架空乘人装置的防掉绳保护装置的改进
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摘要：随着社会的快速发展，人们对自然能源的需求越来越大，煤炭资源属于不可再生资源。煤是一种可燃性的有机岩，是很久以前生长的繁茂植物在适宜的地质环境下逐渐堆积成厚层，被埋没在泥沙中受到漫长的天然煤化作用形成的。煤矿分为井工煤矿和露天煤矿，采矿工人下井采矿时需要借助架空乘人装置，因巷道的坡度较大、距离长，乘坐人员会在中途摘挂座椅上下，同时巷道的底鼓会出现不同程度的变形等因素，容易导致架空乘人装置在运行过程中出现座椅过托轮后掉绳的事故，严重威胁到了乘坐人员的人身安全。本文就架空乘人装置的防掉绳改进措施进行研究，提高架空装置的运行效率与安全水平，保障煤矿井下运输工作的有序进行。
关键词：架空乘人装置;防掉绳保护装置;改进措施
在煤矿的井下运输设备中固定抱索器乘人装置（俗称猴车）是运送煤矿斜井工作人员上下的专用工具，架空乘人装置具有运行可靠、操作简单、人员上下方便、动力消耗小、维修方便和输送效率高等优势。但是，由于煤矿巷道过长与弯曲度较大，架空乘人装置的梁常常会出现挤压变形的现象，导致托绳轮与架空装置的钢丝绳运行角度变大，在实际使用中频繁出现脱绳现象，给职工人员的人身安全带来了隐患。结合我单位的现状，设计架空乘人装置防掉绳保护装置，以强化架空乘人装置的捕绳功能，提高员工乘坐架空乘人装置的安全水平。
一、煤矿架空乘人装置的工作原理
煤矿架空乘人装置中的钢丝绳是安装在驱动轮、压绳轮、托绳轮和尾轮上面的，经过重锤张紧装置拉紧后，会由驱动装置将动力输出带动钢丝绳与驱动轮无限循环运行。乘人装置上的钢丝绳与抱索器在运行中会机械自锁，抱索器锁紧在钢丝绳上，在运行过程中上行或下行，完成输送工作人员的目的[1]。驱动装置上的电机会输出动力带动减速机上钢丝绳与驱动轮做循环无极运行，吊椅被锁紧在运行的钢丝绳上随着钢丝绳做上下运动，实现运输矿工的目的。在安装架空乘人装置横梁前要检测巷道标高基准中心线，将此作为安装的基准。设计人員按照图纸预埋驱动部分的横梁、托轮横梁、尾轮、导轨横梁、重锤横梁，安装完毕的压绳轮与托绳轮应与一侧的全线中心线出现在同一线上，偏差值±2mm[2]。
架空乘人装置的钢丝绳经过长时间的运作，直径会变小，长度会变长。所以，在日常工作中检修人员要定期调整张紧装置与抱索器夹紧力，并使重锤高度一直保持着悬挂状态。因为，钢丝绳的索道经过一段时间的运行后，驱动轮与尾轮的衬垫会磨损到10mm左右，如果不立即更换掉，容易造成抱索器和吊椅在经过索道时发生跳动和摆动的现象，严重情况下会掉绳，威胁到乘坐人员的人身安全。
二、架空乘人装置钢丝绳掉道的原因
架空乘人装置给矿工作业者带来了很多的便利，提高了矿下运输和开采的效率。架空乘人装置不仅促进了煤矿建设本质安全型矿井，还降低了矿工的劳动强度，加大架空乘人装置在煤矿工作中的应用可以提高煤矿企业的经济效益。但是，多处频发的安全事故给煤矿工作人员的生活带来了很大的影响。导致安全事故的发生的原因除了乘坐人员在架空乘人装置运行时因晃动造成碰伤或架空乘人装置出现飞车事故外，还有以下几点原因。
（一）钢丝绳接头处跳动
