矿用架空乘人保护装置及安全设施

黄涛， 肖仁喜

(鹤壁煤业(集团)有限责任公司， 河南 鹤壁 458030)

0 引言

矿用架空乘人装置是一种采用牵引钢丝绳输送人员的运人装置，主要用于在垂深超过50 m的主要倾斜井巷或长度超过1 500 m的主要运输平巷的人员上下[1]。鹤壁矿区架空乘人装置最大运输长度能达上千米，主要由驱动装置、轮边制动器、牵引钢丝绳、托绳轮、抱锁器、吊椅、迂回轮等部件组成。

煤矿井下使用的架空乘人装置时有安全事故的发生。2010年11月，新泰市莲花山煤矿架空乘人装置在运行时因驱动电动机变速箱齿轮出现断齿，造成架空乘人装置牵引钢丝绳迅速下滑，致使2人死亡，24人受伤；2011年9月，山西省国投集团下属的昔阳煤矿因架空乘人装置牵引钢丝绳脱离导轨，致使2人死亡，51人受伤[4]；2018年2月，河南省平顶山市卫东区平顶山天安煤业股份有限公司十矿因牵引钢丝绳从驱动轮绳槽脱落，并未安装防飞车挡椅保护装置，引发脱绳飞车事故，造成2人死亡，1人重伤。在吸取同类行业架空乘人装置安全事故教训的基础上，鹤煤公司通过多次现场勘查、实地调研，查阅相关技术资料，组织专业技术人员召开研讨会，认识到架空乘人装置在煤矿的辅助运输系统中起着极其重要的作用，直接关系到煤矿的安全运行，因此保证架空乘人装置安全、稳定、高效运行，十分重要。为此,在保证标准《煤矿安全规程》第383条规定的所有保护装置的同时，又开发研制了10项保护装置及安全设施。实际使用表明，保护装置及措施符合国家煤矿安全生产标准化要求生产，保证了设备安全运行。

1 保护装置及安全设施工作原理、试验方法、维检方法

1.1 断绳抓捕装置

1) 工作原理。断绳抓捕装置采用高精度的电感式接近传感器对吊具状态进行监测，通过对电感式接近传感器的数据分析，多点布置对运行中的钢丝绳进行实时在线监测，可准确实现钢丝绳当前状态的判断，可避免人为摆动、随机晃动等因素的误动作。当状态判断为钢丝绳断裂后，主处理器控制楔形块装置，配合多点布置电控抓捕器，在断绳后夹住钢丝绳，不让钢丝绳脱落以保护人员的安全[5]。

2) 试验方法。使用陶瓷块遮挡住监测传感器，主处理器监测不到牵引钢丝绳，轮边制动器施闸，架空乘人装置停机。

3) 维检方法。检查电感式接近传感器触头是否正对牵引钢丝绳，控制箱各固定件紧固情况，控制线是否完好等。正常试验时，检查楔形块是否将牵引钢丝绳抱在脱绳轮上。

1.2 机尾处快速拆装立柱式断轴保护装置

1) 工作原理。如图1所示,在机尾处迂回轮正下方安装一根6寸无缝钢管作为立柱，上端配套焊接同规格法兰盘(托盘)，法兰盘上固定有行程开关，中端加装一根4寸无缝钢管，使用螺栓连接作为斜撑以增加该装置机械强度，底端使用高强度卡槽能前后移动。在不使用时，将卡槽扳到零位，底端可脱离固定，拆除中端4寸无缝钢管的固定螺栓，中端4寸无缝钢管可脱离固定，将中端4寸无缝钢管放入6寸无缝钢管内，然后将6寸无缝钢管放入卡槽里，可实现快速拆装。

1-行程开关； 2-驱动轮； 3-托盘； 4-立柱； 5-固定立柱卡槽； 6-固定斜撑卡槽； 7-基础固定架; 7-基础固定架; 8-斜撑。图1 立柱式断轴保护装置

3) 维检方法。检查立柱、斜撑底端固定卡槽前后移动是否灵活，立柱、斜撑从基础固定架上脱离时是否受阻，基础固定架是否松动，托盘与立柱之间的焊接是否完好。

1.3 机械式变坡点防掉绳保护装置

1) 工作原理。如图2所示,该装置采用100 mm长、60 mm宽、5 mm厚的钢板，在钢板的中间开一“凹”型槽，保证钢丝绳在“凹”型槽内有一定活动余量，“凹”型槽的上平面固定在托绳轮的上方，能够前后移动，保证抱索器通过时，“凹”型槽能自动复位。同时在托绳轮的轮轴外侧安装一个直径10 cm的附轮，即使钢丝绳脱出“凹”型槽，也能保证钢丝绳掉在托绳轮外侧的附轮上。

1-机械防掉绳凹槽；2-正常状态钢丝绳；3-脱轮后钢丝绳；4-防掉绳装置(附轮)。图2 防掉绳保护装置

2) 试验方法。先让架空乘人装置停机，再使用“U”型圆钢下面焊接1 m长的支撑杆，用力顶住钢丝绳向外脱离，查看机械式变坡点防掉绳保护装置是否能保护钢丝绳不脱离托绳轮，并在“凹”型槽内。

