柴里煤矿保障矿用架空乘人装置安全运行的创新实践

李华兴 石义辉 刘瑞存

摘 要：通过对柴里煤矿二暗斜井架空乘人装置运行状况及隐患类型的研究分析，有针对性的对驱动装置、电控装置、保护设施等进行了技术创新：（1）研制应用了新型钢丝绳落地保护装置（2）应用了高可靠性多面体减速箱，创新使用了减速箱本体机械锁防逆止装置。（3）研究应用了工作闸、安全闸时差控制（4）设置了变频、软启动双套控制系统并实现快速切换，大大提高了架空乘人装置安全运行能力，实现了连续4年安全运行。

关键词：矿用架空乘人装置；安全运行能力；保障；创新实践

引言

矿用架空乘人装置是一种矿山井下斜巷人员输送设备，在煤矿俗称“猴车”，是矿井重要的辅助运输设备。其基本构成是由电动机、减速机带动驱动轮，通过一根架空在沿线拖绳轮上并作循环运行的钢丝绳作为牵引和承载，将固定或可摘挂乘人吊椅循环地送至机头、机尾两端。机尾用重锤或液压张紧。

近十几年来，因其使用安全、经济、快捷及操作简单、维护方便等原因，许多煤矿大量使用架空乘人装置运送人员，以求缩短上下的路途时间及职工体力。但由于架空乘人装置总体市场需求较小，虽然出台了部分国家标准、检验规范，但无论是生产厂家还是使用单位对其运行安全隐患及防护研究均处于初级阶段，国家、行业相关标准、技术要求不甚完善，特别是2010 年1 月28 日，山东泰安市莲花山煤矿发生一起架空乘人装置因驱动装置突发故障致矿工伤亡事故，给矿用架空乘人装置的安全运行敲响了警钟。柴里煤矿结合本矿架空乘人装置运行实际，在保障其安全运行上做了部分技术创新并成功应用，取得了很好的效果，2010年至2013年，成功实现了连续安全运行。

1 柴里煤矿井下架空乘人装置运行概况及隐患分析

1.1 运行概况

柴里煤矿二暗斜井架空乘人装置于2005年7月安装使用，型号RJY75-17/1400，长沙正忠科技发展有限公司生产。YB315S-6型防爆电机，无锡市南方防爆电机有限公司生产；减速机型号SR1880750LRNF。制动器分为工作制动及安全制动，型号分别为BYWZ3-400/90及YLBZ40-160-CK，均为焦作制动器集团生产；巷道倾角16.5°，运输距离1400米。驱动轮直径1.6米，运行速度1.2m/s，吊椅间距18米。

1.2 运行中存在的主要隐患类型

我矿二暗斜井架空乘人装置投运以来，通过对其事故、故障档案的分析，运行隐患主要有以下方面：

（1）驱动装置故障：驱动轮直接与减速机低速轴连接，钢丝绳张紧力直接作用到减速机低速轴，造成驱动轮轴承箱、减速箱低速轴非正常磨损、故障较频繁，仅2006年9月-2007年7月，先后损坏驱动轮轴承箱两次，更换减速箱两次。若发现不及时，极有可能导致架空乘人装置运行中因提升负力较大时发生逆向“飞车”，造成较大的事故隐患。

（2）钢丝绳脱槽落地：根据煤矿采煤及开拓的特点和巷道的随机性，不可避免地会出现大倾角及复杂的变坡，在这些条件复杂的地方抱索器在通过时容易发生跳动或横向摆动，钢丝绳极易发生掉绳脱槽事故，将对设备、乘坐人员造成严重的后果，造成人身、财产的严重损失。

