探究矿井斜井安全提升装置设计与应用

赵永波 蔡振东 高彭阔

摘要：本实用新型涉及一种矿山斜井防跑车装置，属于矿井用矿车安全防护装置领域，包括设置在斜巷道内轨道上的矿车，矿车前端通过钢丝绳挂装在卷扬机的地滚轮上，地滚轮安装在水平巷道与斜巷道的交汇处，本技术要点在干于地滚轮上设置压力传感器，压力传感器连接总控制器，斜巷道下方设置捕车绳网，捕车绳网通过脱扣器与总控制器相连。本实用新型在对现有技术进行上述改进后，由于在斜巷道内增设了自动控制的捕车绳网，有效防止了发生跑车事故时对安全门及矿车的损害，因此本实用新型具有结构简单，易于实施，设备使用后安全性进一到提高，以此降低企业成产成本的优点。

关键词∶斜井提升 防跑车装置 拦车 安全绳网

矿山属于高危行业，对设备管理的要求自然更高。在矿山生产过程中，其运输提升系统的可靠性是最突出的难点之一。山东金岭铁矿隶属于山东钢铁集团有限公司，是一个采选冶炼联合的国有中型独立矿山企业，目前有提升机 30 余台。为确保矿井运输提升系统中的安全经济运行，技术人员群策群力，对矿井运输提升系统设施进行了创新设计与应用。

1、装置设计的特点

1、在理论与实验研究的基础上 提出了矿井提升机所应监测的内容和监测方法 使监测和保护具有较强的针对性。

2、以工控机为核心的监护装置对制动器和提升运行状态进行在线监测 对制动器和运行状态具有显示和报警 对司机的操作具有提示作用 采用硬盘记录具有"黑匣子"功能，采用菜单提示、在线帮助 功能键操作 便于现场人员使用。

3、由于对运行速度有关参数采用了光电编码器 与运行距离有关的参数采用了按触开关和霍尔元件 使其保护与提升机原系统构成了冗余系统，既避免了监护系统安装调试的误动作又提高了系统可靠性。

4、对与极限值有关的故障实现了故障在线诊断。

2、技术背景

人行车提升人员及矿车提升矿石是矿井斜井必不可少的提升设备。《金属非金属矿山安全规程》对斜巷安全设施做出了如下规定;倾斜巷道内安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆阳止住的跑车防护装置，设置能防止未连接的车辆继续往下跑车的挡车栏。矿山斜井在提升过程经常由于操作人员操作不当或提升设施故障等。极易发生人行车及矿车断绳、脱钩的事故，它直接影响到矿山的安全效益和导致斜井跑车伤人事故。因此，山东金岭铁矿根据国家安全规定矿技术人员通过利用闲置材料进行自制设计新型矿用斜井防跑车装置。经过多次破坏试验，此装置已成功用于矿斜井提升系统，达到了拦截矿车目的。

3、新型装置的电气控制及机械制作原理图

1. 摄像头 2、提升小绞车（3t 电动葫芦） 3、提升绳 4、滑轮 5、拦车绳网（4条φ24钢丝绳）6、拦车绳网连接链 7、 16条M36 螺栓 8、δ=36 固定拦车绳网钢板 9、钢丝绳卡 10、矿车 11、地滑轮 12、提升机 13、改向轮

图1矿用新型防跑车装置机械制作图

4、具体操作

矿车向下运行至设定位置时，提升机反向继电器吸合（ZC 闭合），接近开关 SP 得电使 KC 吸合，这时安全绳网开始上升并自动限位停止，即 SP1'得电使KC3'吸合，正向回路断电（KM1、KM3 失电）。矿车向上运行至设定位置时提升机正向继电器吸合（FC 闭合），接近开关 SP 得电 KC 吸合，这时安全绳网开始下落并自动限位停止，即 SP2'得电使 KC4'吸合，反向回路断电（KM2、KM4 失电）。SA为安全绳网与提升机联动开关。

矿车运行至绳网一下时，SP2 接近开关动作，ZJ2 继电器得到电吸合并自锁，如果这时安全绳网自落和人为降落时提升机不能上提，也就是利用 KC1、KC2 的常闭点打开来断开正向提升回路，只有安全绳网恢复正常即安全绳网上升到限位位置时才能上提。

矿车运行至安全绳网附近时，绳网如不能上升时，矿车在距离绳网 8 米时实现安全制动。即 KC5 常开点不闭合，KC1 常闭点断开，KC4 常闭点断开，提升机，AC 安全回路失电，只有安全绳网恢复正常即安全绳网上升到限位位置时才能提升。

5、主要功能及特点

（1）符合《金属非金属矿山安全规程》的要求。

（2）跑车防护功能：在斜巷上口安装常闭式拦车安全绳网，对矿车因断绳或脱钩发生跑车后进行可靠拦截，实现了跑车防护。

（3）缓冲捕车功能：若发生跑车，矿车撞击拦车安全绳网后绳网具有足够的柔性缓冲，防止挡车栏将高速下放的矿车撞坏。

（4）拦车安全绳网可视功能：拦车安全绳网工作状态和巷道行人状态可通过显示器进行实时监控。

（5）采用了多项抗干扰措施，使系统的寿命延长，可靠性高； 系统控制准确；接线简单、通俗易懂、运行安全可靠、维护简单、易于实现;安装成本低。

（6） 安全绳网拖动回路主电路采用双接点串联来防止接点粘连。

（7）操作电路利用了接触器互锁和按钮互锁。

（8）实现了手动控制和自动控制。

（9）安装了绳网上升到位指示。

（10）实现了运行中对绳网和矿车的双重保护。

6、斜井带式输送机的技术发展方向

（1）进一步提高元部件性能和可靠性

如高速托辊，采用高性能的专用轴承和高精度的密封圈，可有效地降低托辊的旋转阻力，提高托辊寿命;又如输送带的面胶和芯胶材料不断改进，使输送带既有 一定的成槽性，也有良好的胶面硬度和耐磨性，能够有效地减小输送带的压陷阻力，延长输送带寿命。

（2）发展动态检测保护装置

如液压自动张紧装置、自动纠正输送带跑偏装置等;进一步完善运行监控技术系统，除安装防止输送带打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等传统保护装置外，还需开发传动滚简、变向滚简及托辊组的温度监测系统;烟雾报警及自动消防灭火装置等新型监控保护装置，保障斜井带式输送机安全、高效运行。

3. 研究发展适合我国国情的可控起动装置和多机驱动功率平衡技术

按国内设计标准，带式输送机的起制动加速度应为0.1～0.3 m/s²。斜井带式输送机采用具有可控起动功能的驱动装置，控制输送机按理想的起动速度曲线起动，可以有效减小输送带及承载部件的动态载荷。

总结：

综上所述，此实用新型具有结构简单、制作成本相对很低、易于实现、可靠性好等优点，其中此装置在山东金岭铁矿 20几条斜井中2年多的应用，设备使用后安全性进一步得到提高，以此降低企业成产成本的优点。取得了良好的效果，彻底杜绝了矿车及人行车的脱钩等事故隐，患实现了经济效益和社会效益的双赢，对矿山斜井矿车提升系统有较好的适应性。

参考文献：

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3. 刘学峰， 李景科， 赵凯奥. 一种城市道路管道焊接与吊装辅助装置及施工方法: CN110065891A[P]. 2019.

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