3) 维检方法。检查“凹”型槽是否正骑在牵引钢丝绳上，不影响钢丝绳正常运行，外侧10 cm的转轮是否随托绳轮一起正常运行。

1.4 迂回轮前跑道处张紧力保护装置

1) 工作原理。在机尾迂回轮前跑道处加装一绝缘杆式传感器，在传感器摆杆四周加一200×200 mm正方形圆钢，使摆杆前后移动量不超过100 mm。

3) 维检方法。检查传感器的摆杆是否能正常前后移动，长方形圆钢固定是否牢靠。

1.5 斜巷自动升降分解式上下人平台

1) 工作原理。如图3所示，在机轨合一巷道的架空乘人装置中间斜巷偏口处，以风动马达作为动力源，使用3个气缸控制3个气动马达，共计进风、回风6根风管。风压要求达到0.7 MPa以上，采用井下风管带动螺杆上升或者下降，恢复巷道实际坡度的角度平行于轨道面，上下人平台用角铁承重，上面铺设略小于轨道轨距宽度的防滑钢板。另外，在平台下部连接一个手动摇把，在井下无风或者风压不够时使用，人力手动转动摇把，实现平台升降。

1-轨道；2-防滑平台；3-风泵；4-螺杆；5-平台下降位置；6-风管。图3 分解式上下人平台关系

2) 试验方法。当轨道提升绞车不运行时，操作风动马达的控制上行闸门，观看防滑钢板是否能到达水平位置。操作风动马达的控制下行闸门，观看防滑钢板是否能平行于轨道面。

3) 定位检方法。检查风泵送风时运转是否正常，风管是否存在漏风现象，螺杆升降是否灵活，螺杆与防滑平台的焊接是否牢固。

1.6 防偏摆保护装置

1) 工作原理。如图4所示，在架空乘人装置巷道倾角大于28°时，在沿线托绳轮外侧每隔50 m加装一组直径12 mm回旋式支架，支架与座椅连接杆之间距离不超过50 mm，防止因坡度较大变化时，造成座椅偏摆使钢丝绳卡在托绳轮里侧。

图4 防偏摆装置

2) 试验方法。在架空乘人装置停止运行时，人为摆动座椅，查看回旋式支架是否能保护钢丝绳不向托绳轮里侧移动，防止被卡住。

3) 维检方法。检查回旋式支架是否固定牢固，支架距座椅之间的距离是否达到50 mm，正常状态下是否影响座椅通过。

1.7 防钢丝绳脱轮后继续下滑装置

1) 工作原理。在架空乘人装置巷道倾角大于20°时，在驱动轮、迂回轮上加装一立杆式转盘，如图5所示。上端“U”型夹与驱动轮、迂回轮轮毂采用螺栓固定，下端将立杆和转盘焊接在一起。当钢丝绳从驱动轮、迂回轮上脱出时，钢丝绳掉在转盘上，保证钢丝绳脱轮后继续下滑。

1-驱动轮；2-立杆；3-主轴；4-型卡；5-防钢丝绳下滑转盘。图5 防钢丝绳连续下滑转盘

2) 维检方法。检查立杆式转盘与驱动轮之间的“U”型夹固定是否牢靠，立杆与转盘的焊接是否紧固，座椅通过迂回轮时是否受阻。

1.8 高清多角度视频监视装置

1) 工作原理。在架空乘人装置巷道倾角大于20°时，在机头、机尾及中间上下人偏口处分别加装高清晰的多角度摄像头，实时监测人员上下、设备运行情况，要求存储记录不少于3个月。

1.9 全线铺设固定规格菱形防护网

1) 工作原理。如图6所示，在架空乘人装置巷道倾角大于20°时，在巷道底板上全线铺设40 mm×40 mm的菱形防护网，中间每隔50 m使用废旧皮带将防护网垫高100 mm，保证乘坐人员一旦从座椅上摔落时，能及时抓住防护网，避免摔伤。

图6 菱形防护网

2) 维检方法。检查菱形防护网的网格尺寸是否是40 mm×40 mm，两端固定膨胀螺栓是否紧固，座椅通过时是否碰防护网。

1.10 机轨合一架空乘人装置挖设防护沙坑

1) 工作原理。如图7所示，在架空乘人装置巷道倾角大于20°且存在绞车提升时，在巷道底板上挖设防护沙坑，沙坑的长视巷道断面而定，宽500 mm，深600 mm。在坑内均匀铺设200 mm深的细沙，保证绞车提升时产生的坠物掉落在沙坑内。要求专人定期清理沙坑内坠物，保证运输安全。

图7 防护沙坑

2) 维检方法。检查防护沙坑的尺寸是否符合宽500 mm，深600 mm，沙坑内的沙子铺设是否均匀且深度不低于200 mm，沙坑内是否有杂物。

2 实施效果

在煤炭市场快速发展的形势下，架空乘人装置必须淘汰落后技术，推广新技术、新产品，提升安全性能。鹤壁煤业集团认真执行标准《煤矿安全规程》的规定保护以外，通过反复研究，提出10项完善架空乘人装置各项保护及安全设施，做到投入少，见效快，确保架空乘人装置万无一失、保障矿工生命安全。

3 结论

通过分析研究，开发研制了10项安全保护装置及措施，该保护装置及安全设施的投入，可提升架空乘人装置运人的可靠性，安全保障性能得到提升，社会效益、经济效益显著，为同类矿井提供了参考建议，具有一定的推广价值。