斜井提升防跑車雙重安全門裝置設計和應用

楊明山

（湖南黃金洞礦業有限責任公司，湖南 岳陽 414506）

一、斜井提升防跑車雙重安全門裝置概述

在礦山安全生產中，斜井是運輸人員和物資的重要通道，安全門是保證礦安全生產的重要防護設備。《礦山安全規程》規定: 全國部分礦山斜井安全門采用人工操作，不與提升系統連鎖，不僅增加了工人的勞動強度，而且不能保證人身安全。礦山使用的鏈式安全門沒有框架保護，鏈條和動力部分暴露，既不安全又不美觀，影響了礦井評價。

斜井運輸是礦山運輸中的一個重要環節。斜井跑車是礦山安全生產中比較常見的事故。跑車事故一旦發生，可能造成設備損壞，中斷斜井運輸，造成嚴重的經濟損失，最壞的情況是造成人員傷亡。所以斜井防跑車裝置是斜井運輸中是必不可少的安全防護措施之一。

二、斜井提升雙重安全門發展現狀分析

安全門是防止礦車通過的最后執行結構。一般礦山安全門被安裝在斜井上端部。在沒有跑車事故的情況下，礦車正常運行時，安全門總是打開的。安全門只有在跑車事故發生時才關閉，防止礦車通過安全門。當安全門阻止礦車通過時，安全門也會受到沖擊。安全門不僅要避免自我破壞，還要防止破壞礦車。安全門受巷道截面影響，所以安全門不宜過重，結構不宜過于復雜。

安全門的結構如圖1 所示。門柱、門梁和門組的結構如圖1 所示。門柱和門梁采用18#I 型鋼。門柱上有兩塊垂直的巷道頂板和底板，分別固定在軌道兩側，兩門柱之間的寬度以通過礦車為宜。為了使門柱牢固，門柱兩端應分別深入巷道頂板和底板300mm 以上。門柱的長度根據巷道的高度而定。門梁位于巷道的上部和門柱的下部，用于連接和加固門柱，增加門柱的穩定性，門柱的兩端用支吊鉤固定在巷道內，門柱與門柱之間，用卡箍連接。安全門采用鋼絲繩，由于鋼絲繩具有柔韌性，在受力的情況下，能適當地延伸，它同時延伸到物體的反作用力，鋼絲繩本身延伸的過程，也是一個吸收能量，減少物體沖擊力的過程。當礦車門關閉時，安全門約束礦車，當礦車撞擊礦車時，礦車門自行延伸一點，以化解礦車的撞擊力，避免安全門與礦車撞擊造成的損壞，防止礦車通過。因此，用鋼絲繩制成的門，目的是使門具有相應的吸能效果。門簾是由四根（或五根）鋼絲繩組成。鋼絲繩的兩端呈環形，可以在門柱上上下滑動，但受到門柱的約束。鋼絲繩的兩端用繩夾連接，為了使門在關閉時能快速移動，在鋼絲繩簾的底部固定一個短鋼(用于配重)，在門梁和門簾的頂部安裝一個限位繩，以防止門在關閉時沒有拉繩的約束而滑落到路面地面，導致攔車面積受限。門的拉繩是用來拉動門的。拉繩的一端與門相連。當門被打開時，拉繩的另一端與控制箱相連。如果捕獸器的控制箱對拉繩失去約束，拉繩就會從捕獸器的控制箱中滑落，當拉繩失去張力時，門就會立即落下，阻止設備通過。

圖1 裝置機械設計示意圖

三、斜井提升防跑車雙重安全門設計

（一）設計思路分析

手動跑車裝置在設計的過程中分為單門和雙門兩種，對于手動的單門防跑車裝置，應當在靠近變坡點的主斜井上平車場內，安裝了一個能控制車輛進入卸鉤處的制動器。該裝置結構簡單，成本低，易于安裝。適用于斜坡10°至35°的礦山斜井防跑車。缺點是手工操作，人為因素多，操作人員要求責任心強。對于雙門聯動的防跑車裝置，由于該裝置處于手動操作的工作模式，設置在井口停車場上，在坡度轉換點略大于礦車長度的點上，每個點上設置一個相互聯動的擋車板。該裝置結構簡單，連桿機構控制安全可靠，適用于軌道坡度10°至30°的斜井。但不夠的是，取掛鉤工應始終觀察礦車在斜井中的位置，需要高度集中，誤操作可能性較大。不能通過設備本質安全解決實際防跑車作用。需設計一個通過電控自身保護以及連鎖提升設備電控，真正有效實現對于斜井防跑車系統的全自動控制。該裝置利用控制提升機正反轉實現開關門。通過即時數據監控礦車位置，實現開關門，起到防跑車作用。該裝置結構簡單，成本低，適用于10°ー35°的坡度和1 ー1.8m的礦車高度。

