架空乘人装置（猴车）在煤矿井下的应用研究

贵永全

（山西汾西矿业集团柳湾煤矿， 山西 孝义 032303）

引言

随着国内煤矿生产设备的发展，煤矿架空乘人装置开始逐渐被应用于井下生产作业，是结合生产环境、巷道特点所设计的一种绳索式人员运输系统，可供作业人员于井下、地面之间往返，是一种无极绳运输系统。与机械式人员输送方式相比，架空乘人装置优势突出，譬如人员输送安全性明显提高，运行耗费更低，而且后期维修工作量较小，逐渐得到广泛应用。

1 井下架空乘人装置的工作原理与结构设计

井下架空乘人装置实际上是配备有缆车和运行轨道的一种架空索道，其中架空索道是井下缆车装置不可或缺的部分，主要用于矿山井下斜巷作业中人员的往返输送。该系统包括驱动模块、电控模块、线路模块、尾轮模块和张紧模块等构成，人员运输量比较大，人员静止上下运送方便，操作简单、安全性比较高，而且动力消耗低，便于检修维护，是矿山井下与地面人员往返输送的一种新型高效设备。

就工作原理而言，架空乘人装置与地面旅游索道较为相似，均为循环运输方式。其驱动装置主要是由系统电动机驱动减速机摩擦轮，牵引承载物为无极循环的架空钢丝绳，由张紧系统将钢丝绳张紧并搭配沿途绳轮作为依托支撑，确保不同托轮之间的钢丝绳部分保持足够的张力与绕度。抱索器主要用于连接无极循环钢丝绳和缆车装置，不断循环运行，实现人员输送的功能[1]。

1）驱动模块。驱动模块主要设备为绞车，构成设备由图1所示。

图1 井下架空乘人装置驱动模块示意

2）托轮模块。主要分为单托轮、托亚轮和双托轮，其中后两者主要用于变坡处。托轮设备主要结合巷道实际情况选择锚杆定位悬挂安装，或者经由横梁定位悬挂安装。各个安装区段均应参照中心线（腰线亦可）为基准，确保区段内凸轮在同一水平线上安装校正。

3）乘人设备。常用的乘人设备为吊箱或者吊椅。以吊椅为例，当架空乘人装置启动时，搭载人员从乘人点取下吊椅，然后将抱索器搭扣在启动索道上，系统牵引人和吊椅向前移动，致抵达目的地时双足落地然后取下吊椅[2-3]。

4）张紧设备。对重锤以及迂回轮的位置可自由调节，并且能够结合索道载荷实现钢丝绳拉力的自动调节，确保整个系统装置提供充足的牵引力。

5）电气保护设备。在系统软硬件接口技术的支持下，通过远程监控系统即可就地监控或者远程监控，这是对架空乘人装置保护功能的完善，也是现代煤矿井下作业设备的科技创新体现。

2 井下架空乘人装置的应用问题

1）张紧滑道长度短于钢丝绳伸长量。按照矿业生产相关规定，煤矿井下架空乘人装置设计时应确保张紧滑道长度超出系统安装长度的0.5%，其数值最好维持在0.5%～0.8%范围内。但是大部分装置实际参数指标并不符合相关规定，难以有效应对人员输送过程中的技术要求。这可能导致正常范围内钢丝绳性能不能趋于稳定，进而诱发牵引打滑问题。

2）牵引绳掉绳。导致牵引绳掉绳的影响因素主要是搭载人员未严格遵循相关规定乘坐架空乘人装置，引起吊座失稳，进而导致牵引钢丝绳脱离系统托绳轮，造成“脱轨”现象。笔者曾参与某矿井下-540 m处设置架空乘人装置的工作，初期对离地高度缺乏充分考量，设计吊座人员过多，引起吊座以及托绳拖地问题，在吊座牵引的影响下牵引钢丝绳脱离托绳轮，导致架空乘人装置发生故障。

