大倾角长距离架空乘人装置打滑飞车预防措施分析

刘 洋

（中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，新疆乌鲁木齐 830000）

0 前言

随着是近年来由于斜井人车引发的事故时有发生，斜井人员提升方式得到高度重视，2014年2月28日煤安监司《关于加强煤矿斜井运人系统安全管理工作的指导意见》（征求意见稿）中提出在选用新的斜井运人系统时，宜优先选用架空乘人装置或异型轨卡轨斜井运人系统，对新建和扩建矿井不得采用普通轨斜井人车运输，生产矿井应在3年内淘汰斜井人车。

随后2015年山西省煤炭工业厅关于加快淘汰煤矿斜井（巷）人车的通知，决定于2015年对全省煤矿斜井（巷）人车进行限期淘汰。

国家安全生产监督管理总局颁布的《煤矿安全规程》[2016]第384条对新建和扩建矿井严禁采用普通轨斜井人车运输。

为落实国家政策，各地方企业纷纷抓紧落实斜井人车的工作，掀起矿井架空乘人装置改造的浪潮。

但对于大倾角长距离的架空乘人装置，由于单边负载大，更容易出现打滑、飞车等事故，如何解决打滑，防止飞车成为架空乘人装置的主要面临的问题。

1 大倾角长距离的架空乘人装置打滑，飞车原因分析

根据选型计算可知：当下放侧无人而上升侧满员时，驱动轮张力差最大，电机功率最大，且最容易出现打滑现象。

根据钢丝绳最小点张力的计算Smin=C q0g

驱动轮入绳口最大张力：

式中：Smin——最小张力；

q0——钢丝绳每米长度质量；

Q1——人员重量（包括负重）；

婴儿在被动训练后机体往往处于疲惫状态，有助于睡眠。良好的睡眠对生长激素分泌促进婴幼儿生长发育有重要意义。有研究证明，睡眠不好的儿童易出现生长发育迟缓、免疫力、记忆力、组织及创造能力和运动能力等多系统功能受损，并出现情绪及行为问题[5]。故被动训练可以从多方面促进窒息患儿体格的发育。

Q2——吊椅重量；

λ1——线性摩擦驱动带式输送机提升高度；

ω——线路阻力系数；

L——运行长度；

驱动轮出绳口最小张力：

防滑计算：S1/S2＜eμa。

由公式可知：为满足不打滑条件：

方法一：增大吊椅间距，减少单边最大载荷S1数值。

方法三：保证摩擦系数。

根据《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2015）规定[1]，斜井最大班工人下井时间不应超过45 min，为满足下井时间。对于大倾角长距离的架空乘人装置，必须减小吊椅间距，因此更容易出现打滑及飞车现象。

2 大倾角长距离的架空乘人装置防打滑，防飞车措施

2.1 设计分析

从设计来讲，首先要根据运输距离，最大班下井人员数量及运行速度，在规定的时间内计算最合理的乘人间距，在此基础上确定满足防滑要求的驱动轮围包角。目前架空乘人装置设计通常采用单轮驱动，最大单轮驱动的围包角约200h，当倾角达到25h，运行距离超过1.2 km时，单轮驱动已经无法满足防滑要求。就目前架空乘人装置国内发展的现状来讲，增加围包角最有效的就是采用双轮驱动装置，围包角接近360h，基本可以有效解决上诉问题。

2.2 使用管理分析

从管理上来讲，在设计院已经将各参数设计完成，使用单位如何确保在使用中与设计确定的吊椅间距保持一致，成为问题的关键。固定抱索器吊椅间距已经完全确定，可摘挂抱索器和活动抱索器则需要运行时控制。目前国内厂家普遍采用架空乘人装置吊椅间距强制措施。其原理为在机头和机尾上车点前设置围栏，当架空乘人装置运转后，推动器会根据电控箱PLC设定的时间启动和停止，例如设计速度为1.0 m/s，吊椅间距为10 m，则设置PLC的控制时间10 s，推动器将在启动推起挡杆后延时2 s自动停止将挡杆放下，10 s后再启动，如此循环来控制吊椅间距。

再者就是加强企业自身管理，提高工人素质，准守使用规程，以保证行人间距。加强日常维护，保证有效的钢丝绳张紧力，定期对钢丝绳用水泥灰去油，保证有效摩擦力等措施。

2.3 事故防范措施分析

从事故防范上来讲，当乘坐人员出现携带物品过重，或者系统失灵，同样会出现过载现象，一旦出现过载现象势必出现打滑事故。

目前打滑保护措施主要分为三种，第一种是架空乘人装置专用简易的打滑保护，利用两个速度传感器分别安驱动轮进绳和出绳两端，计算绳运行速度来确定钢丝绳是否存在运行过快的打滑现象。这种简易打滑保护严格来讲只是一种打滑检测装置，因为只能检测到钢丝绳是否在驱动轮上打滑，检测到有打滑现象后只能停车，与皮带机打滑原理相同，并不能制止钢丝绳在驱动轮挪动。

