ZDC30-2.5型自动防跑车装置在煤矿的应用

金建国 牛柏森

（1.河南永锦能源有限公司，河南许昌461670；2.河南永锦能源有限公司云盖山煤矿二矿，河南许昌461683）

0 引言

斜巷提升系统是煤矿各类机电运输系统中一项重要组成部分，由于种种原因，轨道运输过程中易发生跑车事故，造成设施损坏、财产损失，并对职工生命安全造成严重威胁。因此，《煤矿安全规程》第三百八十七条明确要求：倾斜井巷内使用串车提升时，必须在倾斜井巷内安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止住的跑车防护装置；上述挡车装置必须经常关闭，放车时方准打开。

1 矿井斜巷运输系统跑车防护装置现状

某煤矿副井提升采用矿车串车，主要用于提升矸石、上下物料，井筒长度329 m，倾角28°，提升机型号JK2.5×2；暗斜井井筒长度490 m，平均倾角18°，提升机型号JTPB1.6×1.5；轨道斜井井筒长度850 m，平均倾角16°，提升机型号JK2×1.8。各斜巷提升系统中，上平台安装有一道阻车器，防止车辆误入；上平台安装有一道联锁挡车杠，下平台安装有一道挡车杠，巷道内每隔200 m装设有一道自制摆杆式防跑车装置，自制防跑车装置为摆杆式，发生跑车时，车辆撞击到摆杆下端，摆杆因受力撞击防护栏钢丝绳闭锁销轴，将摆杆触碰框内钢丝绳销轴打落，摆杆下方安装的防护栏脱落，起到挡车的作用（图1）。

图1 自制摆杆式跑车防护装置安装示意图

自制防跑车装置存在的问题：

（1）灵敏系数低，当发生跑车时，摆杆的动作不能准确击落触碰框内闭锁销轴，造成跑车防护挡车杠不会脱落，即便摆杆将触碰框内闭锁销轴击落后，挡车杠落下时不能准确对车辆进行拦截。同时，由于车辆通过时不断撞击摆杆，跑车防护装置易发生误动作，需要人工到现场进行处理。

（2）防护作用弱，由于自制摆杆式跑车防护装置仅靠一道挡车杠阻拦车辆，无法保证将车辆牢固拦截，起不到拦截作用，就会造成跑车事故扩大。

（3）不能满足要求，《煤矿安全规程》明确要求，挡车装置必须经常关闭，放车时方准打开，因此，矿井在用的跑车防护装置需要进行更换。

2 ZDC30-2.5型自动防跑车装置介绍

2.1 适用范围

ZDC30-2.5型自动防跑车装置主要在煤矿、金属矿山、非金属矿山等所有井上或井下倾角在30°以下的单轨或双轨提升运输斜巷中使用。

2.2 工作原理

ZDC30-2.5型自动防跑车装置与提升机电控联锁互动，即提升机通电，装置通电工作；提升机断电，装置即停止工作。自动防跑车装置接通电源后，系统自动检测矿车实时位置、挡车栏是否下放到位等。当矿车正常下行时，挡车栏处于常闭状态，矿车下行到PLC设定的第一设定值时，主控PLC将控制提升电机自动完成升栏操作；矿车到达第二设定值时，主控PLC将控制电机完成降栏，恢复常闭状态。当矿车正常上行到第二设定值时，PLC控制升栏操作；矿车到达第一设定值时，自动完成降栏，恢复常闭状态。当矿车超出正常行驶速度（跑车、溜车）时，PLC控制缓冲式挡车栏对矿车进行可靠的阻拦，从而有效地避免事故的发生。对于多点多挡车跑车防护，采用PLC串行通信方式，大大减少了信号电缆，控制方便，安装简捷，绞车房集中控制显示箱还能够及时准确地反映和控制各挡车机构和矿车的工作情况（图2）。

图2 ZDC30型斜井跑车防护装置

2.3 技术参数

技术参数如表1所示。

2.4 性能特点

（1）ZDC30-2.5型自动防跑车装置功能强大，控制方便，可进行“提人”“提物”“自动”“手动”“脱机选择”“自检”等操作，设计更人性化，可根据不同的情况便捷地选择各种工作方式；具有实时监控功能，挡车栏状态、矿车位置能够实时数字显示；具有自动检测故障显示、故障报警功能；同时可实现深度失效、过卷、过速等绞车后备保护功能。

表1 技术参数

（2）ZDC30-2.5型自动防跑车装置系统测控精度高、可靠性高。采用霍尔传感器旋转编码测速，抗干扰能力强，提高了系统的可靠性和安全性；采用PLC可编程控制技术，使时间和速度的测控精度达到1 ms和0.01 m/s，提高了系统控制的精度。运用挡车栏是否到位控制和显示，确保了对矿车拦截的准确率。

