黃濤， 肖仁喜

(鶴壁煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 河南 鶴壁 458030)

0 引言

礦用架空乘人裝置是一種采用牽引鋼絲繩輸送人員的運(yùn)人裝置，主要用于在垂深超過50 m的主要傾斜井巷或長度超過1 500 m的主要運(yùn)輸平巷的人員上下[1]。鶴壁礦區(qū)架空乘人裝置最大運(yùn)輸長度能達(dá)上千米，主要由驅(qū)動(dòng)裝置、輪邊制動(dòng)器、牽引鋼絲繩、托繩輪、抱鎖器、吊椅、迂回輪等部件組成。

煤礦井下使用的架空乘人裝置時(shí)有安全事故的發(fā)生。2010年11月，新泰市蓮花山煤礦架空乘人裝置在運(yùn)行時(shí)因驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)變速箱齒輪出現(xiàn)斷齒，造成架空乘人裝置牽引鋼絲繩迅速下滑，致使2人死亡，24人受傷；2011年9月，山西省國投集團(tuán)下屬的昔陽煤礦因架空乘人裝置牽引鋼絲繩脫離導(dǎo)軌，致使2人死亡，51人受傷[4]；2018年2月，河南省平頂山市衛(wèi)東區(qū)平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十礦因牽引鋼絲繩從驅(qū)動(dòng)輪繩槽脫落，并未安裝防飛車擋椅保護(hù)裝置，引發(fā)脫繩飛車事故，造成2人死亡，1人重傷。在吸取同類行業(yè)架空乘人裝置安全事故教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，鶴煤公司通過多次現(xiàn)場勘查、實(shí)地調(diào)研，查閱相關(guān)技術(shù)資料，組織專業(yè)技術(shù)人員召開研討會(huì)，認(rèn)識(shí)到架空乘人裝置在煤礦的輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中起著極其重要的作用，直接關(guān)系到煤礦的安全運(yùn)行，因此保證架空乘人裝置安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，十分重要。為此,在保證標(biāo)準(zhǔn)《煤礦安全規(guī)程》第383條規(guī)定的所有保護(hù)裝置的同時(shí)，又開發(fā)研制了10項(xiàng)保護(hù)裝置及安全設(shè)施。實(shí)際使用表明，保護(hù)裝置及措施符合國家煤礦安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化要求生產(chǎn)，保證了設(shè)備安全運(yùn)行。

1 保護(hù)裝置及安全設(shè)施工作原理、試驗(yàn)方法、維檢方法

1.1 斷繩抓捕裝置

1) 工作原理。斷繩抓捕裝置采用高精度的電感式接近傳感器對吊具狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，通過對電感式接近傳感器的數(shù)據(jù)分析，多點(diǎn)布置對運(yùn)行中的鋼絲繩進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，可準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)鋼絲繩當(dāng)前狀態(tài)的判斷，可避免人為擺動(dòng)、隨機(jī)晃動(dòng)等因素的誤動(dòng)作。當(dāng)狀態(tài)判斷為鋼絲繩斷裂后，主處理器控制楔形塊裝置，配合多點(diǎn)布置電控抓捕器，在斷繩后夾住鋼絲繩，不讓鋼絲繩脫落以保護(hù)人員的安全[5]。

2) 試驗(yàn)方法。使用陶瓷塊遮擋住監(jiān)測傳感器，主處理器監(jiān)測不到牽引鋼絲繩，輪邊制動(dòng)器施閘，架空乘人裝置停機(jī)。

3) 維檢方法。檢查電感式接近傳感器觸頭是否正對牽引鋼絲繩，控制箱各固定件緊固情況，控制線是否完好等。正常試驗(yàn)時(shí)，檢查楔形塊是否將牽引鋼絲繩抱在脫繩輪上。

1.2 機(jī)尾處快速拆裝立柱式斷軸保護(hù)裝置

1) 工作原理。如圖1所示,在機(jī)尾處迂回輪正下方安裝一根6寸無縫鋼管作為立柱，上端配套焊接同規(guī)格法蘭盤(托盤)，法蘭盤上固定有行程開關(guān)，中端加裝一根4寸無縫鋼管，使用螺栓連接作為斜撐以增加該裝置機(jī)械強(qiáng)度，底端使用高強(qiáng)度卡槽能前后移動(dòng)。在不使用時(shí)，將卡槽扳到零位，底端可脫離固定，拆除中端4寸無縫鋼管的固定螺栓，中端4寸無縫鋼管可脫離固定，將中端4寸無縫鋼管放入6寸無縫鋼管內(nèi)，然后將6寸無縫鋼管放入卡槽里，可實(shí)現(xiàn)快速拆裝。