（二）設計效果實驗

在本文中，該設備采用電控方式，有手動和自動兩種模式，由旋鈕選擇，當主空氣開關關閉時，即可進行操作。由操作者自行選擇所需的模式。當選擇手動模式時，提升機處于慢跑模式，操作者可以將門提升和降低到所需位置。當選擇自動模式時，通過編碼檢測值、兩個光電開關和兩個行程開關，由PLC 程序控制提升絞車控制設備運行。當雙門達到指定高度時，行程開關被觸發，設備停止運行。雙重門的最大開門高度被設定為緊急停止裝置。當箕斗或礦車提升時，在門上方25m處由編碼器檢測數據觸發第二個光電開關，箕斗或者礦車通過。

在機械設計方面，第一道拖網門采用24.5 鋼絲繩減速，防止傳統拖網門硬接觸，離開緩沖區，在緩沖區后減速，防止拖網和拖網門受損。當礦車的沖擊力大于硬鋼絲繩時，礦車將通過第二個金屬提礦門被阻塞。最終機械的設計示意圖如下所示：

通過對圖中的裝置進行分析和研究能看出，該設計不僅改變了跑車的硬接觸情況，而且首先撞擊由 φ24.5 mm 鋼絲繩組成的軟接觸門，為了緩沖和減慢速度，將撞擊力分配到 φ40 * 150 mm 圓鋼絲繩串聯的每個嵌入部分。當沖擊力足夠大時，沖破第一個車門后，第二個車門由200 毫米工字鋼組成。龍骨再次被120 毫米 i-steel 金屬門阻塞，最終確保沖擊停止，確保人員和打撈門下面的斜井的安全。同時還可以避免對雙打撈門和下面斜井的損壞，從而從根本上保證斜井提升的安全。

四、斜井提升防跑車雙重安全門應用探究

（一）應用過程中的常見故障分析和探究

第一個問題是對于提升機工作效果欠佳的問題進行處理和分析，在不同的雙重安全門工作和應用的過程中往往會存在這樣的問題，所以在實際的操作過程中需要檢查是否有電源，確認電源沒有問題，檢查交流接觸器是否手動吸入，跳閘開關是否正常關閉，最后檢查電動機線圈三相電阻是否正常，是否有燒損現象。

其次，在實際的操作過程中對于提升機處于自動模式或停機狀態，要停止位置不停止，繼續操作問題，需檢查跳閘開關是否損壞，或跳閘開關觸點接觸不良或更換跳閘開關。

最后，當礦車通過起點時，切換到自動模式時，門不會移動。能夠有效解決這種問題的方法是檢查光電開關是短路還是通道，觸發點是否正常。

（二）應用成本的控制和優化

該設計類似于一坡三擋，具有減速、緩沖和阻擋，以保證斜井提升的安全性，但現在市場上如果需要安裝一坡三擋，價格從40,000 起，不包括手工安裝和調試的費用問題。

該產品的優點是能完全滿足礦山的安全要求，只需安裝必要的材料和人工費用，安裝調試難度也大大降低。采用最簡單的電子控制方法，便于以后的檢修或更換成本，只需按圖紙和施工方法進行安裝，其余部分與傳統的門安裝方法沒有很大的差別，也可以安裝在維修技術不是很高的地方，因此產品能夠保證安全系數，安裝使用不需要花費大量的物利，而且后期維修相對簡單。

五、結束語

綜上所述，本文從原理和結構上介紹了煤礦生產中廣泛使用的幾種防跑車裝置，分析了它們的優缺點，對煤礦斜井防跑車裝置的選型具有一定的指導意義。