架空乘人裝置設(shè)計選型及管理措施

趙高亮

（山西陽城山城煤業(yè)有限公司， 山西 晉城 048102）

引言

在斜井人員提升運(yùn)輸中，煤炭企業(yè)多選用架空乘人裝置進(jìn)行工作[1]。因其具有高安全性、高實用性、維護(hù)量較小、操作簡便等特點[2]。但由于井下圍巖、礦壓、斷層、埋深等條件各不相同，架空乘人裝置在使用過程中受巷道支護(hù)、斷面布局、施工等影響，會產(chǎn)生不同的故障問題，因此如何對架空乘人裝置進(jìn)行選型并制定針對性的管理措施，對于保證煤礦運(yùn)人安全具有重要意義[3-4]。

1 架空乘人裝置的選型

山城煤業(yè)猴車行人巷斷面形式為矩形，采用錨噴支護(hù)，凈寬3.0 m，凈高2.2 m，凈斷面6.6 m2。運(yùn)送長度380 m，傾角5°，巷道標(biāo)高差31.4 m。針對于此，企業(yè)將選用架空乘人裝置運(yùn)送職工、技術(shù)人員來往井上井下，有效地減少了職工的疲勞程度。路線設(shè)置為: 地面→副斜井→自行車行人巷→猴車行人巷→30114 下分層回采工作面。

1.1 主要參數(shù)的確定

猴車行人巷兩端標(biāo)高差31.4 m，根據(jù)《山西省煤礦建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》運(yùn)送人員條件適宜時優(yōu)先選擇架空乘人裝置，猴車行人巷選用架空乘人裝置運(yùn)人。由于猴車行人巷主要擔(dān)負(fù)運(yùn)人進(jìn)風(fēng)任務(wù)，所以選用固定抱索器，可以雙側(cè)運(yùn)行。運(yùn)送長度L=380 m（上下人員平臺長度8 m），傾角β=5°，運(yùn)輸方式為雙側(cè)運(yùn)行。

因此，抱索器結(jié)構(gòu)采用固定抱索器，速度v 設(shè)置為1.2 m/s；控制抱索器與乘坐間距離L1為12 m；托輪間距 L2設(shè)置為 8 m。鋼絲繩預(yù)選 22NAT6×19+NFC1670 ZZ 型天然纖維芯鋼絲繩，直徑22 mm，單位質(zhì)量q0=1.78 kg/m，公稱抗拉強(qiáng)度σB=1 670 N/mm2，鋼絲繩破斷拉力Fp=251 kN。

1.2 最小張力的確定

牽引鋼絲繩最小張力由公式（1）進(jìn)行計算[1]。

式中：Fmin為最小張力點張力，N；C 為鋼絲繩的撓度系數(shù)，取1 000；q0為鋼絲繩單位質(zhì)量，取1.78 kg/m。

將數(shù)值代入公式得Fmin=17 444 N。

1.3 運(yùn)行阻力及各點張力計算

針對運(yùn)行阻力的工況條件，將選取最大載荷狀態(tài)下的阻力進(jìn)行計算。分析表明，當(dāng)下降側(cè)無人乘坐而上升側(cè)滿員時，為動力系統(tǒng)所承受的最大載荷狀態(tài)，因此針對此工況下進(jìn)行張力計算：

上升側(cè)線路運(yùn)行阻力根據(jù)公式（2）進(jìn)行計算：

式中：Q1為運(yùn)載人員及其攜帶物品質(zhì)量，按95 kg計；Q2為抱索器和吊椅質(zhì)量，20 kg；ω 為牽引鋼絲繩與托輪間阻力系數(shù)，動力時0.02。

下降側(cè)線路運(yùn)行阻力根據(jù)公式（3）進(jìn)行計算：

計算結(jié)果為FS=4 531 N，F(xiàn)X＝-863 N。如下頁圖1，現(xiàn)取驅(qū)動輪出繩側(cè)運(yùn)載鋼絲繩張力為最小張力點，則各點張力計算結(jié)果如下：驅(qū)動輪出繩側(cè)張力F2＝17 444 N；迂回輪進(jìn)繩側(cè)張力F3＝F2+FS=21 975 N；迂回輪出繩側(cè)張力F4＝1.01F2＝22 195 N；驅(qū)動輪進(jìn)繩側(cè)張力 F1＝F3+FX＝21 332 N。

