猴车变坡点钢丝绳防落轮装置研究与应用

周鹏飞

摘 要：近年来，随着我国科学技术的不断进步，煤矿行业机械化程度大幅提高，人们对井下安全管理水平越来越重视。随着矿井开采深度的不断延伸，煤矿工人上下井的路程逐渐增加，猴车成为了必不可少的井下辅助运人系统。猴车又叫架空乘人装置，其具有较高的安全性、较强的适用性以及简单的结构等特点，不仅能够提高煤矿井下人员的运输效率，而且能够提高井下运输自动化管理水平，进一步降低了职工劳动强度，实现了运人系统的无人值守和自动化运行。

关键词：矿井猴车；变坡点；钢丝绳防落轮装置

猴车作为井下快速运人设备，被广泛应用在煤矿井下运输作业中，其显著优势在于高效实用、运行方便以及维护简单。随着矿井机械化程度的不断提高，智能控制系统被应用于猴车中，使猴车实现了自动化运行。但在实际使用中，经常出现钢丝绳落轮、变速箱机械故障、猴车失控快速下滑等故障，对职工人身安全造成严重威胁，需要煤矿企业管理人员加以重视，采取有效措施预防安全事故的发生。

1 架空乘人装置运行概况

架空乘人装置作为现代化矿井的运人系统，主要用于矿井斜巷和平巷运送矿工，在井下辅助运输工作中发挥着至关重要的作用。该装置是在驱动轮、托绳轮、压绳轮、迂回轮上安装钢丝绳，并张紧拉紧装置，然后利用架空的无极循环的钢丝绳作为牵引承载带动驱动轮和钢丝绳运行，乘人吊椅与钢丝绳通过抱索器连接，在循环作业中实现井上下职工运送。该系统安装了越位保护、速度保护、断绳保护以及吊椅过摆保护等装置，当矿工乘坐吊椅上井或下井时，越位保护装置能够防止职工进入机头或机尾，速度保护能够避免猴车失控下滑，断绳保护能够提前对钢丝绳寿命进行极限报警，吊椅过摆保护能够防止矿工掉落摔伤。与此同时，在架空乘人装置的中心线装有紧急停车拉线开关，每间隔50米1个，并由钢丝绳连接起来，在紧急情况下能够启动紧急停车保护。使用架空乘人装置的主要目的是减少矿工劳动强度，缩短职工上下井时间，因此需要不断优化控制系统，实时监控运行过程，完善各类保护装置，提高装置安全性能，实现架空乘人装置安全高效运行。

2 架空乘人装置运行中存在的安全隐患

随着猴车在煤矿中的广泛应用，在猴车运行中出现的工伤事故也逐渐增多。通过对众多煤矿的猴车运人事故进行分析可知，在井下运人系统中，一旦猴车出现机械故障，会导致架空乘人装置运行失控，猴车飞速下滑过程中甩落乘坐人员，造成严重的人身伤亡事故。目前钢丝绳落轮已成为影响猴车安全运行的最大安全隐患，严重影响着井下设备的安全运行，威胁着职工的生命安全。然而钢丝绳变坡点落轮事故在猴车落轮事故中所造成的损害最大。

由于受煤矿井下煤层的走向、巷道掘进等各种客观条件的限制，很少能够在一个平稳的坡度上安装猴车，大部分是高低起伏，变坡点较多，顶板高低不等的情况会出现在猴车安装过程中。为了保障猴车能够顺利安装使用，作业人员会将托轮和压轮安装在各种变坡点来对钢丝绳的走向进行调节，以确保其能够适应巷道的变化。这种变坡点的压轮和托轮处于运行钢丝绳的拐点处，所承受的压力远大于钢丝绳对其他托轮造成的压力，因此如果变坡点钢丝绳出现脱轮，会产生巨大的弹力，直接作用于座椅和乘车人员，造成职工人身伤亡。因此，在安装和运行猴车过程中，需要采取有效措施避免变坡点的钢丝绳出现落轮问题。

