架空乘人装置设计选型及管理措施

2021-05-19赵高亮

机械管理开发 2021年3期

赵高亮

（山西阳城山城煤业有限公司，山西晋城 048102）

引言

在斜井人员提升运输中，煤炭企业多选用架空乘人装置进行工作[1]。因其具有高安全性、高实用性、维护量较小、操作简便等特点[2]。但由于井下围岩、矿压、断层、埋深等条件各不相同，架空乘人装置在使用过程中受巷道支护、断面布局、施工等影响，会产生不同的故障问题，因此如何对架空乘人装置进行选型并制定针对性的管理措施，对于保证煤矿运人安全具有重要意义[3-4]。

1 架空乘人装置的选型

山城煤业猴车行人巷断面形式为矩形，采用锚喷支护，净宽3.0 m，净高2.2 m，净断面6.6 m2。运送长度380 m，倾角5°，巷道标高差31.4 m。针对于此，企业将选用架空乘人装置运送职工、技术人员来往井上井下，有效地减少了职工的疲劳程度。路线设置为: 地面→副斜井→自行车行人巷→猴车行人巷→30114 下分层回采工作面。

1.1 主要参数的确定

猴车行人巷两端标高差31.4 m，根据《山西省煤矿建设标准》运送人员条件适宜时优先选择架空乘人装置，猴车行人巷选用架空乘人装置运人。由于猴车行人巷主要担负运人进风任务，所以选用固定抱索器，可以双侧运行。运送长度L=380 m（上下人员平台长度8 m），倾角β=5°，运输方式为双侧运行。

因此，抱索器结构采用固定抱索器，速度v 设置为1.2 m/s；控制抱索器与乘坐间距离L1为12 m；托轮间距 L2设置为 8 m。钢丝绳预选 22NAT6×19+NFC1670 ZZ 型天然纤维芯钢丝绳，直径22 mm，单位质量q0=1.78 kg/m，公称抗拉强度σB=1 670 N/mm2，钢丝绳破断拉力Fp=251 kN。

1.2 最小张力的确定

牵引钢丝绳最小张力由公式（1）进行计算[1]。

式中：Fmin为最小张力点张力，N；C 为钢丝绳的挠度系数，取1 000；q0为钢丝绳单位质量，取1.78 kg/m。

将数值代入公式得Fmin=17 444 N。

1.3 运行阻力及各点张力计算

针对运行阻力的工况条件，将选取最大载荷状态下的阻力进行计算。分析表明，当下降侧无人乘坐而上升侧满员时，为动力系统所承受的最大载荷状态，因此针对此工况下进行张力计算：

上升侧线路运行阻力根据公式（2）进行计算：

式中：Q1为运载人员及其携带物品质量，按95 kg计；Q2为抱索器和吊椅质量，20 kg；ω 为牵引钢丝绳与托轮间阻力系数，动力时0.02。

下降侧线路运行阻力根据公式（3）进行计算：

计算结果为FS=4 531 N，FX＝-863 N。如下页图1，现取驱动轮出绳侧运载钢丝绳张力为最小张力点，则各点张力计算结果如下：驱动轮出绳侧张力F2＝17 444 N；迂回轮进绳侧张力F3＝F2+FS=21 975 N；迂回轮出绳侧张力F4＝1.01F2＝22 195 N；驱动轮进绳侧张力 F1＝F3+FX＝21 332 N。

1.4 电动机的选择

电动机为架空乘人装置提供所需的提成做功，所需功率的计算见公式（4）：

式中：K 为电动机备用系数，取1.2；η 为电动机传动效率，取0.8；v 为钢丝绳平均速度，取1.2 m/s。计算结果为当下放侧无人乘坐而上升侧满员时所需功率6.59 kW。因此将选用YBBP-200L2-6 型防爆电动机，功率22 kW，电压660 V，转速970 r/min。

图1 迂回轮/驱动轮进/出绳侧各点张力示意图

1.5 驱动轮直径D1 及迂回轮直径D2 的确定

驱动轮与迂回轮是架空乘人装置的主要设备部件之一，承担着设备联动作用。按照煤矿安全规程要求，D1=D2，将选用直径1 400 mm 驱动轮和尾轮。

1.6 架空乘人装置运人能力

合理计算单侧最长运送人员的运行时间，可以很好的掌握猴车的全程时长，对矿井的提升计划提出建议，根据公式（5）：

式中：t 为单程运输（最多30 人）时长；L1为控制抱索器距离（即乘车），取1.2 m；L 为运送长度取380 m。经计算，t=11.28 min，即最大运送人员能力159 人/h。

2 选型结果

猴车行人巷设计选用RJY22-28/400 型煤矿固定抱索器架空乘人装置，安装长度380 m，倾角5°，运送人员能力159 人/h，一侧最多同时乘坐人数30人，绳速1.2 m/s，托绳轮跨距8 m，人员乘坐间距12 m，驱动轮和尾轮直径1 400 mm；钢丝绳选用直径22 mm同向捻天然纤维芯钢丝绳，公称抗拉强度1 670 MPa；选用YBBP-200L2-6 型防爆电动机，功率22 kW，电压660 V，转速980 r/min。减速选用MC3RVSF06 型减速器。工作制动选用BYWZ-300/45 型隔爆型电力液压制动器，安全制动选用YLBZ6-25-121 型电力液压轮边制动器。

3 架空成人装置安全技术措施

3.1 架空乘人装置安装安全措施

架空乘人装置的安装质量是影响装置能否按期运行的关键环节。首先，在架空承认装置安装期间，将指定安装施工负责人进行主要负责工作，按照规章制度统一指挥、统一调度，向所有参与施工的工作人员传达安装执令，不得擅自行动；其次，对安装过程中所使用的大型设备器械要严格检查，不得损坏、超载；再次，装车运输设备零部件时，不得超高、超宽、超长。封车、绑扎要牢固；最后，在安装完毕后，要进行设备验收和运行情况的确认，待试运行通过后方可正式投入使用。

3.2 架空乘人装置使用安全措施

在架空乘人装置投入使用后，需每日进行一次常规检查，每年进行一次的安全设施检验检测。每班运送人员前，须对绞车、钢丝绳、连接装置、保护装置的性能进行检查，严格执行运送人员制度，制定明确的挂钩距离，严禁超员乘坐，严禁架空乘人器超负荷运行。另外，蹬座中心至巷道一侧的最小距离大于0.7 m；运行速度不得超过1.2 m/s，乘坐间距12 m，符合乘坐间距不应小于牵引钢丝绳5 s 的运行距离，且不得小于6 m。