煤礦架空乘人裝置斷軸保護裝置的設計與應用

趙彥輝

【摘要】架空乘人裝置（即礦用索道）主要用于礦井斜巷，平巷運送人員。它通過電動機帶動減速機上的摩擦輪作為驅動裝置，采用架空的無極循環的鋼絲繩作為牽引承載。架空乘人裝置的驅動主軸在使用過程中，由于各種不確定因素，可能出現有裂紋后導致斷裂，存在很大的安全風險，所以很有必要增加一種架空乘人裝置斷軸保護裝置以防止此事故的發生。

【關鍵詞】架空乘人裝置;驅動輪;尾輪;保護裝置;工字鋼

每個人的生命只有一次，生命高于一切。安全生產關系到員工生命和財產安全，關系到企業興衰的根本利益所在。沒有安全做保障便沒有千家萬戶的安居樂業，更沒有企業的長治久安和繁榮發展。安全沒有了別的什么都無從談起，架空乘人裝置作為煤礦井下重要的運輸人員設備，主要是運送人員上下斜井或平巷之用，安全性能更為重要，它的便捷性使得它在煤礦得到廣泛推廣，它的安全運行在煤礦安全生產中至關重要。

由于架空乘人裝置是運送人員的設施，它的安全性尤為重要，除了架空乘人裝置本身的安全運行以外，其防護輔助設施也必不可少，對該設施進行多道防護，對容易造成事故的薄弱點進行加強防護，確保該設施的安全工作做的更全面、更到位。

架空乘人裝置主要由驅動裝置、托繩裝置、乘人裝置、尾輪裝置，張緊裝置、安全保護裝置及電控裝置等組成。鋼絲繩主要靠尾部張緊裝置進行張緊，沿途依托繩輪支撐，以維持鋼絲繩在托輪間的饒度和張力。抱索器將乘人吊椅與鋼絲繩連接并隨之作循環運行從而實現運送人員的目的。機頭機尾一般安裝于巷道支架上，形成架空式安裝，架空乘人裝置的驅動輪通過驅動軸帶動、尾輪依靠尾輪軸帶動，牽引著鋼絲繩運行，同時驅動軸縱向承載著驅動輪的重量，尾輪軸縱向承載著尾輪的重量，同時橫向承載著鋼絲繩運行的回旋拉力和重錘張緊的拉力，當驅動軸或尾輪軸老化或受力過猛時會發生斷裂，造成驅動輪或尾輪墜落，造成安全事故。再者2016版煤礦安全規程第三百八十三條規定，架空乘人裝置應當有斷軸保護措施，一旦驅動輪或尾輪的主軸出現斷裂并不能有效制止，后果不堪設想。根據架空乘人裝置在我礦井下的使用情況和運行特點，本文介紹了一種能夠在架空乘人裝置驅動輪和尾輪發生斷軸后進行有效防護的一種裝置，確保了發生斷軸事故后驅動輪和尾輪不掉落，最大程度的減小人員和設備的損失，保障安全生產。

架空乘人裝置必須裝設超速、打滑、全程急停、防脫繩、變坡點防掉繩、張緊力下降、越位等保護，安全保護裝置發生保護動作后，需經人工復位，方可重新啟動。現在架空乘人裝置作為斜巷運人裝置，已在各個煤礦廣泛推廣使用。現用裝置已具備越位保護、變坡點掉繩保護、過速和欠速保護、吊椅防過擺保護裝置、重錘下限位保護、乘人間距保護以及沿線急停保護等安全保護裝置，但是仍存在一些突發情況，不能保證人員乘車安全。比如當驅動輪、尾輪斷軸發生時，在鋼絲繩自身重力、吊椅的重力、乘坐人員以及攜帶的工具的重力作用下，將帶動驅動輪、尾輪發生運動，造成人員傷亡事故。為了切實保護乘坐人員的人身安全、減小傷亡事故的發生，架空乘人裝置斷軸保護的設計與應用就非常必要。

一、煤礦架空乘人裝置斷軸保護裝置的設計背景

驅動輪和尾輪作為架空乘人裝置的重要組成部分，它對架空乘人裝置的安全運行起著至關重要的作用。驅動主軸是承受負載最大的部件，同時承受驅動輪轉動所需的大扭矩及沿鋼絲繩方向的徑向拉力，還時常會收到一些沖擊載荷。由于該位置不方便檢測，即使軸內部發生斷裂或肉眼很難從外觀看出來，不能僅僅依賴每年一次的探傷，這些是遠遠不夠的。無形中這些因素都可能會縮短主軸的使用壽命，產生裂紋甚至斷裂，對架空乘人裝置的安全運行造成了一定的干擾。所以現有的架空乘人裝置仍存在一定的安全隱患，新版《煤礦安全規程》要求架空乘人裝置應當有斷軸保護措施，鑒于這種情況經過我們研究決定增加一種可靠的安全保護裝置來防止架空乘人裝置的驅動輪、尾輪斷軸時發生嚴重的事故，減小事故傷害，提高架空乘人裝置的安全運行指數。

