斜巷運輸絞車與跑車防護(hù)裝置聯(lián)機控制研究

翟建財

(潞安集團(tuán) 山西潞陽煤炭投資經(jīng)營管理有限公司，山西 晉中 045400)

斜巷運輸在礦山生產(chǎn)中難以避免，但由于巷道存在一定角度，因而斜巷運輸中受到各種因素影響，容易出現(xiàn)跑車事故，斜巷運輸能否安全運行直接關(guān)系著礦井運輸系統(tǒng)的安全[1-3]?！睹旱V安全規(guī)程》中對斜巷運行系統(tǒng)中應(yīng)有的防護(hù)措施也進(jìn)行過明確規(guī)定。文中以山西某礦1806斜巷為工程背景，針對斜巷運輸現(xiàn)狀對運行防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，實現(xiàn)跑車防護(hù)裝置、絞車控制聯(lián)機運行，從而在一定程度上提升了礦井斜井運輸安全保障能力。

1 斜巷運輸概述

1806斜巷主要服務(wù)于+850 m水平，擔(dān)負(fù)矸石、材料運輸任務(wù)，斜巷傾角為10°，長度為360 m，考慮到巷道圍巖控制需要，挖掘的絞車房空間較小，運輸采用的JYB型液壓絞車，滾筒直徑800 mm。在斜巷運輸上平臺布置有1道防跑車攔車杠，并在斜巷內(nèi)每間距200 m布置1道擺桿式防跑車裝置。若斜巷運輸出現(xiàn)跑車時，礦車先撞擊到擺桿下端，由于擺桿受到較大的沖擊作用導(dǎo)致鋼絲繩銷軸掉落，從而使得擺桿下方安裝的防護(hù)欄掉落，起到擋車作用，具體見圖1。

巷道內(nèi)布置的防跑車裝置與絞車聯(lián)動通過人工控制方式實現(xiàn)，當(dāng)?shù)V車通過時需要安排專人控制跑車防治裝置，從而在一定程度上降低了斜巷運輸效率。具體在斜巷內(nèi)采用礦井自制的防跑車裝置存在問題為[4-5]：

1) 靈敏度低。當(dāng)斜巷內(nèi)出現(xiàn)跑車事故時，擺桿動作時有時不能實現(xiàn)閉鎖插銷掉落，從而造成防護(hù)欄無法掉落，不能及時、精準(zhǔn)攔截礦車。同時車輛正常通行時會撞擊到擺桿，可能會造成擺桿誤動作，需要安排專人進(jìn)行處理；

2) 保護(hù)強度不足。由于在斜巷內(nèi)僅依靠掉落的防護(hù)欄來阻擋礦車，有時會出現(xiàn)礦車阻擋不牢的問題，甚至不能有效攔截，造成跑車事故擴(kuò)大化。

圖1 跑車防護(hù)裝置布置示意

2 聯(lián)機控制分析

2.1 聯(lián)機方案確定

傳統(tǒng)跑車防護(hù)裝置與絞車聯(lián)動通過編碼器實現(xiàn)，具體是通過光電軸編碼器實現(xiàn)絞車運行方向及運行速度判定，從而實現(xiàn)跑車防護(hù)裝置與絞車間的相互配合，見圖2。但是此種方式多是應(yīng)用在滾筒直徑在1 600 mm及以上的絞車上。由于在1806斜巷內(nèi)布置的絞車滾筒直徑僅為800 mm，采用編碼器來實現(xiàn)絞車與跑車防護(hù)裝置間聯(lián)動顯然不滿足要求[6]。

為了實現(xiàn)絞車與跑車防護(hù)裝置間聯(lián)動，只需尋找一種可以監(jiān)測絞車滾筒運行的距離傳感器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光電編碼傳感器即可，通過監(jiān)測絞車滾筒運轉(zhuǎn)方向、速度及圈數(shù)即可判定礦車所處位置、實現(xiàn)絞車與跑車防護(hù)裝置間聯(lián)動?；魻杺鞲衅魇枪I(yè)領(lǐng)域中常用的傳感器、具有適用性強、測量精度高等優(yōu)點，因此，文中提出采用霍爾傳感器來監(jiān)測絞車運行[7]。具體現(xiàn)場應(yīng)用方案為：

在1806斜巷內(nèi)采用JD型絞車，根據(jù)絞車結(jié)構(gòu)特點選擇將雙線制霍爾傳感器(GL-GUH12型)置于絞車運通與電動機相連一側(cè)，并通過電纜與PLC控制器連接，PLC接收來自于雙線制霍爾傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而判定絞車運行狀態(tài)以及礦車位置，實現(xiàn)跑車防護(hù)裝置與絞車間聯(lián)動。具體雙線制霍爾傳感器安裝位置見圖3。