3 井下猴车钢丝绳落轮保护措施及不足

目前，大部分煤矿使用的架空乘人装置都会配备低速打滑、超速停车、张紧限位、沿线急停等安全保护装置，很大程度上提高了猴车的安全性能。但是现有的钢丝绳落轮保护装置仅有霍尔感应式传感器和摆杆式防堵塞传感器两种，霍尔感应式传感器防护的原理是在猴车钢丝绳内侧安装霍尔感应式传感器，猴车钢丝绳在正常运行状态下传感器常闭触电为闭合状态，钢丝绳一旦出现落轮，会使传感器常闭触电变为断开状态，停止猴车的运行状态；摆杆式防堵塞传感器防护的原理是用一个伸长的弹簧摆杆控制一个万向触电，当钢丝绳出现落轮，会使钢丝绳触碰到摆杆，触点动作时猴车运行状态停止。在猴车钢丝绳落轮时，上述两种方法都可以紧急停止猴车运行，但无法从根本上杜绝钢丝绳落轮现象，而且摆杆式传感器具有较低的灵敏性，假如落轮钢丝绳只是扫过传感器摆杆的话，猴车就无法停止。在使用霍尔式传感器过程中，由于传感器在变坡点的压绳轮或托绳轮上安装，具有较短的感应距离，但是一旦巷道地压振动或座椅出现晃动，钢丝绳出现短距离的振动偏离，就会触发感应器，导致猴车急停，影响猴车的正常运行，具有较差的落绳保护效果。

4 改进变坡点钢丝绳落轮保护装置的措施

1）变坡点压绳轮处防落轮改造。由于压绳轮是巷道凹拐点，猴车钢丝绳通过拐点向上运行，因此如果在此处猴车钢丝绳出现落轮，弹力会作用于巷道顶板，对巷道顶板的岩石造成严重摩擦，如果落轮停车保护不动作的话就会使钢丝绳磨断，造成严重的猴车失控下滑事故。为了有效降低钢丝绳落轮故障，煤矿生产单位可以根据实际情况对猴车进行改造，适当增加压绳轮的长度，在原有猴车压绳轮基础上增加一个轮衬长度，将两个轮衬安装在一个托轮上，调整钢丝绳中心线至里侧的轮衬，正常工作时一般使用里侧的轮衬。在受到震动情况下，钢丝绳一旦出现偏离落轮，能够落在外侧的轮衬上，确保压绳轮仍可正常工作，而且受到钢丝绳弹力的作用，落在外侧轮衬后能够逐渐向内侧运动，避免了钢丝绳继续落向外侧。当机电检修人员发现钢丝绳在外侧轮衬运动后，能够及时对猴车系统进行检修维护，并恢复至里侧托绳轮衬上，确保猴车钢丝绳的安全运行。

2）钢丝绳落轮停车保护改造。防堵塞传感器式钢丝绳落轮保护一般是在钢丝绳掉落方向侧进行安装，在变坡点钢丝绳落轮时，钢丝绳快速弹出，防堵塞传感器弹簧摆杆弯曲后又迅速弹起，由于弹簧摆杆的弹性原因，导致猴车短时间停止后又恢复摆杆并重新啟动，无法起到停车保护的作用。通过长期实践应用，可以对摆杆的触动方式进行改造，在托绳轮处钢丝绳上方安装摆杆式传感器，将一个带摆杆的滚轮安装在传感器弹簧摆杆上方，滚轮始终滚动在运行的钢丝绳上，如果钢丝绳出现偏离落轮，滚轮下落至限位座上，随后触动弹簧摆杆动作，猴车停止运行。

3）变坡点托绳处防落轮改造。在猴车运行过程中，钢丝绳通过托绳轮处向下转向运行，钢丝绳如果落轮向下弹出，乘坐人员会受到巨大弹力的作用而出现伤亡情况，因此需要将一个机械防脱绳装置增加在变坡点拖绳轮的外侧。防脱绳装置为正六角形，中间带轴承，能够实现转动，每个角之间的空隙可以自由进出一个卡爪，而且能够按照卡爪的宽度对正六角形的半径进行合理设计。另外将配重块增加至其中两个角上，使六角形偏重，在每次卡爪撞击转动后确保两个重角保持垂直位置，为卡爪的进出提供有利条件。在安装时，防脱绳装置和托绳轮紧密配合，由于震荡导致钢丝绳出现偏离时，防脱绳装置能够限制钢丝绳脱离轮衬。为了防止落轮钢丝绳对变坡点的托轮造成影响，可以将一套钢丝绳落轮停车保护开关安装在变坡点钢丝绳运行方向的前方，确保变坡点防脱绳装置的安全运行。

5 结束语

综上所述，在煤矿井下生产中，受地压振动和人员不规则乘车影响，经常出现变坡点钢丝绳掉轮情况，给职工的上下井造成不安全隐患。煤矿企业要高度重视矿井猴车保护装置的优化，不断提高猴车控制水平，增强猴车安全可靠性，减少事故发生率，促进煤矿企业健康可持续发展。

参考文献

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