1-行程開關(guān)； 2-驅(qū)動(dòng)輪； 3-托盤； 4-立柱； 5-固定立柱卡槽； 6-固定斜撐卡槽； 7-基礎(chǔ)固定架; 7-基礎(chǔ)固定架; 8-斜撐。圖1 立柱式斷軸保護(hù)裝置

3) 維檢方法。檢查立柱、斜撐底端固定卡槽前后移動(dòng)是否靈活，立柱、斜撐從基礎(chǔ)固定架上脫離時(shí)是否受阻，基礎(chǔ)固定架是否松動(dòng)，托盤與立柱之間的焊接是否完好。

1.3 機(jī)械式變坡點(diǎn)防掉繩保護(hù)裝置

1) 工作原理。如圖2所示,該裝置采用100 mm長、60 mm寬、5 mm厚的鋼板，在鋼板的中間開一“凹”型槽，保證鋼絲繩在“凹”型槽內(nèi)有一定活動(dòng)余量，“凹”型槽的上平面固定在托繩輪的上方，能夠前后移動(dòng)，保證抱索器通過時(shí)，“凹”型槽能自動(dòng)復(fù)位。同時(shí)在托繩輪的輪軸外側(cè)安裝一個(gè)直徑10 cm的附輪，即使鋼絲繩脫出“凹”型槽，也能保證鋼絲繩掉在托繩輪外側(cè)的附輪上。

1-機(jī)械防掉繩凹槽；2-正常狀態(tài)鋼絲繩；3-脫輪后鋼絲繩；4-防掉繩裝置(附輪)。圖2 防掉繩保護(hù)裝置

2) 試驗(yàn)方法。先讓架空乘人裝置停機(jī)，再使用“U”型圓鋼下面焊接1 m長的支撐桿，用力頂住鋼絲繩向外脫離，查看機(jī)械式變坡點(diǎn)防掉繩保護(hù)裝置是否能保護(hù)鋼絲繩不脫離托繩輪，并在“凹”型槽內(nèi)。

3) 維檢方法。檢查“凹”型槽是否正騎在牽引鋼絲繩上，不影響鋼絲繩正常運(yùn)行，外側(cè)10 cm的轉(zhuǎn)輪是否隨托繩輪一起正常運(yùn)行。

1.4 迂回輪前跑道處張緊力保護(hù)裝置

1) 工作原理。在機(jī)尾迂回輪前跑道處加裝一絕緣桿式傳感器，在傳感器擺桿四周加一200×200 mm正方形圓鋼，使擺桿前后移動(dòng)量不超過100 mm。

3) 維檢方法。檢查傳感器的擺桿是否能正常前后移動(dòng)，長方形圓鋼固定是否牢靠。

1.5 斜巷自動(dòng)升降分解式上下人平臺(tái)

1) 工作原理。如圖3所示，在機(jī)軌合一巷道的架空乘人裝置中間斜巷偏口處，以風(fēng)動(dòng)馬達(dá)作為動(dòng)力源，使用3個(gè)氣缸控制3個(gè)氣動(dòng)馬達(dá)，共計(jì)進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)6根風(fēng)管。風(fēng)壓要求達(dá)到0.7 MPa以上，采用井下風(fēng)管帶動(dòng)螺桿上升或者下降，恢復(fù)巷道實(shí)際坡度的角度平行于軌道面，上下人平臺(tái)用角鐵承重，上面鋪設(shè)略小于軌道軌距寬度的防滑鋼板。另外，在平臺(tái)下部連接一個(gè)手動(dòng)搖把，在井下無風(fēng)或者風(fēng)壓不夠時(shí)使用，人力手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)升降。

1-軌道；2-防滑平臺(tái)；3-風(fēng)泵；4-螺桿；5-平臺(tái)下降位置；6-風(fēng)管。圖3 分解式上下人平臺(tái)關(guān)系

2) 試驗(yàn)方法。當(dāng)軌道提升絞車不運(yùn)行時(shí)，操作風(fēng)動(dòng)馬達(dá)的控制上行閘門，觀看防滑鋼板是否能到達(dá)水平位置。操作風(fēng)動(dòng)馬達(dá)的控制下行閘門，觀看防滑鋼板是否能平行于軌道面。

3) 定位檢方法。檢查風(fēng)泵送風(fēng)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，風(fēng)管是否存在漏風(fēng)現(xiàn)象，螺桿升降是否靈活，螺桿與防滑平臺(tái)的焊接是否牢固。

1.6 防偏擺保護(hù)裝置

1) 工作原理。如圖4所示，在架空乘人裝置巷道傾角大于28°時(shí)，在沿線托繩輪外側(cè)每隔50 m加裝一組直徑12 mm回旋式支架，支架與座椅連接桿之間距離不超過50 mm，防止因坡度較大變化時(shí)，造成座椅偏擺使鋼絲繩卡在托繩輪里側(cè)。

