井下辅助运输架空乘人装置的改造和智能化应用

刘思敏

（晋能控股煤业集团永定庄煤业公司， 山西 大同 037000）

0 引言

随着煤矿开采工作的持续进行，我国煤矿井下巷道的距离逐渐增长，在长距离巷道的人员运输中，虽然传统的架空乘人装置有着一定的辅助运输效果，不过在实际应用中易受到井下复杂环境的影响。如何有效对井下辅助运输架空乘人装置进行改进，便成为当前很多煤矿企业需要考虑的问题。结合该装置所具有的投资低、效率高和能耗低的特点，对架空乘人装置的改造和智能化应用进行分析。

1 架空乘人装置的工作原理及结构功能

针对井下辅助运输架空乘人装置而言，作为煤矿井下开采中的重要人员转移设备，其运行工作原理较为简单，主要借助电动机驱动、减速机减速，实现人员的上升、下降运输。在其结构组成及作用上有以下几点：第一，减速机可以在工作中带动旋转摩擦轮进行滚动，实现对整个驱动装置的带动；第二，自动闸和摩擦轮相互结合，可以带动架空的传动钢丝绳，既可以通过无级变速实现各级速度的调节，也能结合井下工作面坡度的不同调整转动的角度；第三，当吊椅从机头（机尾）运动到机尾（机头），便可以实现一次人员运输任务；第四，架空乘人装置还有尾轮和张紧装置，结合钢丝绳在长期受力下的拉长，需要借助张紧装置进行张紧，确保钢丝绳受力均匀且保持运输高度稳定[1]。

2 井下架空乘人装置的改进设计

2.1 地轨导向装置改造设计

在对地轨导向装置进行改造后，可以避免在下人站点、上人站点和通过驱动轮的过程中出现大幅度的摆动，具体会在机头和机尾处设计地轨导向装置，可以与吊厢下部导向辊互相配合，提高吊厢运动轨迹的稳定性，降低人员上、下吊厢所导致的摆动风险。同时，为了提高地轨导向装置的应用价值，还需要做好以下改造：第一，可以将地轨导向端头轨设计为扇子状，在避免吊厢进入导向槽卡阻后，提高吊厢运行安全性；第二，机尾处导向装置的导向内轨为活动轨，能结合架空乘人装置的部位变动进行自动调整，可确保吊厢沿着内轨外沿安全运行[2]。

2.2 语音提示升级改造

结合以往的架空乘人装置而言，所使用的语音提示音箱存在着较多的缺陷，不仅有着语音提示单一、声音小和音箱体积大的问题，也存在内部配件易损坏的问题，结合语音提示的作用，需要及时进行升级改造。具体可以对矿用通信信号装置进行改造，在加入语音模块和人体感应开关后，起到及时、有效的语音提示目的。经过测试，只有员工乘坐架空乘人装置时，人体感应开关才会工作，进而语音系统发出语音提示，且声音较为洪亮和清晰。另外，升级的语音提示内容也更为多样化，可以进行下车点提示、安全乘坐规范等方面信息的播报，能提高架空乘人装置的应用价值[3]。

2.3 可调压固定式抱索器改造设计

在可调压固定式抱索器中，组成上主要包括调压螺栓、压紧螺栓、上下压板等方面，在进行安装中需要注重以下流程：第一，要先用上压板卡住钢丝绳，然后进行下、上压板的安装并压紧螺栓；第二，在压紧螺栓中不可直接将上、下压板进行压紧，需要使用调压螺栓由左至右缓慢推动下压板，在抵紧钢丝绳直到变形后，再拧紧3 根压紧螺栓，保障上、下压板可以对整个钢丝绳进行紧抱。结合钢丝绳在受力后会拉得更长、更细，需要相关人员做好压紧力的合理调整和钢丝绳滑动的检查。经过实践，该可调压固定式抱索器与托辊套、绳轮摩擦块之间的冲击磨损较小，可有效提高摩擦块、钢丝绳和托辊的使用寿命，有着较高的价值，其结构可以参考图1。

图1 调压抱索器结构

2.4 上车感应开关改造设计

传统架空乘人装置的电气控制系统中，使用红外漫反射光电开关，结合实际应用的情况看，有着感应范围小和感应精度低的问题，当乘人椅子经过时容易被误感应，且维修频率和难度上都有着一定缺陷。经过技术人员研究，决定使用安全监控本安型接线盒，在充分利用随着光敏电阻光线越强，其阻值越小的原理，同时结合三极管导通的特性，在实现对输入PLC的信号进行改造后，形成新的上车感应开关。通过光电开关对架空乘人装置的开机进行控制，有着动作灵敏和故障率低的优势，且改造成本和维护成本都在合理范围内。改造后的开关原理可以参考图2。

图2 改造后的开关原理

3 井下架空乘人装置的智能化应用

3.1 故障诊断智能化系统应用

煤矿井下的开采环境较为复杂，因此在多种因素的干扰下容易出现各种故障问题。结合信息时代的发展，通过故障诊断智能化系统的应用，可以有效对故障点进行提前发现和位置确定，进而更好地解决故障问题，确保架空乘人装置有着运行安全性。为提高故障诊断智能化系统的可靠性，需要选择防爆型压力传感器，在对人员输送过程中的模拟信号进行采集后，通过转化成数字信号并且输送到计算机中，可以对数字信号进行分析，进而帮助相关人员了解实时的井下人员输送情况，图3 为智能化故障诊断系统。结合图3 可知，不同部件有着不同的传感器，可以通过电压式传感器将各部件的数据信息进行收集，在实现信号转化、分类、传递和分析后，可以实现远程发布、显示、报警和数据库等功能。

图3 智能化故障诊断系统

3.2 电气自动控制智能化系统应用

在架空乘人装置的电气自动控制智能化系统中，主要由矿用本质安全型电气操作台、矿用隔爆型液晶显示屏、PLC 矿用隔爆电气控制箱、矿用隔爆语音提示箱等设备组成。其中电气控制箱是该系统的核心组成，有着较多功能操作，同时能向隔爆液晶显示屏输出对应装置信息，满足相关人员对装置的安全监测需要；电气操作台也有着重要作用，包含索道启停、开车预警、故障复位、运行调试、报警消音和画面切换等功能，同时配有电源指示灯和报警蜂鸣器，该装置的自动运行流程可以参考图4。

图4 架空乘人装置自动运行流程

4 应用效果分析

在对井下辅助运输架空乘人装置进行改造和智能化升级后，在长达半年的运行中表现较为稳定，无安全事故发生，有着较高的安全效益。同时借助PLC控制系统，能提高架空乘人装置的自动化程度，实现设备的无人值守，降低企业的人力资源成本支出，有着较高的经济效益。通过改造和升级架空乘人装置，不仅能提高员工上下班的便利性、降低员工的工作强度，也能实现故障的自动监测，有着良好的生产效益。

5 结语

结合目前很多煤矿企业应用的架空乘人装置看，虽然能基本满足员工的运输需要，不过在设计方面存在一些缺陷，有着安全隐患，需要在地轨导向装置、语音提示、可调压固定式抱索器和上车感应开关等方面，结合实际需要进行改造设计，同时要结合信息时代的发展，做好架空乘人装置的智能化升级。经过实践，改造后的架空乘人装置有着较高的运行安全性和效率，能满足煤矿井下开采的需要。