斜井跑车保护装置的研究现状与发展趋势.pdf

煤矿机械 Coal Mine Machinery Vol.31No.03 Mar. 2010 第31卷第03期 2010年03月 0概况 矿井运输是矿井生产的重要组成部分，它直接关 系到煤矿的安全和效益。 而斜井运输是煤矿事故易 发、多发之处，斜井运输事故的发生轻者损坏设备， 重者造成人员伤亡。 据不完全统计，斜井跑车事故 占矿山机电事故的25 ,且伤人事故占绝大多数。 为了遏制斜井跑车事故的发生，煤炭安全规 程对斜井运输方式作出严格的规定“在倾斜井巷 内使用串车提升时，必须遵守下列规定在井巷内 安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止住的跑车 防护装置上述挡车装置必须经常性关闭，放车 时方准打开。 ” 1现有跑车保护装置现状及分析 近年来，随着矿井生产负荷的增加、斜巷提升 工作量不断加重，发生跑车事故的概率也呈现上升 趋势。 为防止跑车事故发生，保证斜井运输安全，人 们在斜井跑车保护技术研究上做了很多工作。 目前国内斜井跑车保护装置由4部分构成监 控系统、驱动装置、车挡机构、缓冲机构。 1.1监控系统 监控系统是监控斜井运输过程中矿车运行状 态的系统，它由传感器、PLC等元件组成。 监控系统 的可靠与否是关系到斜井跑车保护装置是否可靠 的关键。 对此部分的选择关系到项目的成败，常用 的监测传感器如下 （1）霍尔传感器 霍尔传感器安装在轨道的两侧，矿车车厢上安 有磁钢。 当矿车通过时，磁钢产生磁场变化，霍尔传 感器检测出矿车的速度。 使用霍尔传感器的优点①抗粉尘、潮湿，抗干 扰能力强；②响应速度快，分辨能力强，调节安装方 便；③适用温度广，价格便宜。 霍尔传感器的缺点①防磁性差，不适用于磁 性矿山；②不能对全过程进行监测。 （2）压敏限位开关 在斜井轨道上打一沉孔， 即可安装此传感器。 此传感器是通过记录矿车前后轮压过传感器的先 后时间来测定矿车的运行速度。 使用这种传感器的优点①铺设简单；②检测 信号准确。 存在的缺点①传感器易受损；②长期使用灵 敏度降低；③测速点与安全门之间存在盲区。 （3）红外线传感器 红外线传感器和反光板安装在轨道两侧。 矿车 通过时，矿车阻挡了红外线的正常接受，传感器记 录下红外线不能正常接受的时间，从而计算出矿车 通过的平均速度。 使用这种传感器具有的优点①非接触式，可 斜井跑车保护装置的研究现状与发展趋势 王晨 1， 贾福音1， 董孟娟1， 李 杰 1， 许伟伟1， 朱恒敏2 （1.中国矿业大学 安全工程学院， 江苏 徐州221008；2.滕州市郭庄矿业有限公司,山东 滕州277519） 摘要 阐述斜井跑车的危害，并对现行跑车保护装置按功能进行分类，比较了现行保护装置 各组成部分的优劣，从对比中找出薄弱环节与安全隐患点，提出了更加合理安全的建议，并对未来 的发展趋势进行了展望。 关键词 斜井； 跑车保护； 防跑车 中图分类号TD55文献标志码A 文章编号1003 － 0794（2010）03 － 0007 － 03 Research Status and Trend in Development of Protective Equipment of Car in Slope Shaft WANG Chen1，JIA Fu-yin1，DONG Meng-juan1，LI Jie1，XU Wei-wei1，ZHU Heng-min2 （1. College of Safety, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008，China; 2. Tengzhou Guozhuang Mining Co.,Ltd., Tengzhou 277519，China） Abstract Described the harm of running-car in slope shaft,and carried on the classification to the present running-car protective equipment according to the function. Through comparing the pros and cons of the various components of the current protection devices,the weak and the security risk points are identified. In conclusion the more reasonable security suggestion is proposed and future development trend is prospected. Key words slope shaft; car-running protect; anti-car-running 7 第31卷第03期Vol.31 No.03斜井跑车保护装置的研究现状与发展趋势王晨，等 以长期使用；②高灵敏度，高可靠性。 