架空乘人装置使用的钢丝绳都是无极钢丝绳，使用对接可以使钢丝绳形成圆圈的无极状态。钢丝绳的对接搭接工艺不达标，结绳处的绳芯直径不一样。按照《煤矿安全规程》，钢丝绳的插接长度不能小于钢丝绳直径的一千倍，但是架空乘人装置的钢丝绳直径有20多种，对接的长度在30米左右。绳芯的直径大小不一，在运行中经过托绳轮时会产生跳动，而跳动的幅度太大则会导致钢丝绳跳出轮槽。
（二）托绳轮的高低不一致
架空乘人装置会在上下山巷道内运行，巷道的长度逼仄导致架空乘人装置在安装托绳轮时有些托绳轮不在同一条水平线上，托绳轮的高度不一致。托绳轮过高或过低都会导致钢丝绳在经过时出现脱绳情况，钢丝绳与托绳轮出现脱轨，导致掉道[3]。
（三）托绳轮的轮衬磨损严重
托绳轮在经过长时间的运行后，轮衬部位容易出现磨损现象。托绳轮的轮衬疲劳磨损后，增大了乘坐人员的人身威胁。
（四）抱索器损坏
有些架空乘人装置内的抱索器变形或损坏会使得钢丝绳的运行轨迹出现异常，发生掉道现象。或者是抱索器损坏后翻到钢丝绳的内侧，钢丝绳运行到托绳轮时被托绳轮阻挡住，钢丝绳受到弹力的影响掉出轮槽，造成安全事故[4]。
（五）人为因素
参与采矿工作的人员基本上是一些本地的矿工，他们都没有经过安全培训，在架空乘人装置的运行过程中由于人为因素发生意外的情况很多。比如乘坐人员的坐姿不当，在乘坐吊椅时将双脚放在吊椅的脚蹬上，容易导致钢丝绳晃动出现掉道的情况。乘坐人员在上吊椅和下吊椅时，动作幅度过大，吊椅的位置会出现挪动，给后面要上吊椅的人带来安全隐患。检修人员没有做好日常的设备维护与检测工作，不能及时发现架空乘人装置的安全隐患，造成钢丝绳掉道。
三、架空乘人装置的防掉绳保护措施
为了降低架空乘人装置的安全事故发生率，煤矿企业在应用架空乘人装置时采取了防掉绳保护措施，根据上述提高的各种安全问题进行研究，制定合理的解决方案。要在安全防掉绳保护装置前做好一系列的准备工作。安装队对架空乘人装置的横梁进行固定，完成各项基础工作。矿方确定巷道的中线与腰线位置，在横梁上做出记号，安装防掉绳保护装置的人员严格按照中线、腰线进行安装。
（一）安装防掉绳装置
对架空乘人装置的防掉绳保护装置进行优化设计，将其牢牢地固定在托绳轮上，防掉绳保护装置的加工材料为常用辅料。保护装置应设置机头、机尾越位保护、钢丝绳寿命极限保护、重锤下限位保护装置、紧急停车保护、上下坡掉绳保护装置、到站语音提示、断绳保护等安全装置。施工人员在安装防掉绳装置时需要将钢丝绳安装在托绳轮的内侧，防止钢丝绳在运行过程中掉绳[5]。防掉绳保护装置的绳道内侧可以做成直径为12mm的圆弧，降低运行中托绳轮对钢丝绳造成的磨损，扩大钢丝绳运行范围的宽度。挡板与销轴连接固定，销轴自身带有弹簧，保证架空乘人装置的座椅抱索器在通过时可以快速复位，保证防掉绳装置能够时刻发挥保护作用。托绳轮的外侧有一个带有套管的柱销，在不影响架空乘人装置托绳轮正常转动的情况下，带动钢丝绳转动以达到防掉绳的目的[6]。 （二）做好插接钢丝绳的绳头工作
在更换或者安装钢丝绳时，使用再生布将插接好的绳头仔细包好，每个绳头缠包1米左右，按照钢丝绳的运行方向插接向前运行的接头，慢慢拽动原绳芯，注意不要用力过猛，避免直接拽出绳芯。将需要插接的绳头插接到钢丝绳内部后，再截断原绳芯，然后使用橡皮锤敲打钢丝绳，将原绳芯与新的绳芯结合在一起，完成插接钢丝绳头的工作，保证不会在运行中出现跳动。