圖3 霍爾傳感器布置示意

2.2跑車防護(hù)裝置更換

將原有的礦井自制的防跑車裝置更換為ZDC30.25液壓自跑車防護(hù)裝置，并與絞車聯(lián)動，當(dāng)絞車供電后ZDC30.25跑車防護(hù)裝置開始工作；絞車斷電后ZDC30.25跑車防護(hù)裝置停機運行。ZDC30.25跑車防護(hù)裝置通電開始運行后，根據(jù)雙線制霍爾傳感器監(jiān)測到的絞車礦車位置ZDC30.25跑車防護(hù)裝置會自動判定是否需要將檔車欄下方，具體為：

1) 當(dāng)絞車處于下行運行狀態(tài)時，ZDC30.25跑車防護(hù)裝置擋車欄處于常閉狀態(tài)，當(dāng)?shù)V車下行至與ZDC30.25跑車防護(hù)裝置相距20 m位置時PLC控制器控制防護(hù)裝置電機完成升欄操作；當(dāng)絞車通過ZDC30.25跑車防護(hù)裝置10 m后PLC控制器控制防護(hù)裝置電機完成降欄操作，跑車防護(hù)裝置處于常閉狀態(tài)。

2) 當(dāng)?shù)V車溜車、跑車時，PLC控制器通過緩沖式擋車欄進(jìn)行攔截，避免事故擴(kuò)大。當(dāng)有多個跑車防護(hù)裝置時，PLC控制器通過串聯(lián)方式通信，從而降低井下信號電纜鋪設(shè)長度。在絞車房旁布置的集中控制顯示屏可以顯示各跑車防護(hù)裝置、礦車運行情況。具體采用的ZDC30.25跑車防護(hù)裝置技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 跑車防護(hù)裝置技術(shù)參數(shù)

2.3絞車與跑車防護(hù)裝置聯(lián)動控制

將斜巷內(nèi)布置的跑車防護(hù)裝置改造為ZDC30.25型，通過雙線型霍爾傳感器(GL-GUH12)對絞車運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，PLC控制器通過監(jiān)控到的絞車運行情況控制跑車防護(hù)裝置運行，具體的聯(lián)動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖4。硬件結(jié)構(gòu)包括有通信模塊、PLC，通信采用現(xiàn)場總線方式。

圖4 聯(lián)機控制結(jié)構(gòu)

3 聯(lián)機控制應(yīng)用特點

1) 通過絞車與跑車防護(hù)裝置聯(lián)動，可以根據(jù)不同情況選擇不同的控制方式，具體有手動、自動、提人、提物等不同操控方式，可根據(jù)具體需要進(jìn)行選擇；在顯示屏上可以顯示擋車欄狀態(tài)以及礦車位置，同時聯(lián)通控制系統(tǒng)還具備故障警報、故障自動監(jiān)測等功能。

2) 采用的雙線制霍爾傳感器抗干擾能力強、測量精度高，可顯著提升絞車運行監(jiān)測效果；采用自動防跑車裝置(ZDC30-2.5)具有可靠性強、控制精度高等優(yōu)點；通過PLC控制器將時間、速度控制精度提升至1 ms、0.01 m/s，顯著提升了聯(lián)動控制系統(tǒng)的控制能力；顯示屏可以顯示擋車欄運行狀態(tài)，提升礦車攔截效率。

3) 通過采用柔性擋車技術(shù)，使用新型柔性擋車欄、緩沖器且緩沖力度可根據(jù)需要調(diào)整，可根據(jù)使用環(huán)境調(diào)整緩沖器緩沖力。在擋車裝置上配備脫扣裝置，可以避免跑車攔截時擋車裝置損失，提高使用時限。

4 結(jié) 語

1) 在斜巷內(nèi)對跑車防護(hù)裝置、絞車進(jìn)行聯(lián)機控制，提高了斜巷運輸安全性，同時絞車過跑車防護(hù)裝置時實現(xiàn)自動控制，降低了運行人員勞動強度；采用的聯(lián)機控制系統(tǒng)具有自動操控精度、自動化程度高等特點，故障率低。

2) PLC控制器采用動態(tài)處理程序?qū)魻杺鞲衅鞅O(jiān)測到的絞車進(jìn)行校對，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果控制自動防跑車裝置(ZDC30-2.5)運行。在具體使用過程中應(yīng)避免由于絞車滾筒受污染而造成霍爾傳感器監(jiān)測精度降低問題。