存在的问题①红外线容易被黑物质干扰，发 生误动作；②传感器受井下恶劣工况影响易失效； ③易被其他物体阻挡，做出错误动作；④检测速度 为矿车一段距离平均速度，非即时速度。 （4）旋转编码器式 在绞车连接轴等部位安装传感器，通过记录旋 转编码器脉冲来计算绞车行程和旋转方向，从而知 道矿车运动状态。 使用这种方式的优势①非接触式，且传感器 工作环境好，经久耐用；②传感器灵敏度高，维修量 小，精确度高。 存在的劣势①间接测量车辆速度，在车挡机 构打开后跑车，保护装置失效；②在单次提升中，绞 车运行时间长，脉冲数累积，误差增大。 （5）多普勒雷达式 雷达发射电磁波，遇到前方移动的串车，反射 电磁波，雷达接受反射回的电波与发射电波混频处 理，以此来监测串车移动速度。 这种装置的优点①易于捕捉目标，无需精确 瞄准；②对全程进行监控，盲区少。 存在的不足①不能进行多重设置；②矿车上 的物料参差不齐， 反射电磁波的平面前后交错，雷 达测速失败。 1.2驱动装置 煤炭安全规程规定跑车保护装置必须是常 闭式的，即只有矿车正常通过时，打开车挡；矿车安 全通过后立刻关闭车挡。 驱动装置就是用来控制车 挡开闭的机构。 常用机构驱动装置分别有电动式、 液动式、气动式。 电动式的驱动装置能够使车挡动作灵敏、升降 快速，停靠位置准确。 但是“常闭”的要求也使电动 机的正反转、开启、关闭动作频繁，容易发生故障。 液压、气压驱动装置响应快，动作灵活。 油缸、 气缸的伸缩对应着车挡的开闭，这避免了采用电机 方式驱动，电机工作量大的劣势。 但是气站和液压 站的存在，随之而来的长距离的管路输送，会出现 气路、油路不顺畅及供应不足等问题。 1.3车挡机构 车挡机构是当斜井提升发生跑车事故时，在驱 动装置的作用下及时动作阻拦跑车的机构。 常见的 车挡有 （1）刚性车挡 刚性车挡是由型钢焊接而成，具有形状易于控 制，成形较好的优点。 缺点是当矿车与车挡相撞后， 矿车损伤程度大，车挡也不能再次使用。 （2）柔性车挡 柔性车挡是钢丝绳组成的悬挂门帘形式。 这种 车挡的优点是发生事故矿车变形小、缓冲效果好； 事故发生后恢复生产快。 但是这种车挡自身是靠铁 链连接升降，会发生车挡正常升起，连接铁链断裂 钢丝绳车挡砸落在串车上的事故。 （3）混合车挡 混合车挡是由型钢做框，框内由钢丝绳编织而 成。 这种车挡成型好于柔性车挡，有明显的缓冲效 果，对矿车的损伤较小。 这种车挡制造方式相对前2 种较复杂，制造成本相对较高。 1.4缓冲机构 缓冲机构是在车挡机构捕捉到发生跑车的矿 车后吸收矿车动能，使矿车进行减速直至停止的机 构。 常用的缓冲机构有卷筒摩擦式吸能和塑性变形 吸能等。 卷筒摩擦式吸能是通过连接车挡机构的钢丝 绳带动缓冲器转动，使缓冲器中的动静片及摩擦材 料相互作用产生摩擦力，吸收矿车下冲动能。 这种 吸能方式的摩擦副完全密封于卷筒内， 不受雨水、 风尘及日晒等外界不良条件的影响。 塑性变形吸能是通过连接装置迫使扁钢带产 生S形塑性变形，吸收矿车下冲动能。 在潮湿的环 境中钢带极易锈蚀，锈蚀的钢带再进行塑性变形会 出现断裂，缓冲器失去了吸能的作用。 所以塑性变 形吸能不适应潮湿的环境。 2现有跑车保护装置的优化与发展趋势 2.1现有跑车保护装置的优化 综上对跑车保护装置各组成部分优劣性的分 析，跑车保护装置可靠性提高由构成防跑车系统的 各部分组合实现。 对各构成部分的优化，提高各部 分的可靠性，是保证整个装置可靠的前提。 为此，跑 车保护装置选用如下组合才能保证可靠性指标。 （1）监控系统采用旋转编码器、压敏开关等 多套传感器独立测速，PLC表决控制。这种方式能有 效地降低由于监测系统错误，发生误动作、拒动作 的概率以及减少电气元件自身发生故障，影响生产 情况的发生。 （2）驱动装置采用液压动力包的形式作为动 力源。 液压动力包与同规格的常规液压站相比，结 构紧凑，体积小，重量轻，可以在车挡附近摆放，极 大地减少了管路长度，保证油路供应顺畅，油缸动 作灵活可靠。 （3）车挡机构采用钢丝绳框架式混合车挡。 8 煤矿机械 Coal Mine Machinery Vol.31No.03 Mar. 2010 第31卷第03期 2010年03月 使用这种车挡机构在跑车事故发生后恢复生产快， 造成损失小。 （4）缓冲机构采用卷筒摩擦式吸能。 这种方 式适应井下巷道的各种恶劣条件，而且属于变阻力 吸能，对提升系统冲击小。 