圖4 防偏擺裝置

2) 試驗(yàn)方法。在架空乘人裝置停止運(yùn)行時(shí)，人為擺動(dòng)座椅，查看回旋式支架是否能保護(hù)鋼絲繩不向托繩輪里側(cè)移動(dòng)，防止被卡住。

3) 維檢方法。檢查回旋式支架是否固定牢固，支架距座椅之間的距離是否達(dá)到50 mm，正常狀態(tài)下是否影響座椅通過。

1.7 防鋼絲繩脫輪后繼續(xù)下滑裝置

1) 工作原理。在架空乘人裝置巷道傾角大于20°時(shí)，在驅(qū)動(dòng)輪、迂回輪上加裝一立桿式轉(zhuǎn)盤，如圖5所示。上端“U”型夾與驅(qū)動(dòng)輪、迂回輪輪轂采用螺栓固定，下端將立桿和轉(zhuǎn)盤焊接在一起。當(dāng)鋼絲繩從驅(qū)動(dòng)輪、迂回輪上脫出時(shí)，鋼絲繩掉在轉(zhuǎn)盤上，保證鋼絲繩脫輪后繼續(xù)下滑。

1-驅(qū)動(dòng)輪；2-立桿；3-主軸；4-型卡；5-防鋼絲繩下滑轉(zhuǎn)盤。圖5 防鋼絲繩連續(xù)下滑轉(zhuǎn)盤

2) 維檢方法。檢查立桿式轉(zhuǎn)盤與驅(qū)動(dòng)輪之間的“U”型夾固定是否牢靠，立桿與轉(zhuǎn)盤的焊接是否緊固，座椅通過迂回輪時(shí)是否受阻。

1.8 高清多角度視頻監(jiān)視裝置

1) 工作原理。在架空乘人裝置巷道傾角大于20°時(shí)，在機(jī)頭、機(jī)尾及中間上下人偏口處分別加裝高清晰的多角度攝像頭，實(shí)時(shí)監(jiān)測人員上下、設(shè)備運(yùn)行情況，要求存儲(chǔ)記錄不少于3個(gè)月。

1.9 全線鋪設(shè)固定規(guī)格菱形防護(hù)網(wǎng)

1) 工作原理。如圖6所示，在架空乘人裝置巷道傾角大于20°時(shí)，在巷道底板上全線鋪設(shè)40 mm×40 mm的菱形防護(hù)網(wǎng)，中間每隔50 m使用廢舊皮帶將防護(hù)網(wǎng)墊高100 mm，保證乘坐人員一旦從座椅上摔落時(shí)，能及時(shí)抓住防護(hù)網(wǎng)，避免摔傷。

圖6 菱形防護(hù)網(wǎng)

2) 維檢方法。檢查菱形防護(hù)網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸是否是40 mm×40 mm，兩端固定膨脹螺栓是否緊固，座椅通過時(shí)是否碰防護(hù)網(wǎng)。

1.10 機(jī)軌合一架空乘人裝置挖設(shè)防護(hù)沙坑

1) 工作原理。如圖7所示，在架空乘人裝置巷道傾角大于20°且存在絞車提升時(shí)，在巷道底板上挖設(shè)防護(hù)沙坑，沙坑的長視巷道斷面而定，寬500 mm，深600 mm。在坑內(nèi)均勻鋪設(shè)200 mm深的細(xì)沙，保證絞車提升時(shí)產(chǎn)生的墜物掉落在沙坑內(nèi)。要求專人定期清理沙坑內(nèi)墜物，保證運(yùn)輸安全。

圖7 防護(hù)沙坑

2) 維檢方法。檢查防護(hù)沙坑的尺寸是否符合寬500 mm，深600 mm，沙坑內(nèi)的沙子鋪設(shè)是否均勻且深度不低于200 mm，沙坑內(nèi)是否有雜物。

2 實(shí)施效果

在煤炭市場快速發(fā)展的形勢下，架空乘人裝置必須淘汰落后技術(shù)，推廣新技術(shù)、新產(chǎn)品，提升安全性能。鶴壁煤業(yè)集團(tuán)認(rèn)真執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定保護(hù)以外，通過反復(fù)研究，提出10項(xiàng)完善架空乘人裝置各項(xiàng)保護(hù)及安全設(shè)施，做到投入少，見效快，確保架空乘人裝置萬無一失、保障礦工生命安全。

3 結(jié)論

通過分析研究，開發(fā)研制了10項(xiàng)安全保護(hù)裝置及措施，該保護(hù)裝置及安全設(shè)施的投入，可提升架空乘人裝置運(yùn)人的可靠性，安全保障性能得到提升，社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益顯著，為同類礦井提供了參考建議，具有一定的推廣價(jià)值。