斜井提升裝置過卷距離和過卷保護開關安裝位置的探討

李畢，劉雪

(中國華能公司 華亭煤業集團設計研究院，甘肅 平涼 744100)

0 引言

根據《煤礦安全規程》第三百八十四條規定：新建、擴建礦井嚴禁采用普通軌斜井人車運輸。生產礦井在用的普通軌斜井人車運輸，必須遵守6條規定。普通軌斜井人車運輸中存在掉道、翻車、跑車、過卷、制動沖擊大等隱患，可能造成群傷事故。因此，國家安全監管總局發布的安監總科技(2016)137號文件中規定：普通軌叉爪式人車3年(2019年底)禁止使用，普通軌抱軌式人車5年(2021年底)禁止使用[1-3]。

在研究煤礦普通軌斜井(巷)人車替代方案(審修)過程中，重點對斜井提升裝置過卷距離和過卷保護開關安裝位置進行了較為深入的探討[4]，即斜井提升裝置過卷距離和過卷保護開關安裝位置計算方法及影響因素。

1 研究目的

當斜井提升裝置在提升過程中，因操作人員忘記停止提升裝置或超速等原因，使得提升容器升至井口而未停車，并越過正常停車位置繼續向上提升而發生的事故叫過卷事故。這類事故往往會造成很嚴重的后果，比如將井架拉倒或將鋼絲繩拉斷造成提升容器墜毀、人員傷亡事故等。因此，研究了斜井上端的過卷距離計算方法和過卷開關的安裝位置確定方法及影響因素，可通過科學、精確的計算，堅決杜絕過卷事故，避免安全事故發生，也為礦井提升運輸工作提供技術支撐和保障。

2 斜井提升裝置過卷距離的確定方法

《煤礦安全規程》[5]第三百八十八條之(三)規定：井巷上端的過卷距離，應當根據巷道傾角、設計載荷、最大提升速度和實際制動力等參數計算確定，并有1.5倍的備用系數。斜井串車提升過程中，過卷距離Lg由以下幾部分組成(Lg=L1+L2+L3+L4)：

1)L1為串車停車最高停車點與防止過卷電氣保護裝置間的距離?！睹旱V安全規程》第四百二十三條之(一)規定：當提升容器超過正常終端停止位置或者出車平臺0.5 m時，必須能自動斷電，且使制動器實施安全制動。由此L1取0.5 m。

2)L2為按照提升裝置“全速”過卷考慮，在安全制動的空行程時間內串車組運行的距離。《煤礦安全規程》第四百二十六條之(一)規定了制動閘空動時間：盤式制動裝置不得超過0.3 s，徑向制動裝置不得超過0.5 s。忽略該時間里的速度變化因素，則L2可取0.3Vmax。

3)L3為制動后串車自由滑行的距離，即：

(1)

式中:φ為井口棧橋的傾角，一般在6°～10°之間；ac為串車自然減速度，ac=g(sinφ+μcosφ)；μ為摩擦因數。

4)L4為富余距離，一般取1～2 m。

由此，過卷距離：

(2)

由式(2)可知，斜井過卷距離Lg與提升裝置最大提升速度Vmax成正比，與棧橋傾角φ成反比。

3 過卷保護開關安裝位置的確定方法

《煤礦安全規程》第四百二十三條明確要求提升容器超過正常終端停止位置或者出車平臺0.5 m時，必須能自動斷電，使制動器實施安全制動。該要求是能自動斷電的位置，而不是開始觸碰過卷開關的位置，否則將使自動斷電的距離加大，從而增大了保險閘發生作用時提升容器的運行速度，影響制動效果。由此可得:

(3)

V1=act+V

(4)

(5)

式中：Vmax為提升裝置最大提升速度，m/s；V為串車提升至過卷開關安裝位置的速度，m/s；V1為串車提升至0.5 m位置的速度，m/s；φ為井口棧橋的傾角，一般在6°～10°之間；ac為串車自然減速度，ac=g(sinφ±μcosφ)，上提時為+，下放時為-;μ為摩擦因數；t為過卷保護裝置斷電空動時間，s。

將式(3)、式(4)帶入式(5)可得：

(6)

由式(6)可知,串車停車最高停車點與過卷開關安裝位置距離Lg與提升裝置最大提升速度Vmax、棧橋傾角φ成反比。

4 結論

斜井提升裝置在提升過程中，當過正常停車位置而繼續提升時便發生過卷事故，嚴重時造成人員傷亡事故等。本文深入探討了斜井上端的過卷距離計算方法和過卷開關的安裝位置確定方法及影響因素，從而保證斜井提升裝置的安全生產。