（3）制动装置配置不完善、设计不合理。安全闸、工作闸的工作配合设计不合理，无法进行二级制动配合，制动平稳性差，对制动效果、机械设备冲击等影响较大。

（4）安全保护设置不完善、误动作率较高。没有设置减速箱油位、电机温度保护等驱动装置保护，造成较大安全隐患。

（5）架空乘人装置控制装置为软启动，当发生缆车停止运行再启动、单边上人时，存在负力过大造成缆车逆行或下行加速失控飞车的隐患。

（6）乘人装置电控装置为软启动，其电子元件使用寿命受煤矿井下潮湿、恶劣环境响较大，故障率较高，处理时间较长，影响正常的运送人员。

2 保障架空乘人装置安全运行的创新实践

根据以上分析的隐患，我们组织技术人员做了大量的研究，并与生产厂家、服务人员做了深入交流，创新实施了以下解决方案：

2.1 研制应用了一种新型钢丝绳脱槽落地保护装置

本装置的研制目的在于实现架空乘人装置钢丝绳脱槽落地的主动保护，防止钢丝绳脱槽落地伤人。此装置的核心是实时检测钢丝绳位置参数和拖绳轮转速参数，拖绳轮速度检测采用霍尔元件，钢丝绳位置检测采用光电开关，速度信号送入处理器与架空乘人装置的速度信号进行比较，当两者同时发生变化时，即可判定为钢丝绳脱槽，由控制装置发出指令，汽缸驱动防护活塞杆动作，棚住从架空拖绳轮上下落的钢丝绳，并发出紧急停车信号，避免事故进一步扩大。

2.2 应用了高可靠性多面体减速箱，创新使用了减速箱本体机械防逆止装置

架空乘人装置驱动是保证系统安全运行的关键部位。在提高其可靠性性，除使用高性能的弗兰德B3 SV 10D多面体减速箱外，对其进行了技术改造，在减速箱中间轴上设计安设机械逆止器，实现自锁功能，防止逆行飞车、负力逆行状态下事故扩大。

2.3 研究应用了工作闸、安全闸时差控制

架空乘人装置电机、减速箱之间配置了BYWZ3-400/90工作制动器，驱动轮边配置了YLBZ40-160-CK制动器。针对架空乘人装置故障停车、正常停车期间制动闸的配合进行了研究。在装置故障停车时，根据控制装置故障停车前电流信号自动判断负荷大小，进而控制安全闸及工作闸动作时间及配合顺利，实现二级制动，保证制动稳定性和安全可靠性。电流信号反应负荷信息，从变频、软启动装置采集后，送入PLC控制器进行运算判断。故障停车时，若负荷较大，在保证制动力矩的前提下，需减少工作闸、安全闸投入时间，以保证制动平稳可靠，防止飞车；若负荷较小，为减少机械冲击，可延长制动投入时间，并保证制动效果。

2.4 创新应用了架空乘人装置变频、软启动双套控制装置快速切换

架空乘人装置电控装置电子元件使用寿命受煤矿井下潮湿、恶劣环境影响较大，故障率较高，处理时间较长，影响正常的运送人员。为此，我矿架空乘人装置控制方式为变频控制为主、软启动控制现场备用。但当变频出现故障需使用软起控制时，需将负荷线进行切换，对控制线进行调整，需要大量处理时间，严重影响二斜井人员上下。为此，我们进一步创新，将QBZ-2X80/1140（660）SF型矿用风机用隔爆双电源真空电磁启动器作为变频启动、软启动的电源开关，启动控制箱增加FW型转换开关，一个方向为变频控制方式，另一方向为软起控制方式，当其中一控制系统出现故障时能在10分钟内完成另一种控制方式的启动，大大提高了事故处理效率。

3 结束语

通过对柴里煤矿架空乘人装置前期运行存在的负力倒车、钢丝绳脱槽、驱动装置故障率高等安全问题，创新并应用了新型钢丝绳落地保护装置，应用了高可靠性多面体自锁减速箱，研究应用了工作闸、安全闸时差控制，设置了变频、软启动双套控制系统并实现快速切换，切实保障了安全运行，对矿井的安全运输具有十分重要的意义。我们对保障架空乘人装置安全运行方面的探索和创新，不仅显著提高我矿辅助运行管理水平，而且也为兄弟单位、整个行业领域提供了可借鉴的经验，对于整体提高国内架空乘人装置安全运行能力、规范行业标准起到了积极的作用。

作者简介：李华兴（1978-），男，山东枣庄滕州市人，工学学士，助理工程师、国家注册安全工程师