斜井提升防跑车双重安全门装置设计和应用

2021-08-30杨明山

魅力中国 2021年25期

杨明山

（湖南黄金洞矿业有限责任公司，湖南岳阳 414506）

一、斜井提升防跑车双重安全门装置概述

在矿山安全生产中，斜井是运输人员和物资的重要通道，安全门是保证矿安全生产的重要防护设备。《矿山安全规程》规定: 全国部分矿山斜井安全门采用人工操作，不与提升系统连锁，不仅增加了工人的劳动强度，而且不能保证人身安全。矿山使用的链式安全门没有框架保护，链条和动力部分暴露，既不安全又不美观，影响了矿井评价。

斜井运输是矿山运输中的一个重要环节。斜井跑车是矿山安全生产中比较常见的事故。跑车事故一旦发生，可能造成设备损坏，中断斜井运输，造成严重的经济损失，最坏的情况是造成人员伤亡。所以斜井防跑车装置是斜井运输中是必不可少的安全防护措施之一。

二、斜井提升双重安全门发展现状分析

安全门是防止矿车通过的最后执行结构。一般矿山安全门被安装在斜井上端部。在没有跑车事故的情况下，矿车正常运行时，安全门总是打开的。安全门只有在跑车事故发生时才关闭，防止矿车通过安全门。当安全门阻止矿车通过时，安全门也会受到冲击。安全门不仅要避免自我破坏，还要防止破坏矿车。安全门受巷道截面影响，所以安全门不宜过重，结构不宜过于复杂。

安全门的结构如图1 所示。门柱、门梁和门组的结构如图1 所示。门柱和门梁采用18#I 型钢。门柱上有两块垂直的巷道顶板和底板，分别固定在轨道两侧，两门柱之间的宽度以通过矿车为宜。为了使门柱牢固，门柱两端应分别深入巷道顶板和底板300mm 以上。门柱的长度根据巷道的高度而定。门梁位于巷道的上部和门柱的下部，用于连接和加固门柱，增加门柱的稳定性，门柱的两端用支吊钩固定在巷道内，门柱与门柱之间，用卡箍连接。安全门采用钢丝绳，由于钢丝绳具有柔韧性，在受力的情况下，能适当地延伸，它同时延伸到物体的反作用力，钢丝绳本身延伸的过程，也是一个吸收能量，减少物体冲击力的过程。当矿车门关闭时，安全门约束矿车，当矿车撞击矿车时，矿车门自行延伸一点，以化解矿车的撞击力，避免安全门与矿车撞击造成的损坏，防止矿车通过。因此，用钢丝绳制成的门，目的是使门具有相应的吸能效果。门帘是由四根（或五根）钢丝绳组成。钢丝绳的两端呈环形，可以在门柱上上下滑动，但受到门柱的约束。钢丝绳的两端用绳夹连接，为了使门在关闭时能快速移动，在钢丝绳帘的底部固定一个短钢(用于配重)，在门梁和门帘的顶部安装一个限位绳，以防止门在关闭时没有拉绳的约束而滑落到路面地面，导致拦车面积受限。门的拉绳是用来拉动门的。拉绳的一端与门相连。当门被打开时，拉绳的另一端与控制箱相连。如果捕兽器的控制箱对拉绳失去约束，拉绳就会从捕兽器的控制箱中滑落，当拉绳失去张力时，门就会立即落下，阻止设备通过。

