矿井斜巷轨道提升综合配套运输系统研究与应用

国继征 薛德强 张庆

摘要：文章介绍了协庄煤矿斜巷轨道提升综合综合配套运输系统现状，针对现场运行中存在各类安全问题进行研究，减少人为操作环节，降低工人劳动强度，提高运输安全系数，确保安全生产。

关键词：斜巷轨道；运输安全；配套运输系统

1概述

协庄煤矿现有4条斜井、4条采区轨道上、下山；其中，1#副井提升机由洛阳矿山机械厂生产，型号2JK-3.5/20，额定最大静张力为15吨，最大静张力差10.5吨，主电机为YR143/39-12-630kw，提升方式为斜井双勾串车、人物混合提升，提升容器为一吨矿车五辆，XRC人车三辆，井筒斜长1360米，井筒最大倾角为22度，钢丝绳为6×7-φ34.5，长度1800米，所配电控为TKD-A-0289型及KZG-180/320-3三相可控硅动力制动电源柜。为了确保斜巷轨道安全运输，保证人员安全，对1#副井轨道提升系统化完善，其中，平巷上车场安装完成弯道推车机、双PLC控制斜巷防跑车装置、实践安装视频监控系统。

2課题提出

我国部分煤矿只具有简单的推车设备，如对拉小绞车、无极绳等调车方式，车辆调车主要靠人工完成，不但消耗体力大、所需时间长，而且安全系数极低，极易造成人员伤亡事故。《煤矿安全规程》第三百七十条规定，倾斜井巷内安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止住的跑车防护装置，为解决煤矿斜巷运输中存在上车场弯道推车、断绳跑车、“行车行人”等问题，在斜巷轨道安装完成弯道推车机、双PLC控制斜巷防跑车装置、实践安装视频监控系统。

3 实施过程

3.1弯道推车机安装应用

其工作原理：采用YKC型液压站，液压站设有电磁溢流阀，当电磁换向阀不工作时，电磁溢流阀卸荷，液压泵空载运转；当电磁阀工作时，电磁溢流阀动作，保证系统稳定压力。液压站与设备工作机构（马达）采用高压胶管或高压钢管连接，通过马达的驱动从而带动绳轮的转动来带动主动小车的往复工作。

斜巷弯道操车优点：

一是可实现弯道推车、过道岔推车。

二是低速大扭矩液压马达直接驱动推车机驱动绳轮，取代了电动推车机的一整套传动装置。结构简单，不仅成本降低，更主要的是故障点少，故障率低，维护方便。

三是液压系统的调速、调压功能使推车机的推力、速度皆可调整为最理想状态，不仅操作者得心应手，而且保护了设备，延长了设备寿命。

四是以一台液压站作为整套设备的动力源，把以往气动、电动或电动、电液推杆相混杂使用变为单一的液压驱动。

五是液压站采用双电机双泵的双液压源系统，其中一台泵工作，另一台泵备用，系统使用安全可靠。

六是以一台电机驱动整套设备，并且当设备不动作时，此电机处于空负荷运转状态，节省了电力，降低了生产运营费用，延长了设备寿命。

七是推车机使用低速大扭矩液压马达驱动，不需要减速机构，安装布置方便，减少了投资。传动系统转动惯性小，可满载起动，而且换向时不需要停机。

八是根据现场实际情况通过调节系统压力、流量对设备的载荷、速度进行控制。液压系统设有加热装置，当油温过低时，加热器工作，保证介质温度。

九是液压系统的液压溢流保护功能充分保护了推车机的机械结构，即使发生顶牛、别卡，液压溢流阀会使系统压力保持恒定，使机械结构不受损害。

十是液压系统设有过载保护，当溢流装置出现问题不溢流或电机“飞车”时，过载保护起作用，将直接控制电机工作，保证整个液压系统的安全稳定。

3.2斜巷防跑车装置安装

工作原理：为保证跑车防护装置的正常使用，专业与泰安科创公司联合研制双PLC控制系统，首先在车房主控箱内安装双PLC控制系统，两套PLC互相独立，互为备份，相互冗余，正常工作时，以其中一套PLC为主控单元，备用PLC的外部控制线路和主PLC一致，并仍然采集输入信息，但闭锁其全部输出信号，两个PLC对各自采集的传感器信息进行处理，当有一套PLC出现异常，备份PLC会自动接管控制，确保系统稳定运行，实现“双线制控制与保护。

安装使用过程：综合保护装置采用位置传感器来对矿车的运行位置和挡车栏的提升高度进行定位。第一处安装在提升机（或提升绞车）的绞车深度指示器上，深度指示器安装有编码器，传感元件为轴编码传感器，可有效定位矿车运行位置。第二处安装在电动收放器上，传感元件为接近开关，可有效定位挡车栏的提升高度。第三处安装在挡车拦固定支架上，传感元件为接近开关，用于检测挡车栏是否提升到位。第四处安装在斜巷变坡点轨道内侧或安装在深度指示器上，传感元件为接近开关，起到清零限位的作用。

当提升机（或提升绞车）向下送车时，当最前面的矿车（头车）到达距离挡车栏一定距离时，电动收放器接收到轴编码传感器发出的控制信号，提升装置将挡车栏提起，矿车通过。同样，当提升机（或提升绞车）再次向上提车时，向下松车时的尾车成为了头车，当最后面的矿车（尾车）经过并离开挡车栏同样距离时，电动收放器再次接收到轴编码传感器发出的控制信号，挡车栏落下。

如果正常过车时，挡车栏提起不到位或因故障未提起，保护装置将发出声光报警信号。

如果矿车出现跑车或脱轨等情况时，由于拦车栏门始终处于常关闭状态，将矿车柔性拦住，保证了井下工作人员和设备的安全。

3.3斜巷运输监控装置安装

该系统主要由片口预警分站、乘人地点屏蔽分站、读卡分站、控制台四大部分构成。

预警分站主要安装于各人员上下片口，用于检测片口人员信息，读卡分站读取到片口内的人员识别卡信息后，即会在片口音响发出报警信号以提示人员退回到安全区域。

乘人地点屏蔽分站安装于各片口安全区域内，主要用于屏蔽安全区域及乘人地点内人员信息，以避免读卡分站及预警分站发生误动作，影响绞车提升。

读卡分站主要依靠自身信息采集控制单元接收巷道中所有人员识别卡的无线射频信号，并通过绞车房内的控制台主界面显示，以提示绞车司机巷道内有人。

4效益分析

4.1弯道推车机效益分析

安全效益：实现推车过弯道、道岔，保证上车场调车安全高效。减少岗位人员和操作环节，无重复劳动，提高工作效率，消除安全隐患，提高运输安全性和可靠性。

经济效益：弯道操车每天节约3个岗位工，年节省人员工资9万元；年节约无极绳钢丝绳费用2万元。

4.2斜巷跑车防护装置效益分析

安全效益：跑车防护装置双PLC控制系统的研究与应用，使跑车防护装置运行更趋安全、稳定，同时该系统操作简单，切换快捷，保证跑车防护装置的正常使用，提高斜巷提升安全系数，保证提升安全。

经济效益：斜巷综合保护装置每天节约3个巡检工，年节省人员工资9万元。

4.3斜巷运输监控装置效益分析

社会效益：该系统基于矿井人员定位系统，具有人员检测、身份识别等功能，彻底杜绝了“行车行人”的情况出现，为矿井采区轨道实施封闭巷道管理创造了有利条件，提供了合理、安全的检测手段，确保斜巷提升安全。

作者简介：

国继征，男，山东新泰人，协庄煤矿机电矿长，高级工程师，从事井下机电运输管理工作。