斜巷運(yùn)輸綜合監(jiān)控系統(tǒng)在某礦的應(yīng)用

張 慶

（河南焦煤能源有限公司 中馬村礦，河南 焦作 454150）

煤礦井下斜巷軌道運(yùn)輸系統(tǒng)是煤礦人員與物料運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備。為了確保道岔和擋車欄、擋車桿等位置正確可靠，并對(duì)工作人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、確保施工安全[1-4]，研制了斜巷運(yùn)輸綜合監(jiān)控系統(tǒng)，并在某礦得以應(yīng)用。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)的應(yīng)用效果較好。

1 礦區(qū)概況

某礦位于焦作煤田東部，距焦作市8 km，井田范圍北以李河斷層、二1煤層-75 m底板等高線和李莊斷層為界與小馬村礦井田相鄰，東以第11勘探線與馮營(yíng)礦井田相接，東南以九里山斷層與韓王礦、演馬莊礦井田毗鄰，西南以鳳凰嶺斷層為界。礦井走向長(zhǎng)10 km，傾向?qū)捈s1.69 km，井田面積約17.12 km2。該礦29軌道是該礦井下的主要提升運(yùn)輸斜巷，其中斜巷運(yùn)輸監(jiān)控的監(jiān)控裝置簡(jiǎn)單或規(guī)模很小，且各部件之間互獨(dú)立，硬件設(shè)備之間不匹配、不兼容，存在較多問(wèn)題急需優(yōu)化改進(jìn)。為此，設(shè)計(jì)了一種新型斜巷運(yùn)輸綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)的整體組成如圖1所示。該綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以細(xì)分為以下4個(gè)子系統(tǒng)，上平道至外車場(chǎng)防跑車系統(tǒng)、斜巷道岔系統(tǒng)、跑車防護(hù)裝置系統(tǒng)、車房集中控制顯示系統(tǒng)[5-10]。這里主要介紹跑車防護(hù)裝置系統(tǒng)與車房集中控制顯示系統(tǒng)。

圖1 礦井斜巷運(yùn)輸綜合監(jiān)控系統(tǒng)Fig.1 Comprehensive monitoring system for inclined roadway transportation in mine

3 跑車防護(hù)裝置系統(tǒng)

3.1 防護(hù)系統(tǒng)概述

采用ZDC30-1.89型礦用斜巷常閉防跑車保護(hù)裝置（圖2），Z代表裝置，DC表示為跑車防護(hù)擋車，30為斜巷坡度，1.89為吸收能量。

圖2 礦用斜巷常閉防跑車保護(hù)裝置實(shí)體示意Fig.2 Entity diagram of protection device for normally closed anti sports car in mining inclined roadway

主要參數(shù)和技術(shù)要求：①電源電壓AC127 V，660 V/380 V；②本安輸出電壓DC 12 V；③本安輸出電流DC 450 mA；④提升方式為單軌或者雙軌；⑤擋車制動(dòng)距離小于10 m；⑥車位檢測(cè)精度小于等于0.1 m；⑦提升機(jī)功率1.5 kW。

3.2 工作原理

擋車裝置如圖3所示。

圖3 擋車裝置示意Fig.3 Schematic diagram of car stopper

正常情況下，礦車的運(yùn)行速度設(shè)為Ve。當(dāng)?shù)V車上行時(shí)，本擋車裝置的擋車機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)隨礦車經(jīng)過(guò)而擺動(dòng)，與礦車的運(yùn)行方向一致，礦車過(guò)后兩機(jī)構(gòu)立即恢復(fù)為常開(kāi)狀態(tài)，不影響正常提升運(yùn)輸。常開(kāi)狀態(tài)即擋車狀態(tài)，關(guān)閉狀態(tài)即放行狀態(tài)。

當(dāng)?shù)V車下行時(shí)，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)隨礦車的運(yùn)行、向下方擺動(dòng)，與礦車運(yùn)行方向一致，礦車過(guò)后，在提升鋼絲繩張力和重力的作用下，保持關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)擋車機(jī)構(gòu)動(dòng)作、由常開(kāi)變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)；礦車正常運(yùn)行下放到車場(chǎng)后，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)在其擺動(dòng)架配重的作用下立即恢復(fù)到常開(kāi)狀態(tài)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)擋車機(jī)構(gòu)復(fù)位。

當(dāng)?shù)V車運(yùn)行位于該裝置以上時(shí)，假如發(fā)生礦車跑車事故，礦車以速度Vz向下方運(yùn)行，當(dāng)?shù)V車越過(guò)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)后，由于沒(méi)有提升鋼絲繩的壓力，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)在tx的時(shí)間內(nèi)迅速?gòu)?fù)位，同時(shí)擋車機(jī)構(gòu)處于常開(kāi)狀態(tài)。礦車以Vz速度在to的時(shí)間內(nèi)，加速運(yùn)行到擋車機(jī)構(gòu)時(shí)，由于擺動(dòng)機(jī)構(gòu)與擋車機(jī)構(gòu)的間距L>擺動(dòng)架從下擺位置到復(fù)位期間礦車跑車的距離，故tz>tx，礦車被阻斷運(yùn)行，從而起到了擋車作用。