该方式对平巷效果显著，但对大倾角长距离的架空乘人装置来讲无法解决出现打滑事故和飞车时对乘坐人员的保护。

第二种就是制绳式打滑保护，制绳式打滑保护技术特性是发生钢丝绳在驱动轮打滑时，利用机械装置抓住钢丝绳，制止钢丝绳挪动，起到保护乘坐人员的作用；制绳式打滑保护充电时为常开状态，检测到打滑信号后立即抓住钢丝绳；断电后自动松开钢丝绳回复原位。该方式也可作为，当高速制动器和安全制动器失效情况的三级制动。

湖南湘潭恒欣生产的钢丝绳制动器，根据结构和工作原理不同分为斜楔式和直压式两种，动力源可采用液压式[2]。

（1）斜楔式

斜楔式适用于活动抱索器和可摘挂抱索器的煤矿架空乘人装置，在驱动轮和上下车点之间的驱动轮入绳侧和出绳侧各安装一台。斜楔式钢丝绳制动装置由GSZDX-150型斜楔式钢丝绳制动器、信号控制箱、直流稳压电源、速度传感器、速度检测托轮、速度安装支架组成。

图1 斜楔式钢丝绳制动器

当钢丝绳正常运行时，活动斜楔不动作；当速度传感器检测到钢丝绳严重超速（一般设定超过正常速度30%）信号控制箱输出信号，控制推动器动作，推动器通过推板组推动活动斜楔夹住钢丝绳；当活动斜楔上的摩擦块接触钢丝绳时，钢丝绳会带着活动斜楔沿着牵引方向移动，使其夹紧力越来越大，直至完全被制动，最大制动力可达150 kN。

（2）直压式钢丝绳制动装置

直压式适用于所有抱索器，其制动装置由直压式钢丝绳抓捕器、信号控制箱、直流稳压电源、速度传感器、跑偏传感器、速度检测托轮、速度安装支架、跑偏传感器安装支架、液压站或气源等组成。同理当速度传感器检测到钢丝绳严重超速（一般设定超过正常速度30%）信号控制箱输出信号，控制电磁阀动作，从而实现对液压缸的动作控制，通过上下制动条夹住钢丝绳，最大制动力可达50 kN。

图2 直压式钢丝绳制动器

制绳式打滑保护同样也存在一定缺陷，他虽然能有效制动钢丝绳，但未必能有效立即将吊椅制动，因为随着钢丝绳使用时间过久，绳直径逐渐变小以及抱索器自锁力不够，都会使得钢丝绳与抱索器之间同样会出现滑动。

第三种就是在吊椅上制动[2]，利用逆止的原理，在托绳轮架上向上伸出一个支架，支架上装有可转动挡板，弹簧作用下呈立起状态，挡板和弹簧之间设有脱口装置，脱口装置固定一根拉线，通过当架空乘人装置产生飞车、打滑时，通过人为控制拉线对吊椅进行强制阻挡，每两跨横梁之内能挡住且停留一人或最多两人，以避免乘坐矿工在飞车或打滑时不至于叠加相撞而产生群死群伤。该装置设计简单，操作方便，是当前三级制动装置（高速制动、安全制动、钢丝绳制动）均失去制动力时，能最后有效保护乘坐矿工的人身安全的措施，堪称是矿工乘坐“猴车”的最后一道生命保护线。

3 结束语

近年来也发表了一些架空乘人装置防飞车的相关论文，本文根据以往的论文及笔者在设计中遇到的问题相结合，分别从事前、事中和事后进行了充分的分析，基本上彻底有效的解决了打滑飞车事故，由于《煤矿安全规程》只是简单要求设有打滑保护（通常是指简易打滑保护），但在《煤矿用架空乘人装置安全检验规范》[AQ1038-2007]对此还规定要设有捕绳器装置，但生产企业已针对各种可能性均想到相应的防范措施。因此再设计时设计院和设备厂家需结合矿井实际巷道特点、抱索器形式以及企业自身管理水平选配防止打滑、飞车措施的保护装置，以保证更安全可靠的运行。

［1］GB50215-2015.煤炭工业矿井设计规范［S］.

［2］肖公平.煤矿井下架空乘人装置［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2003.

［3］ MT/T1117-2011.煤矿用架空乘人装置［S］.

［4］国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程［M］.北京：中国法制出版社，2016.

［5］AQ1038-2007.煤矿用架空乘人装置安全检验规范［S］.