斜巷运输综合监控系统在某矿的应用

张 庆

（河南焦煤能源有限公司 中马村矿，河南 焦作 454150）

煤矿井下斜巷轨道运输系统是煤矿人员与物料运输的重要设备。为了确保道岔和挡车栏、挡车杆等位置正确可靠，并对工作人员进行实时监控、确保施工安全[1-4]，研制了斜巷运输综合监控系统，并在某矿得以应用。实践证明，该系统的应用效果较好。

1 矿区概况

某矿位于焦作煤田东部，距焦作市8 km，井田范围北以李河断层、二1煤层-75 m底板等高线和李庄断层为界与小马村矿井田相邻，东以第11勘探线与冯营矿井田相接，东南以九里山断层与韩王矿、演马庄矿井田毗邻，西南以凤凰岭断层为界。矿井走向长10 km，倾向宽约1.69 km，井田面积约17.12 km2。该矿29轨道是该矿井下的主要提升运输斜巷，其中斜巷运输监控的监控装置简单或规模很小，且各部件之间互独立，硬件设备之间不匹配、不兼容，存在较多问题急需优化改进。为此，设计了一种新型斜巷运输综合监控系统。

2 系统组成

该系统的整体组成如图1所示。该综合监控系统可以细分为以下4个子系统，上平道至外车场防跑车系统、斜巷道岔系统、跑车防护装置系统、车房集中控制显示系统[5-10]。这里主要介绍跑车防护装置系统与车房集中控制显示系统。

图1 矿井斜巷运输综合监控系统Fig.1 Comprehensive monitoring system for inclined roadway transportation in mine

3 跑车防护装置系统

3.1 防护系统概述

采用ZDC30-1.89型矿用斜巷常闭防跑车保护装置（图2），Z代表装置，DC表示为跑车防护挡车，30为斜巷坡度，1.89为吸收能量。

图2 矿用斜巷常闭防跑车保护装置实体示意Fig.2 Entity diagram of protection device for normally closed anti sports car in mining inclined roadway

主要参数和技术要求：①电源电压AC127 V，660 V/380 V；②本安输出电压DC 12 V；③本安输出电流DC 450 mA；④提升方式为单轨或者双轨；⑤挡车制动距离小于10 m；⑥车位检测精度小于等于0.1 m；⑦提升机功率1.5 kW。

3.2 工作原理

挡车装置如图3所示。

图3 挡车装置示意Fig.3 Schematic diagram of car stopper

正常情况下，矿车的运行速度设为Ve。当矿车上行时，本挡车装置的挡车机构、摆动机构随矿车经过而摆动，与矿车的运行方向一致，矿车过后两机构立即恢复为常开状态，不影响正常提升运输。常开状态即挡车状态，关闭状态即放行状态。

当矿车下行时，摆动机构随矿车的运行、向下方摆动，与矿车运行方向一致，矿车过后，在提升钢丝绳张力和重力的作用下，保持关闭状态，同时联动挡车机构动作、由常开变为关闭状态；矿车正常运行下放到车场后，摆动机构在其摆动架配重的作用下立即恢复到常开状态，同时联动挡车机构复位。

当矿车运行位于该装置以上时，假如发生矿车跑车事故，矿车以速度Vz向下方运行，当矿车越过摆动机构后，由于没有提升钢丝绳的压力，摆动机构在tx的时间内迅速复位，同时挡车机构处于常开状态。矿车以Vz速度在to的时间内，加速运行到挡车机构时，由于摆动机构与挡车机构的间距L>摆动架从下摆位置到复位期间矿车跑车的距离，故tz>tx，矿车被阻断运行，从而起到了挡车作用。

主控PLC柜为核心部件，安装在绞车房，便于司机观察。

3.3 电气控制原理

3.3.1 装置的相互闭锁关系

ZDC30斜巷运输综合监控装置闭锁关系如下：从调车场至斜巷变坡点的阻车器，依次为1号阻车器、2号阻车器、3号阻车器。

（1）1号和2号有闭锁关系，如果需要打开1号阻车器，必须关闭2号阻车器。

（2）2号和1号、3号2个阻车器都有闭锁关系，如果需要打开2号阻车器，必须同时关闭1号、3号阻车器。

（3）3号和2号、挡车栏有闭锁关系，如果需要打开3号阻车器，必须关闭2号阻车器和变坡点下挡车栏。

（4）变坡点下挡车栏和3号阻车器有闭锁关系，如果需要打开挡车栏，必须关闭3号阻车器。如选取“就地”控制方式，则闭锁关系全部解除。

由于阻车器中间、阻车器与挡车栏之间均相互闭锁，即使信号把钩工操作错误时，也无法打开阻车器或挡车栏，避免了人为操作阻车器或挡车栏的失误而引发的跑车事故。

3.3.2 自动控制原理

程序控制采取可靠的PLC可编程控制器，电磁阀动作，使用风能驱动执行，可靠性更强。根据预先设定的超限参数，对串车速度进行实时检测，实现超速报警以及超限防护。若电气控制方面出现故障，可以切除程序控制，改为“就地”控制方式，利用比较可靠的手动转阀实现压风的开或闭，从而直接控制阻车器。

3.3.3 红外技术的使用

斜巷上车场变坡点以下安装1个红外摄像头，该摄像头能够感知斜巷内的行人，并在绞车房的监视器上实时显示，根据显示情况，绞车司机能够严格遵循“行人不开车”原则，实现安全作业。热释电红外传感器的使用，能够将“是否有行人”信号输入处理器。绞车运行时一旦检测到斜巷有行人，绞车立即执行“制动”作业，并在人机界面显示报警。

4 车房集中控制显示系统

现场安装摄像监控显示屏，配备4个防爆摄像头，分别位于29轨道的下车场、上车场变坡点以下、上车场变坡点以及上车场双股道的岔道。其中，防爆摄像头选用KBA12（Q）型矿用本安型网络摄像仪，其支持4倍光学变焦，具备区域入侵侦测、越界侦测、移动侦测等智能侦测功能，在最低环境照度下能看清实物，并采集实时图像，将其转换为以太网电信号和光信号输出；可以实现350°水平旋转，垂直方向的转动范围为0°～90°，并可以实现定时抓图与事件抓图。具有定时任务、一键守望、一键键巡航功能；具备对讲和拾音器功能；内置1路报警输入和1路报警输出，支持振警联动。

轨道的关键地点也实施了现场监视，便于绞车司机掌握现场车辆的安全运行情况，进而实现安全生产。

5 结语

通过斜巷运输监控系统项目的实施，能够对斜巷运输中各设备进行监控，实时了解和控制各车场及巷道中的情况，保证了矿井斜巷提升的高可靠性和安全性，在煤矿运输中有积极意义。