图1 装置机械设计示意图

三、斜井提升防跑车双重安全门设计

（一）设计思路分析

手动跑车装置在设计的过程中分为单门和双门两种，对于手动的单门防跑车装置，应当在靠近变坡点的主斜井上平车场内，安装了一个能控制车辆进入卸钩处的制动器。该装置结构简单，成本低，易于安装。适用于斜坡10°至35°的矿山斜井防跑车。缺点是手工操作，人为因素多，操作人员要求责任心强。对于双门联动的防跑车装置，由于该装置处于手动操作的工作模式，设置在井口停车场上，在坡度转换点略大于矿车长度的点上，每个点上设置一个相互联动的挡车板。该装置结构简单，连杆机构控制安全可靠，适用于轨道坡度10°至30°的斜井。但不够的是，取挂钩工应始终观察矿车在斜井中的位置，需要高度集中，误操作可能性较大。不能通过设备本质安全解决实际防跑车作用。需设计一个通过电控自身保护以及连锁提升设备电控，真正有效实现对于斜井防跑车系统的全自动控制。该装置利用控制提升机正反转实现开关门。通过即时数据监控矿车位置，实现开关门，起到防跑车作用。该装置结构简单，成本低，适用于10°ー35°的坡度和1 ー1.8m的矿车高度。

（二）设计效果实验

在本文中，该设备采用电控方式，有手动和自动两种模式，由旋钮选择，当主空气开关关闭时，即可进行操作。由操作者自行选择所需的模式。当选择手动模式时，提升机处于慢跑模式，操作者可以将门提升和降低到所需位置。当选择自动模式时，通过编码检测值、两个光电开关和两个行程开关，由PLC 程序控制提升绞车控制设备运行。当双门达到指定高度时，行程开关被触发，设备停止运行。双重门的最大开门高度被设定为紧急停止装置。当箕斗或矿车提升时，在门上方25m处由编码器检测数据触发第二个光电开关，箕斗或者矿车通过。

在机械设计方面，第一道拖网门采用24.5 钢丝绳减速，防止传统拖网门硬接触，离开缓冲区，在缓冲区后减速，防止拖网和拖网门受损。当矿车的冲击力大于硬钢丝绳时，矿车将通过第二个金属提矿门被阻塞。最终机械的设计示意图如下所示：

通过对图中的装置进行分析和研究能看出，该设计不仅改变了跑车的硬接触情况，而且首先撞击由 φ24.5 mm 钢丝绳组成的软接触门，为了缓冲和减慢速度，将撞击力分配到 φ40 * 150 mm 圆钢丝绳串联的每个嵌入部分。当冲击力足够大时，冲破第一个车门后，第二个车门由200 毫米工字钢组成。龙骨再次被120 毫米 i-steel 金属门阻塞，最终确保冲击停止，确保人员和打捞门下面的斜井的安全。同时还可以避免对双打捞门和下面斜井的损坏，从而从根本上保证斜井提升的安全。

四、斜井提升防跑车双重安全门应用探究

（一）应用过程中的常见故障分析和探究

第一个问题是对于提升机工作效果欠佳的问题进行处理和分析，在不同的双重安全门工作和应用的过程中往往会存在这样的问题，所以在实际的操作过程中需要检查是否有电源，确认电源没有问题，检查交流接触器是否手动吸入，跳闸开关是否正常关闭，最后检查电动机线圈三相电阻是否正常，是否有烧损现象。

其次，在实际的操作过程中对于提升机处于自动模式或停机状态，要停止位置不停止，继续操作问题，需检查跳闸开关是否损坏，或跳闸开关触点接触不良或更换跳闸开关。

最后，当矿车通过起点时，切换到自动模式时，门不会移动。能够有效解决这种问题的方法是检查光电开关是短路还是通道，触发点是否正常。

（二）应用成本的控制和优化

该设计类似于一坡三挡，具有减速、缓冲和阻挡，以保证斜井提升的安全性，但现在市场上如果需要安装一坡三挡，价格从40,000 起，不包括手工安装和调试的费用问题。

该产品的优点是能完全满足矿山的安全要求，只需安装必要的材料和人工费用，安装调试难度也大大降低。采用最简单的电子控制方法，便于以后的检修或更换成本，只需按图纸和施工方法进行安装，其余部分与传统的门安装方法没有很大的差别，也可以安装在维修技术不是很高的地方，因此产品能够保证安全系数，安装使用不需要花费大量的物利，而且后期维修相对简单。