主控PLC柜為核心部件，安裝在絞車房，便于司機(jī)觀察。

3.3 電氣控制原理

3.3.1 裝置的相互閉鎖關(guān)系

ZDC30斜巷運(yùn)輸綜合監(jiān)控裝置閉鎖關(guān)系如下：從調(diào)車場(chǎng)至斜巷變坡點(diǎn)的阻車器，依次為1號(hào)阻車器、2號(hào)阻車器、3號(hào)阻車器。

（1）1號(hào)和2號(hào)有閉鎖關(guān)系，如果需要打開(kāi)1號(hào)阻車器，必須關(guān)閉2號(hào)阻車器。

（2）2號(hào)和1號(hào)、3號(hào)2個(gè)阻車器都有閉鎖關(guān)系，如果需要打開(kāi)2號(hào)阻車器，必須同時(shí)關(guān)閉1號(hào)、3號(hào)阻車器。

（3）3號(hào)和2號(hào)、擋車欄有閉鎖關(guān)系，如果需要打開(kāi)3號(hào)阻車器，必須關(guān)閉2號(hào)阻車器和變坡點(diǎn)下?lián)踯嚈凇?/p>

（4）變坡點(diǎn)下?lián)踯嚈诤?號(hào)阻車器有閉鎖關(guān)系，如果需要打開(kāi)擋車欄，必須關(guān)閉3號(hào)阻車器。如選取“就地”控制方式，則閉鎖關(guān)系全部解除。

由于阻車器中間、阻車器與擋車欄之間均相互閉鎖，即使信號(hào)把鉤工操作錯(cuò)誤時(shí)，也無(wú)法打開(kāi)阻車器或擋車欄，避免了人為操作阻車器或擋車欄的失誤而引發(fā)的跑車事故。

3.3.2 自動(dòng)控制原理

程序控制采取可靠的PLC可編程控制器，電磁閥動(dòng)作，使用風(fēng)能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行，可靠性更強(qiáng)。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的超限參數(shù)，對(duì)串車速度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)超速報(bào)警以及超限防護(hù)。若電氣控制方面出現(xiàn)故障，可以切除程序控制，改為“就地”控制方式，利用比較可靠的手動(dòng)轉(zhuǎn)閥實(shí)現(xiàn)壓風(fēng)的開(kāi)或閉，從而直接控制阻車器。

3.3.3 紅外技術(shù)的使用

斜巷上車場(chǎng)變坡點(diǎn)以下安裝1個(gè)紅外攝像頭，該攝像頭能夠感知斜巷內(nèi)的行人，并在絞車房的監(jiān)視器上實(shí)時(shí)顯示，根據(jù)顯示情況，絞車司機(jī)能夠嚴(yán)格遵循“行人不開(kāi)車”原則，實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)。熱釋電紅外傳感器的使用，能夠?qū)ⅰ笆欠裼行腥恕毙盘?hào)輸入處理器。絞車運(yùn)行時(shí)一旦檢測(cè)到斜巷有行人，絞車立即執(zhí)行“制動(dòng)”作業(yè)，并在人機(jī)界面顯示報(bào)警。

4 車房集中控制顯示系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)安裝攝像監(jiān)控顯示屏，配備4個(gè)防爆攝像頭，分別位于29軌道的下車場(chǎng)、上車場(chǎng)變坡點(diǎn)以下、上車場(chǎng)變坡點(diǎn)以及上車場(chǎng)雙股道的岔道。其中，防爆攝像頭選用KBA12（Q）型礦用本安型網(wǎng)絡(luò)攝像儀，其支持4倍光學(xué)變焦，具備區(qū)域入侵偵測(cè)、越界偵測(cè)、移動(dòng)偵測(cè)等智能偵測(cè)功能，在最低環(huán)境照度下能看清實(shí)物，并采集實(shí)時(shí)圖像，將其轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)電信號(hào)和光信號(hào)輸出；可以實(shí)現(xiàn)350°水平旋轉(zhuǎn)，垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為0°～90°，并可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)抓圖與事件抓圖。具有定時(shí)任務(wù)、一鍵守望、一鍵鍵巡航功能；具備對(duì)講和拾音器功能；內(nèi)置1路報(bào)警輸入和1路報(bào)警輸出，支持振警聯(lián)動(dòng)。

軌道的關(guān)鍵地點(diǎn)也實(shí)施了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視，便于絞車司機(jī)掌握現(xiàn)場(chǎng)車輛的安全運(yùn)行情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)斜巷運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目的實(shí)施，能夠?qū)π毕镞\(yùn)輸中各設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)了解和控制各車場(chǎng)及巷道中的情況，保證了礦井斜巷提升的高可靠性和安全性，在煤礦運(yùn)輸中有積極意義。