（三）欠速打滑保护装置
钢丝绳在托绳轮上打滑会增大钢丝绳与轮槽之间的摩擦，造成钢丝绳磨损严重。前面内容有讲述到钢丝绳质量对架空乘人装置运行安全的影响，当钢丝绳破损严重时会导致抱索器运行不稳定，出现滑轨或掉绳的安全事故。针对这一问题，工作人员可以借助高灵敏度与高精度的霍尔传感器中的PLC采集脉冲信号，对脉冲数据进行分析与运算。当架空乘人装置的运行速度与托绳轮速度相差大于20%时则自动切断电源，3秒后安全闸实现欠速打滑保护。
（四）防逆行保护
单方架空乘人装置的上下人员较多，会增大架空乘人装置的负力导致逆行。采用双极型高精度霍尔传感器采集脈冲数据，对脉冲进行分析，判别缆车的运行方向。当架空乘人装置反逆行200mm时，会由PLC控制自动切断电源，工作闸启动，实现防逆行保护。
（五）做好日常维护与保养工作
定期对架空乘人装置进行检修，做好事前检查事后维修的工作。架空乘人装置在运行一段时间后，部分机械零件可能会出现磨损和松动的现象。为了保证架空乘人装置能够充分发挥设备性能，保障架空乘人装置的安全可靠，相关部门需要定期对架空乘人装置进行检查，发现问题要及时维修，更换掉磨损的零部件。每三个月进行一次全面检查，每天对易松动部位进行检查，并做好记录。
四、结语
架空乘人装置是一种重要的辅助运输设备，目前我国2000多处矿井中大概应用了4200多套架空乘人装置，平均每天有40万矿工乘坐架空乘人装置上下。在煤矿工作的采集与运输过程中保证工作人员的人身安全是煤矿企业安全管理中的重要事项，架空乘人装置的防掉绳保护措施一直是研究的重点。目前，常用的防掉绳保护装置主要是对钢丝绳脱槽问题进行预防，在钢丝绳即将脱离轮槽时将可能的路径封闭，避免钢丝绳在卡死或自拧的前提下出现脱槽现象，提高架空乘人装置的安全系数，确保乘坐人员的安全，促进煤矿运输工作安全有序的运行。在日常工作中加大对乘坐架空乘人装置的员工进行培训，初次乘坐人员需要了解架空乘人装置的运行特性，掌握乘坐方案，从自身做起将安全文明乘坐落实到实处，降低乘坐架空乘人装置的风险，减少安全事故发生的可能性。作者简介：黄龙军（1978-），男，广西马山县人，机电科长，机电工程师，研究方向：机电工程。
参考文献：
[1]邹胜利，李国义.架空人车保护装置完善改进[J].赤子，2018（31）：134.
[2]边兵兵.矿井大角度乘人缆车断绳保护装置的改进[J].煤矿机械，2013，34（9）：199.
[3]王建国.矿山架空乘人装置上用的钢丝绳松脱/断绳保护装置：中国，CN200720065116.9[P].2014-08-13.
[4]荆鹏辉.浅谈越位保护在架空乘人装置中的应用[J].工程建设与设计，2016（13）：80，82.
[5]王雪，李允旺，王海斌，等.我国煤矿架空乘人保护装置的研究现状[J].煤矿机械，2014，35（5）：1-4.
[6]熊勇.煤矿架空乘人装置安全检测[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（23）：38-39.
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