2.2跑车保护装置的发展趋势 现有的跑车保护方案都属于被动保护，即在事 故发生后防止事故的扩大。 它不能从源头上杜绝跑 车事故发生。 因此，跑车保护的发展趋势应该是建 立一种新的理念，对斜井运输中使用的串车实现主 动防护，使有发生跑车事故的可能情况从源头上消 除，这是改善斜井串车运输安全保护技术的发展趋 势。 主动防护有2种方案（1） 有制动功能的提升 车。 此车取代绞车进行斜井提升，放置在整个串车 的最末端，用其控制整个串车的上提、下放、制动； （2）装有自动刹车系统的矿车。 每辆斜井提升车辆 上装有刹车系统， 发生跑车后矿车自身进行制动， 避免跑车事故发生。 3结语 通过对防跑车装置监控系统、驱动装置、车挡 机构、缓冲机构的优化，提出了提高现有跑车安全 可靠性的方法及途径。 但这些组合并非采用各部分 最好的组合就是最佳方案，应具体按现场情况酌情 配合，而未来斜井运输安全保护的发展应为主动式 保护系统。 参考文献 ［1］王腓力.撞杆式斜井跑车防护装置［J］.内蒙古煤炭经济，2008（4） 14-24. ［2］陆兴华,刘金龙.斜井防跑车装置［J］.煤矿机械,2006 ,27 223- 27. ［3］陈维健，齐秀丽.矿井运输及提升设备［M］.徐州中国矿业大学 出版社，2005. ［4］洪晓华.矿井运输提升［M］.徐州中国矿业大学出版社，2005. 作者简介 王晨（1986-），江苏东台人，中国矿业大学安全学院 2008级在读硕士生，主要从事安全技术及工程方面的研究，电子信 箱 wangchencumt. 责任编辑于淑清收稿日期2009－11－09 0前言 机械化采煤通过几十年的发展，已经完全实现 了真正意义的“综采”。 一些先进的采煤方法已经发 展到了自动化或远程控制。 但同步发展的采区顺槽 “综掘” 施工实际上一直处于半机械化或是机械辅 助施工的落后状况。 出现这样的发展不平衡并不是 采矿业只重视采煤作业而忽视掘进工作。 事实上， 为提高掘进速度各专业都已经从机械本身和施工 工艺2方面着手，只是没有本质突破。 煤矿顺槽支护采用锚杆这一变更并没有引 煤矿顺槽盾架式综掘机方案 惠兴田 西安科技大学 建筑与土木工程学院， 西安710054 摘要 指出现有的改善掘进机功能技术方案虽然能提高施工工效， 但不是解决顺槽实现快 速掘进的根本方法。 分析了掘锚平行作业的正确思路用在悬臂式掘进机设备的改造上不能达到预 期效果的原因。 经过综合分析悬臂式掘进机施作工艺和改装历史并剖析我国引进并使用较好的国 外ABM20掘锚机组的机构工作特性后， 推演出了一种解决煤矿顺槽快速掘进成巷的盾架式联合 掘进机方案。 关键词 掘进机； 煤矿顺槽； 掘锚机组方案； 盾架式掘锚机 中图分类号TD421.5文献标志码A 文章编号1003 － 0794（2010）03 － 0009 － 04 Proposal of Shield Union Driving Machine（SUDM）for Coal Mine Entry with Bolting Technology HUI Xing-tian College of Architecture and Civil Engineering，Xi’an University of Science and Technology，Xi’an，710054，China AbstractPoint out to improve machine function and energy capacity can raise efficiency but will not settle come true intrinsic problems of full-driving. Follows, analyzed why parallel operations always can not build entry rapidly with working correct train of thought. After analyzing the craft and the re-equipping history of a roadheader and the good one bolter miner ABM20，derived a shield union driving machine which will fundamentally resolve the problem of building the coalmine gateroads. Key wordsroadheader; coalmine entries；bolter miner project; shield union driving machine 9