新型无极绳绞车防护装置应用研究

王晨达

（山西潞安矿业集团慈林山煤业有限公司慈林山煤矿，山西 长治 046000）

无极绳绞车存在因钢丝绳断开、掉钩、脱销断销等情况引起的跑车事故[1-2]。基于此，通过对无极绳绞车跑车原因以及防跑车机理进行分析，设计一套无极绳绞车的防跑车保护装置并改良梭车。

1 跑车原因分析

无极绳绞车在运输过程中普遍采用自落式挡车装置来防止跑车时造成严重后果，其原理是当无极绳绞车出现跑车时，挡车装置根据钢丝绳的张紧力瞬间变化自动下落，挡住失控矿车，达到制动效果[3-4]。自落式挡车装置的优点是结构简单，安装以及维护较为容易，同时也存在可靠性不高、安全性能较差的缺点。当无极绳绞车运输过程中，矿车行至巷道边坡位置时，钢丝绳张紧力会出现瞬间变化，自落式挡车装置会出现误判而造成下落，此外无极绳绞车的制动性能以及梭车的制动性能都存在一定的不足，有待提高。

2 防跑车保护装置优化方向

井下无极绳绞车防跑车保护装置需要具备反应灵敏且精确的车速测量能力，能够直观且详细的显示绞车在工作状态下运行速度的变化，可以预先设定车速上限，当车速超过限定时自动触发保护装置进行紧急停车。改良一款具备自主制动的安全梭车，在运输过程中，无极绳绞车牵引车辆出现钢丝绳断开、掉钩、脱销断销等情况而引发车速失控时，梭车需要具备相当的自主制动功能，确保在出现跑车现象时能够保证梭车具备安全停车的能力。为进一步加强安全梭车自主制动系统的可靠性和安全性，设计对其采用液压制动以及电控制动两种紧急制动模式[5-6]。

3 防跑车保护装置设计方案

3.1 梭车制动设计

慈林山煤矿安全梭车设计采用蝶形弹簧钳盘式制动方式实现自主制动。安全梭车单辆安装4 套制动装置，单套制动装置设计静载制动力不小于20 kN，蝶形弹簧不少于20 片。根据实际尺寸以及弹簧压实体积确定弹簧数，钳盘制动开闸距离根据外形尺寸确定，要求钳盘制动装置具备足够的制动力，制动闸瓦选用材料选择摩擦系数大、摩擦无火花、高耐磨度的无石棉制作，确保制动装置安全制动。安全梭车制动装置结构如图1。

3.2 液压制动系统

防跑车保护装置液压系统部分由人工加压设备、速度监测控制设备、钳盘制动设备组成，三个部分相互组合实现无极绳绞车的超速保护。人工加压设备由液压油滤芯、液压油管路、双级柱塞手动液压泵以及保安过滤器组成。通过人工操作加压对液压系统进行启动，人工控制设备包括人工换向阀、溢流阀、调速阀、压力表、顺序阀、单向阀、截止阀，由工作人员操作手动换向阀，液压油从主回路将单向阀打开，随后钳盘制动设备启动，实现液压制动保护。液压制动系统结构如图2。

图2 液压制动系统结构

3.3 电子控制系统

电子控制系统部分包括防爆型锂电池、控制主机、显示屏、测速器。安全梭车在行驶过程中，由安装在车轮上的测速器实时监测其行驶速度并将相关数据上传至系统主机。系统主机由防爆型锂电池供电维持数据分析工作，同时将分析完成的相关数据直观地显示在显示屏上，当梭车速度超限时，主机下达指令控制液压制动系统完成停车保护。

防跑车保护装置采用PLC 控制器作为控制主机的控制核心，配备彩色显示屏，能够实时显示无极绳绞车的运行速度等相关信息；采用霍尔感应速度传感器，反应灵敏，将其安装到无极绳绞车钢丝绳出口位置，能够快速精确采集绞车运行速度数据，并将其传送至控制主机；配备了钢丝绳防过卷开关，在无极绳绞车两端分别安装，达到防止钢丝绳过卷的效果；应用煤矿防爆型灯光语音警报器，沿绞车运行路线间隔100 m 布设灯光语音警报器，在无极绳绞车启动时发出广播，提醒巷道内行人注意避让，具备语音通话以及紧急关闭绞车的功能；工作人员配备防爆手持电台，绞车操作员以及跟车员必须每人配备1 部，其他视情况可增加配备，能够使人员实现实时沟通；当无极绳绞车运行路线过长，达到1200 m 以上时，需沿线间隔500 m 安装1 台无线电频信号放大器，增强无极绳绞车沿线信号传输，保证系统可靠性。

4 现场应用效果分析

4.1 运行数据

无极绳绞车防跑车保护装置设计完成后，在慈林山煤矿井下15 煤北翼轨道巷进行安装试运行，在绞车空载及满载状态下分别进行多次测试，采集该保护装置的各项性能数据。试验数据见表1。

4.2 存在不足及改进

通过对保护装置在井下试运行状况及试验数据分析，发现该保护装置主要存在以下不足，并分别提出改进方案。

（1）工人在操作安全梭车手动液压泵时，较为吃力，难以加压。分析为手动液压泵操作杆过短，不利于导力，将操作杆加长，以增加力臂长度。

（2）安全梭车与无极绳绞车无法进行主机通讯，在安全梭车紧急制动时，无极绳绞车不能做到同步停车。可通过在安全梭车液压控制系统上安装厂家定制手持机，当安全梭车出现紧急制动，自动向绞车传达停车指令，从而实现同步停车。

（3）在安全梭车行驶过程中，过巷道转弯或狭窄处时，两侧护板较宽，有碰触危险。通过气割手段对安全梭车两侧护板进行调整，避免出现碰撞危险。

表1 保护装置性能试验数据

5 结论

无极绳绞车防护装置的设计与应用解决无极绳绞车在运输过程中导致跑车事故的掉钩、脱销、断销等问题，保证无极绳绞车在发生跑车后，梭车及绞车两部分都能够有效地进行安全停车，有效降低矿车掉道的频率。安全梭车在出现紧急制动时，可以通过手持机对绞车进行控制。同时，无极绳绞车防护装置极大地提高了绞车运输系统的稳定性，降低了工人的劳动强度，减少了人工投入。