（3）柔性挡车技术，采用新型缓冲器和柔性挡车栏，缓冲力可调，可根据不同情况调力，柔性缓冲拦截能力强。系统配置脱扣装置，能有效避免装置本身的损伤。系统各部件安装方便，维护简单，性能稳定，综合性价比高。

2.5 跑车防护装置改造主要技术关键

（1）跑车防护装置必须实现常闭。倾斜井巷内使用的跑车防护装置须经常关闭，放车时方准打开，车辆通过后及时闭合。

（2）跑车防护装置能够实现在线监测、自动闭合功能，正常情况为常闭状态，当车辆即将通过时，提前自动打开，车辆通过后，自动闭合，不影响运输安全。

（3）控制核心选用进口品牌可编程控制器，具备故障自动检测和显示功能；通过编码器获取矿车的位置数据。提升绞车运行中，跑车防护装置自动控制挡车栏的打开与关闭。挡车栏出现故障时，必须将提升绞车停车闭锁，实现挡车栏与提升绞车的联动闭锁。

（4）互锁：提升绞车运行中，矿车接近挡车栏，但挡车栏未能打开时，提升绞车能自动停止，防止矿车撞上挡车栏；当矿车运行在挡车栏的必开区域，因异常而停车时，开着的挡车栏不得关闭，以防落在矿车上。当检测到矿车超速时，保持挡车栏的常闭状态，同时向提升绞车发停车（超速报警）信号。

（5）拦截功能：当检测到矿车接近超速时，或发生了断绳或脱钩跑车事故时，能立即停止绞车运行，同时挡车栏保持常闭状态，将矿车拦截下来。

（6）当检测到矿车超速时，保持挡车栏的常闭状态，同时向提升绞车发停车（超速报警）信号。

（7）具备手动开栏功能：系统可在绞车房进行操作、显示，在绞车房内，通过操作按钮或按键，可以手动方式开、关各挡车栏。挡车栏出现故障时，可调整为脱机模式。

（8）功能：在挡车栏打开、关闭及出现故障时，系统具备发出报警或提示的功能。

（9）显示功能：可显示运输绞车的工作状态、矿车的位置和速度、各传感器报警状态、各道挡车栏的状态。

（10）视频监控功能：每一道挡车栏处必须配备隔爆型摄像头，视频信号采用光纤传输，传输图像必须高清，不能影响观看质量。

（11）跑车防护装置不得影响轨道的完整性和强度。

3 ZDC30-2.5型自动防跑车装置在矿井的安装应用（以副斜井为例）

（1）通过改造，使副斜井跑车防护装置实现井口平台阻车器、上井口挡车杠、各跑车防护装置相互间电气联锁，并能根据提升容器位置进行开启、闭合，动作性能可靠。

（2）根据矿井副斜井实际情况，需进行以下升级改造：

1）将副斜井上平台气动阻车器更换为自动阻车器。

2）将上井口目前安装钢丝绳联锁气动挡车杠改造为自动升降挡车杠并与井口自动阻车器实现同时动作，井口变坡点以下约30 m安装一套常闭式跑车防护装置，同时能够与井口自动升降挡车杠实现电气联锁。

3）在巷道中部、下车场各安装一套常闭式跑车防护装置（图3）。

图3 副斜井提升系统图

4）各跑车防护装置处安装防爆摄像头，副井车房安装视频监控系统主机及配套操作系统；副井车房、井底信号硐室配备视频显示器，并有画面显示。

4 结语

对矿井各主要斜巷跑车防护装置进行了改造，更换为ZDC30-2.5型自动防跑车装置，省掉了人工操作环节，实现了全自动化控制，且系统性能良好，便于维护，适合轨道斜巷推广使用。常闭式自动跑车防护装置采用先进的PLC控制和轨道双传感器测速，其应用结束了矿井无全自动常闭式跑车防护装置的历史，完全达到了《煤矿安全规程》的要求。ZDC30-2.5型自动防跑车装置利用高精度传感器信号控制挡车栏的提升、下放，实现车辆运行位置的准确确定；将挡车栏状态信息包括提升到位、提升中、下放到位的状态指示在声光报故障警显示器上显示，便于观察；能实现挡车栏动作、控制故障报警，便于问题的及时发现处理；挡车栏采用吸能式结构，能有效拦截车辆跑动，从根本上杜绝了斜巷轨道运输的安全隐患，提高了煤矿的轨道运输安全系数，保证了矿井提升运输系统安全。