煤矿无极绳绞车保护装置的分析与应用

侯晓光

（晋能控股煤业集团机电管理分公司电气科，山西 大同 037003）

1 项目概况

无极绳绞车是煤矿井下巷道以钢丝绳牵引的一种普通轨道运输设备，适用于长距离、大倾角、多变坡、大吨位工况条件下的工作面顺槽、采区上（下）山和集中轨道等材料与设备的不经转载的直达运输[1]；是替代传统小绞车接力、对拉运输方式，实现运输整体液压支架和矿井各种设备的一种理想设备。无极绳绞车在井下进行直线运输时，表现状态较为良好，但在过道岔及相应弯曲巷道时，钢丝绳易与道岔钢轨摩擦，造成钢丝绳磨损加剧或损坏，严重影响无极绳绞车安全运行[2]。而传统的无极绳绞车上并未安装任何控制保护装置，无保护效果，严重影响煤矿井下生产运输的安全性[3]。因此，应为无极绳绞车安装相应的保护装置。

2 无极绳绞车保护装置的设计

2.1 结构分析

一种具有语音提示功能的无极绳绞车保护装置结构如图1所示。机壳内部固定安装有红外线发射器与扬声器，机壳正面外壁上固定安装有红外接收器，机壳一侧外壁上固定安装有散热侧板，机壳侧壳腔内安装有散热风扇，电板固定安装在机壳内部，且电板上固定安装有数据接收芯片与单片机。

图1 无极绳绞车保护装置结构示意图

如图2所示，障碍监测模块的输出端与数据处理模块的输入端电性连接，数据处理模块的输出端与单片机的输入端电性连接，单片机的输出端与语音提示模块的输入端电性连接，语音提示模块的输出端与扬声器的输入端电性连接。

图2 无极绳绞车保护装置工作原理模块结构示意图

机壳的顶面与底面均固定安装有安装片，安装片内部螺纹安装固定螺丝，便于将该装置固定安装在绞车上。红外线发射器的检测端位于机壳外侧，大大提高了红外线发射器的红外线接收效果。

具体的，散热风扇外侧位于散热侧板上可拆卸安装有防尘散热网，在该装置工作时，装置内的热量可通过防尘散热网有效地散出至装置外。散热风扇呈线性等间距规则安装有三个，大大提高了该装置内部的散热效果。红外线发射器的输出端与红外线发射模块的输入端电性连接，红外线发射模块的输出端与红外线回传模块的输入端电性连接，红外线回传模块的输出端与红外接收器的输入端电性连接，红外接收器的输出端与计时模块的输入端电性连接，红外线发射器发射出红外线，红外线发射至障碍物上，进而进行反射回传，最终被红外接收器回收，此过程计时模块可测定时间，从而测定障碍物与运行中绞车的间距。

2.2 工作原理及使用流程

将该装置通过固定螺丝安装在绞车上，在绞车移动运行过程中，红外线发射器发射出红外线，红外线发射至障碍物上，进而进行反射回传，最终被红外接收器回收，此过程计时模块可测定时间，从而测定障碍物与运行中绞车的间距，当距离的间距小于设定的最小间距时，则单片机会自动控制扬声器进行语音提示，提示碰撞情况，且进一步控制绞车运行机构系统进行刹车，慢慢使绞车停止运行。在该装置工作时，散热风扇可自动开启，将一部分热量通过防尘散热网散失，另一部分热量通过散热侧板导热散失。

2.3 特点分析

1）通过在装置侧壁上安装散热板与散热风扇，可有效使装置内产生的热量有效散出至装置外，且散热板也可将大部分热量通过传导的方式导出至装置外，有效保障了该装置的整体散热效果。

2）通过在装置上安装红外线发射器与红外接收器，在对于绞车运行过程中前方障碍物进行监测时，红外线发射器可发射红外线，红外线发射遇到障碍物反射回红外接收器内，大大提高了对于障碍物监测的精准度[4]。

3）通过在装置的内部设置语音提示模块，且在外部安装扬声器，在红外线发射器监测到障碍物时，且距离较近时，可直接控制扬声器工作进行语音报警提示，从而对于碰撞隐患进行提前预警，且可同时控制绞车内的制动系统进行制动，使绞车慢慢停止运行，有效保护了绞车。

3 实践应用及效果分析

3.1 工程概况

晋能控股煤业集团白洞矿位于山西省大同市云冈区口泉乡，生产能力为150万t/年。该矿井开拓方式为主立副斜，井筒数量为4个，开采水平为+930 m，现采煤层为5号煤层，采煤工艺为综采放顶煤，瓦斯等级为低瓦斯，水文地质类型为中等，自燃倾向性为自燃。

该煤矿C3号煤层轨道运输大巷安装有SQ-120/132P型无极绳绞车运输系统，该无极绳绞车在工作过程中发生过多起碰撞事故，造成了绞车因碰撞导致的脱轨安全事故。由于物料重量大、人员复轨难度高，因此有必要为无极绳绞车安装具有语音提示功能的保护装置。

3.2 应用及效果

白洞矿C3号煤层轨道运输大巷采用SQ-120/132P型无极绳绞车，安装巷道底板坡度最大为12°，铺设22 kg/m钢轨，全长703 m。通过该绞车将所有设备运至工作面。将具有语音提示功能的保护装置在该绞车上进行安装调试，并投入实践应用。在轨道巷运输过程中，由该保护装置运行控制，多次安全完成采区工作面搬家倒面及设备的出入井运输任务。无极绳绞车保护装置的应用对于碰撞隐患可进行提前预警，且可同时控制绞车内的制动系统进行制动，有效地保护了该绞车的运行安装，无一起因碰撞问题导致的安全事故发生。