1.4 電動機(jī)的選擇

電動機(jī)為架空乘人裝置提供所需的提成做功，所需功率的計算見公式（4）：

式中：K 為電動機(jī)備用系數(shù)，取1.2；η 為電動機(jī)傳動效率，取0.8；v 為鋼絲繩平均速度，取1.2 m/s。計算結(jié)果為當(dāng)下放側(cè)無人乘坐而上升側(cè)滿員時所需功率6.59 kW。因此將選用YBBP-200L2-6 型防爆電動機(jī)，功率22 kW，電壓660 V，轉(zhuǎn)速970 r/min。

圖1 迂回輪/驅(qū)動輪進(jìn)/出繩側(cè)各點張力示意圖

1.5 驅(qū)動輪直徑D1 及迂回輪直徑D2 的確定

驅(qū)動輪與迂回輪是架空乘人裝置的主要設(shè)備部件之一，承擔(dān)著設(shè)備聯(lián)動作用。按照煤礦安全規(guī)程要求，D1=D2，將選用直徑1 400 mm 驅(qū)動輪和尾輪。

1.6 架空乘人裝置運(yùn)人能力

合理計算單側(cè)最長運(yùn)送人員的運(yùn)行時間，可以很好的掌握猴車的全程時長，對礦井的提升計劃提出建議，根據(jù)公式（5）：

式中：t 為單程運(yùn)輸（最多30 人）時長；L1為控制抱索器距離（即乘車），取1.2 m；L 為運(yùn)送長度取380 m。經(jīng)計算，t=11.28 min，即最大運(yùn)送人員能力159 人/h。

2 選型結(jié)果

猴車行人巷設(shè)計選用RJY22-28/400 型煤礦固定抱索器架空乘人裝置，安裝長度380 m，傾角5°，運(yùn)送人員能力159 人/h，一側(cè)最多同時乘坐人數(shù)30人，繩速1.2 m/s，托繩輪跨距8 m，人員乘坐間距12 m，驅(qū)動輪和尾輪直徑1 400 mm；鋼絲繩選用直徑22 mm同向捻天然纖維芯鋼絲繩，公稱抗拉強(qiáng)度1 670 MPa；選用YBBP-200L2-6 型防爆電動機(jī)，功率22 kW，電壓660 V，轉(zhuǎn)速980 r/min。減速選用MC3RVSF06 型減速器。工作制動選用BYWZ-300/45 型隔爆型電力液壓制動器，安全制動選用YLBZ6-25-121 型電力液壓輪邊制動器。

3 架空成人裝置安全技術(shù)措施

3.1 架空乘人裝置安裝安全措施

架空乘人裝置的安裝質(zhì)量是影響裝置能否按期運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先，在架空承認(rèn)裝置安裝期間，將指定安裝施工負(fù)責(zé)人進(jìn)行主要負(fù)責(zé)工作，按照規(guī)章制度統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一調(diào)度，向所有參與施工的工作人員傳達(dá)安裝執(zhí)令，不得擅自行動；其次，對安裝過程中所使用的大型設(shè)備器械要嚴(yán)格檢查，不得損壞、超載；再次，裝車運(yùn)輸設(shè)備零部件時，不得超高、超寬、超長。封車、綁扎要牢固；最后，在安裝完畢后，要進(jìn)行設(shè)備驗收和運(yùn)行情況的確認(rèn)，待試運(yùn)行通過后方可正式投入使用。

3.2 架空乘人裝置使用安全措施

在架空乘人裝置投入使用后，需每日進(jìn)行一次常規(guī)檢查，每年進(jìn)行一次的安全設(shè)施檢驗檢測。每班運(yùn)送人員前，須對絞車、鋼絲繩、連接裝置、保護(hù)裝置的性能進(jìn)行檢查，嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)送人員制度，制定明確的掛鉤距離，嚴(yán)禁超員乘坐，嚴(yán)禁架空乘人器超負(fù)荷運(yùn)行。另外，蹬座中心至巷道一側(cè)的最小距離大于0.7 m；運(yùn)行速度不得超過1.2 m/s，乘坐間距12 m，符合乘坐間距不應(yīng)小于牽引鋼絲繩5 s 的運(yùn)行距離，且不得小于6 m。

4 結(jié)論

經(jīng)過計算，最終選擇安裝一部RJY22-28/400 型架空乘人裝置，電機(jī)功率22 kW，驅(qū)動輪直徑1 400 mm，尾輪直徑1 400 mm。本套裝置采用新工藝集成斷軸保護(hù)措施等保障乘坐人員的多種安全機(jī)制，對架空乘人裝置安全性的提升，提供了很好的幫助。