二、架空乘人裝置斷軸保護裝置的設計方案

針對目前我礦使用的架空乘人裝置可能存在驅動輪和尾輪斷軸造成安全事故的現狀，我們經過現場勘查、設計及精心研究設計了一套架空乘人斷軸保護裝置，此裝置主要是基于驅動輪、尾輪的位置而加裝的防護裝置。當架空乘人裝置的驅動輪及尾輪發生斷軸事故時，在驅動輪后方、尾輪前方加裝防護裝置來防止當架空乘人裝置發生斷軸事故時攔截驅動輪和尾輪，防止架空乘人裝置的驅動輪隨著慣性繼續向后滑行和尾輪隨著慣性向前移動引起輪子大幅度移動導致飛車繼而引起一連串的事故造成人員和設備傷害。首先我們考慮該裝置安裝后不能影響架空乘人裝置的正常運行并且在架空乘人裝置發生斷軸事故時該裝置可有效起到承接、并阻止其移動的效果，避免纜車輪和鋼絲繩繼續下滑、落地，保證人員乘車安全。經過我們現場實際勘測以及和檢修工認真琢磨反復論證最終決定了設計方案。我們考慮在架空乘人裝置的驅動輪和尾輪內側安裝防護裝置，當驅動輪或尾輪發生斷軸后掉落時其內側安裝的防護裝置可用來阻止其掉落并承載輪子沿力的方向運動和向下掉落的力量并能攔截鋼絲繩移動防止鋼絲繩繼續移動，從而確保人員和設備的安全。

三、架空乘人裝置斷軸保護裝置的加工方法

該裝置主要由驅動輪斷軸保護裝置、尾輪斷軸保護裝置組成。架空乘人裝置斷軸保護裝置主要在驅動輪和尾輪的位置安裝了各自獨立的保護裝置通過改變驅動輪和尾輪的運動方向來確保驅動輪和尾輪作為一個整體在運行中出現事故時確保人員和設備不受傷害。

架空乘人裝置驅動輪斷軸保護裝置采用的是11#礦工鋼作為材料，采用橫向和豎向對焊方法將尺寸分別為0.9m、0.6m、0.35m的六根工字鋼對焊在一起，將架空乘人裝置的驅動輪保護在該裝置的中間，當驅動輪發生斷軸掉落時，觸碰驅動輪下方的保護切斷電源進行停機，同時在驅動輪下方的礦工鋼將承受向下的重力，在驅動輪內側的礦工鋼將承受并阻止驅動輪沿力的方向運動的沖擊力。當發生斷軸事故時，該裝置牢牢固定在驅動輪內側的頂梁上，可以有效減小事故傷害，總的來說是一種行之有效的保護方法。

架空乘人裝置尾輪斷軸保護裝置采用的是11#礦工鋼和鋼板作為材料，采用8塊0.8m長鋼板和兩根礦工鋼橫豎對焊的方法進行焊接，通過高強度螺栓固定在架空乘人裝置機尾的跑道上，并在尾輪下方安裝由堆煤保護改裝的保護，當尾輪斷軸后，保護動作切斷電源進行停機，同時該裝置承受尾輪斷軸后向前的沖擊力，輪下方的礦工鋼承受斷軸后尾輪向下的重力和慣性，有效攔截尾輪和鋼絲繩，防止事故擴大，最大程度的減小傷害。

該保護裝置能有效的在架空乘人裝置的驅動輪和架空乘人裝置的尾輪發生斷軸事故時將驅動輪和尾輪攔住減小設備損失，保障人員安全，防止事故擴大。該裝置使用后可以有效的解決由于驅動輪和尾輪發生斷軸事故時產生的安全問題，提高了架空乘人裝置的安全系數，保障安全生產。

四、架空乘人裝置斷軸保護裝置的使用效果

目前該裝置在我礦13采區2-1行人下山已安裝使用，安裝架空乘人裝置斷軸保護裝置使用后，效果良好。該裝置可以有效避免發生斷軸事故后驅動輪、尾輪向前或向后移動造成更大的傷害，減少驅動輪、尾輪發生斷軸后對人員和設備造成更大的傷害。該裝置結構簡單、美觀、性能使用，為纜車的安全運行又多了一層保障，對減少架空乘人裝置事故的發生，提高人員乘坐的安全系數具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1]胡文信.淺談煤礦架空乘人裝置的安全運行與系統控制管理[J].山東煤炭科技，2017（3）：161-163.