3）牵引钢丝绳时缺乏足够的插接强度。插接强度不足是引起牵引钢丝绳使用寿命和运载故障的重要因素，因为随着架空乘人装置的运行时间加长，插接强度较弱的接头部位逐渐被拉开，该部位钢丝绳物理性能受到影响，使用年限缩短，同时运行过程中也有较大几率引起危险故障事件[4]。

3 井下架空乘人装置应用问题的解决措施

1）合理设计张紧滑道长度。钢丝绳打滑可影响架空乘人装置整体的稳定性，需要合理留取张紧滑道长度。分析实际参数发现，架空乘人装置钢丝绳处于悬挂运行状态下2 h时，装置整体性能处于最佳状态，此时钢丝绳伸长率维持在0.5%；经过50 h的运行周期后，钢丝绳伸长率增加至0.8%；经过4个月的运行后，钢丝绳伸长率提升至1.5%。结合实践分析和数据计算，建议设计架空乘人装置时留取张紧滑道长度为系统安装长度的1.2%，这一数值是比较合理的[5]。

2）全面检修系统，按照规范执行相关操作。对于出现钢丝绳脱落托轮的现象，应及时全面检修架空乘人装置，检查设备有无安装错误或者使用违规之处。特别是人员输送期间，必须遵循相关规范进行操作，正常乘人的状态下吊座在井下的最低点必须与地面的垂直距离不超过250～500 mm范围，通常情况下维持在300 mm即可，钢丝绳运行方向必须与托轮绳支架轮轴中心线保持垂直状态。此外，巷道变坡点、搭载集中点应选择绳轮组，这样有助于保证人员搭载安全性。对搭载人员也应参加安全教育培训，严格要求其遵循乘坐和使用规范，不得出现违规操作行为。

3）插接强度问题。所用插接钢丝绳，注意尽量选取相同的规格和绳径，或上述参数保持高度一致。进行插接操作时注意清洁钢丝绳表面，做好周围环境的维护，不要过于潮湿，以干燥为佳，确保钢丝绳接头处咬合紧密。所用钢丝绳长度适中，不要过长或者过短，因为过长的情况下插接后的钢丝绳难以充分张紧，过短则不符合使用条件。插接时钢丝绳每一股钢丝彼此都应严密咬合，最后对钢丝绳咬合间隙彻底砸实，以免产生毛刺和缝隙，外表面采用防锈油漆喷涂处理。除此之外，该装置通常还存在钢丝绳自旋、净安装宽度数值过小等情况，需要设计安装人员予以重视。随着架空乘人装置的不断应用，其安装规范和使用要求逐渐严格，建议遵循相关规章制度加以安装和应用，以免引起不必要的故障[6]。

4 结语

架空乘人装置在煤矿井下的运用越来越广泛，并且有着其他设备难以比拟的优势，为煤矿生产带来更多便捷。在相关科研成果和生产实践中看到，架空乘人装置的具体类型也越来越多，但是其基本原理类似，都利用了摩擦力，是某种带驱动的传输装置。因此，应掌握其基本原理，把握故障排除要点，避免事故的发生。

[1]胡燕平，莫虎，余洪伟，等.基于比例减压阀控制的液压架空乘人装置特性研究 [J].湖南科技大学学报（自然科学版），2011，26（3）：22-25.

[2]高自成，徐学林，陈自力，等.矿山架空乘人装置连接系统的设计研究[J].煤矿机械，2011，32（9）：153-155.

[3]丁守强.煤矿在用架空乘人装置存在问题及解决方法[J].能源与环保，2017，39（6）：172-175.

[4]张红帅.煤矿单向架空乘人装置的技术研发与应用[J].煤矿机械，2015，36（2）：217-218.

[5]姜良亮.新型自动脱挂式抱索装置在煤矿井下架空乘人装置的应用研究[J].中国煤炭，2013，39（1）：70-73.

[6]沃磊.架空乘人装置存在的问题及对策措施[J].中国煤炭，2014（4）：76-78.