煤矿猴车安全保护装置分析研究

祁 龙

（山西平舒煤业有限公司， 山西 寿阳 045400）

引言

架空乘人装置（猴车）是煤矿运输链条中的重要部分，出现故障时检修人员应及时予以检修排除，防止发生运输事故。但部分故障可能难以得到及时排查，因此对于架空装置，就需要额外设置安全保护装置，以避免出现安全事故。现阶段国内领域关于架空乘人装置安全保护装置的发展较为完备。

1 煤矿猴车机械安全保护装置

1.1 防飞车保护装置

防飞车保护装置主要应用于猴车上行或下行状态下的长距离运输保护，突发停电时引入防飞车保护设置可以有效控制猴车在断电状态下实现平稳停车。当前常用的飞车保护装置分为三种，即闸盘制动器、吊椅制动器和绳索制动器。

1）闸盘制动器。该型制动器设计为钳形抱紧驱动轮盘，采用合金铜闸瓦，后口安装液压缸、制动弹簧。出现飞车现象时，或减速器未发挥减速作用，制动器闸瓦将抱紧制动闸，强制终止装置运行。该型制动器在短距离小坡度环境下比较适用，但对于长距离大坡度环境下运行的猴车来说难以发挥有效的制动效果，特别是满负荷单边载人情况下，可能存在制动闸被闸瓦抱紧而钢丝绳仍处于高速运行状态的问题，碰撞伤人事件不在少数[1]。

2）吊椅制动器。该型制动器主要设置于托绳轮正上方，采用间隔安装的方法，并通过油丝绳连接为整体。吊椅制动器分为吊板、插板、挡板控制器、支撑架、控制油丝拉绳等多个部分，其中插板位于托绳轮上方，并利用挡板控制杆支撑效应处于悬挂状态，抱索器通过时不受阻碍。如果猴车运行速度太快，乘员可随时通过油丝拉绳加以控制，插板短时间内卡住抱索器，避免吊椅继续向前运行，对吊椅碰撞飞车等危险事件有良好的预防效果。吊椅制动器工作原理比较简单，便于安装，具有很强的实用性，在大坡度长距离环境下应用较为普遍。

3）绳索制动器。此类制动器通常是成组应用，分别于下进绳口和出绳口安装。猴车正常运行状态下，制动液压缸启动，活塞杆推开楔形闸瓦开口并使之长大，进而压缩弹簧，此时钢丝绳可顺利通过；一旦猴车处于超速运行状态，控制箱接收到来自速度传感器的超速信息反馈，向液压站发出指令，换向阀动作并使液压缸回油，此时弹簧复位固定钢丝绳。绳索制动器对短距离运输猴车比较实用，但是在长距运输环境下钢丝绳承受负荷过高而且速度过快，制动器动作过猛，钢丝绳受惯性冲击可能断裂，引起严重事故[2]。

1.2 越位保护装置

越位保护装置主要用于猴车成员未能及时下车的情况，通过保护装置迫使猴车停止运行，如图1所示。

图1 猴车越位保护装置结构示意图

越位保护装置共有两套，分别安装在主动轮和系统尾轮部位。如果猴车成员未能在下车点下车，钢丝绳受重力影响下垂并牵引越位托轮转动，越位传感器采集信号后传输至综合保护装置，此时猴车停下，达到越位保护的效果。越位保护装置安装位置和可靠性相对较高，而且比较灵活，维修量大大减少，同时也有效保护猴车成员人身安全，因而应用较为普遍。

1.3 猴车吊椅防过摆保护装置

猴车运行中可能存在超速以及重心不稳的问题，导致悬挂吊椅剧烈摆动，特别是抱索器经过索道轮系时有较大几率出现运输事故。加入防过摆装置可用于预防上述问题，主要是加装防过摆护绳，其结构设计见图2。

图2 吊椅防过摆保护设计示意图

将护绳支架固定于托绳轮上，然后用卡环将护绳紧扣在指甲上。猴车正常运行时，钢丝绳、吊椅吊杆以及防过摆护绳均保持在相同垂直平面内，一旦出现剧烈晃动，护绳可固定吊椅，限制其过度摆向内侧，避免出现人员伤亡事故[3]。

1.4 防脱绳装置

防脱绳装置目的在于避免变坡点部分的钢丝绳失去固定、脱出托绳轮槽的情况，与之相搭配的还有掉绳捕绳装置，后者主要是在防脱绳装置未正常工作的情况下避免钢丝绳落地，二者结构如图3所示。

图3 防脱绳、掉绳抓捕结构设计示意图

2 电控系统保护

猴车运行过程中需要电控系统加以保护，其通常是利用PLC控制系统全程监控猴车运行状况，针对异常情况及时作出预警和停车控制，并且能清晰显示故障位置。电控保护系统由传感器、声光报警设置、信号传输处理、显示等部分构成，主要功能包括机头机尾越位保护、断绳急停、过欠速保护、全程急停保护、变坡点掉绳保护以及重锤下限位保护等等。

1）机头机尾越位。作业人员误入机头机尾部位的禁止越位点时，安装在此处的越位传感器向外发出越位信号，控制系统收到信号后发出警报和急停指令，显示模块提示“机头越位”、“机尾越位”，防止作业人员受到意外伤害[4]。

2）过欠速保护。主动轮以及托绳轮上均安装有速度传感器，用于检测猴车运行速度，如果速度偏高或者偏低，就会向控制系统发出信号，后者根据信息发出自动停车指令，此时显示模块则提示“欠速保护”、“过速保护”，这种情况下可防止出现飞车事故，避免乘员受伤以及设备损坏。

3）全程急停保护。在车的沿线设置紧急停车功能的开关装置，用钢丝绳连接为一个整体，乘员在任何位置都可牵拉钢丝绳启动紧急停车开关，向控制系统发出急停信号。系统收到信号后终止运行并发出“急停故障”警报。

4）重锤下限位保护。钢丝绳伸长时重锤下降至相应位置，限位保护装置就会发出信号，收到反馈信息的控制系统将会中止运行并发出警报信息，显示模块提示“重锤下限位”，防止钢丝绳处于松弛状态引起打滑问题[5-6]。

5）变坡点掉绳。钢丝绳牵引过程中张紧力过小、托压绳轮轮衬磨损以及托压绳轮偏移等因素均可能造成钢丝绳脱出托绳轮，此时保护系统通过补绳装置抓取钢丝绳，保护开关向系统发出反馈，后者发出警报和停车信号，提示“变坡点掉绳”，防止猴车成员意外受伤。

3 结语

煤矿猴车在井下运输中发挥重要作用，其性能与煤矿安全和生产效率有着密切关联。同时猴车能否持续、安全、可靠运行是衡量煤矿井下检修工作的重要指标。国内煤矿猴车虽然配备了相对完善的安全保护设施，但仍存在不少安全问题亟待解决，同时需要进一步实现智能化以及人性化目标设计。因此，应不断改善煤矿猴车安全保护装置性能，确保井下人员输送安全。