煤礦無軌膠輪車自動(dòng)防撞裝置應(yīng)用

付李剛

（霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 霍州 031400）

引言

無軌膠輪車作為煤礦重要輔助運(yùn)輸工具，具有運(yùn)輸靈敏度高、運(yùn)輸能力大、速度快等優(yōu)點(diǎn)。無軌膠輪車主要適用于平硐開拓或斜井開拓的礦井中，但是在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)斜井坡度大于8°時(shí)無軌膠輪車下山運(yùn)輸時(shí)很容易出現(xiàn)剎車失靈現(xiàn)象，容易造成撞車事故，而傳統(tǒng)煤礦對(duì)斜井拐彎或角度較大區(qū)域安裝防撞條進(jìn)行阻車，雖然防撞條在一定程度上可降低膠輪車損壞程度，但是無法從根本上降低無軌膠輪車速度，達(dá)不到預(yù)期的阻車效果。本文以三交河煤礦主斜井為研究對(duì)象，在斜井段安裝了一套膠輪車感應(yīng)防撞裝置，確保煤礦輔助運(yùn)輸安全。

1 三交河煤礦主斜井概述

霍州煤電三交河煤礦主斜井設(shè)計(jì)長度為2 700 m，斜井設(shè)計(jì)坡度為-7°42′，巷道為半圓拱形，巷道寬度為5.2 m，高度為4.5 m，巷道采用WqC型無軌膠輪車運(yùn)輸，包括人員運(yùn)輸及物料運(yùn)輸，井下煤矸采用帶式輸送機(jī)井下運(yùn)輸。由于主斜井坡度較大，為了降低無軌膠輪車速度，方便車輛避讓、掉頭，在巷道1 200 m、2 400 m段設(shè)置為平巷段，平巷長度為30 m。但是在煤礦實(shí)際輔助運(yùn)輸過程中，由于傾斜段運(yùn)距長，導(dǎo)致無軌絞車出現(xiàn)超速現(xiàn)象，實(shí)測(cè)在傾斜段平均時(shí)速達(dá)55 km/h，導(dǎo)致容易出現(xiàn)剎車失靈現(xiàn)象，而三交河煤礦在斜井每隔50 m安裝一對(duì)橡膠防撞裝置防止撞車事故。但是在實(shí)際輔助運(yùn)輸過程中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)防撞條起不到有效的防撞效果。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，2020—2021年全年三交河煤礦共計(jì)發(fā)生6起無軌膠輪車撞車事故，造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)31.2萬元，嚴(yán)重威脅著煤礦輔助運(yùn)輸安全[1-2]。

2 無軌膠輪車自動(dòng)防撞裝置應(yīng)用

2無軌膠輪車感應(yīng)防撞裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 感應(yīng)防撞裝置結(jié)構(gòu)

為了解決傳統(tǒng)防撞條阻車效果差、自動(dòng)化水平低等技術(shù)難題，三交河煤礦決定在主斜井安裝無軌膠輪車自動(dòng)防撞裝置。

1）三交河煤礦主斜井安裝的無軌膠輪車自動(dòng)防撞裝置主要由液壓伸縮有光、固定梁、滑輪、牽引鏈、彈性防撞梁、傳感器、PLC控制器、速度監(jiān)測(cè)器、立柱等部分組成，如圖1所示。

圖1 無軌膠輪車自動(dòng)防撞裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2）立柱采用11號(hào)工字鋼梁焊制而成，立柱長度為4.5 m，立柱與巷幫之間采用錨桿進(jìn)行固定，固定梁長度為5.2 m，固定梁與立柱之間采用卡纜進(jìn)行固定。

3）液壓伸縮油缸共計(jì)兩個(gè)，分別安裝在巷道兩側(cè)底板上，并采用地錨進(jìn)行固定，伸縮油缸內(nèi)部電控液閥與PLC控制器連接，伸縮油缸上的伸縮桿與牽引鏈連接，伸縮油缸最大張拉行程為2.5 m。

4）兩個(gè)滑輪安裝在固定梁下方，距固定梁間距為0.4 m，兩個(gè)滑輪安裝距離為2.2 m，滑輪通過牽引鏈與液壓伸縮油缸進(jìn)行連接。

5）兩根牽引鏈兩端固定安裝彈性防撞梁，共計(jì)三根，每根防撞梁長度為3.2 m，防撞梁主要為聚氨酯彈性材質(zhì)，相鄰兩根防撞梁間距為0.5 m。防撞梁可通過兩根牽引鏈自由伸縮，在最下一根防撞梁上安裝傳感器并與控制器進(jìn)行連接。

6）速度監(jiān)測(cè)儀主要包括紅外線發(fā)射器、接收器、處理器等部分，該裝置主要安裝在立柱上，處理器與PLC控制器連接，該裝置主要利用紅外線發(fā)射與接收之間時(shí)間差，計(jì)算出無軌膠輪車行駛速度。

2.2 裝置工作原理

1）正常狀態(tài)下自動(dòng)防撞裝置中的液壓伸縮油缸處于伸縮狀態(tài)，此時(shí)通過牽引鏈將彈性防撞梁收起，收起后防撞梁距頂板間距為2.5 m。

2）車輛超速失控時(shí)，安裝在立柱上的速度監(jiān)測(cè)儀及時(shí)檢測(cè)車輛行駛速度，當(dāng)檢測(cè)車輛行駛速度達(dá)50 km/h時(shí)，速度監(jiān)測(cè)儀中的處理器及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理，并將數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送至PLC控制內(nèi)。

3）PLC控制器接收信號(hào)后及時(shí)對(duì)液壓伸縮油缸內(nèi)的電控液壓閥發(fā)出啟動(dòng)指令，電控液壓接收指令后對(duì)油缸進(jìn)行供液，電控液閥供電電壓為36 V。液壓伸縮油缸在液壓作用下伸縮桿伸出，伸縮桿伸出過程中通過牽引鏈逐漸放下彈性防撞梁。

4）當(dāng)防撞梁下放至距底板間距為1.2 m時(shí)，防撞梁上的傳感器與限位槽上的限位器接觸后，傳感器及時(shí)將信號(hào)發(fā)送至PLC控制器，控制器接收信號(hào)及時(shí)發(fā)出指令關(guān)閉伸縮油缸電磁閥，此時(shí)伸縮桿停止運(yùn)動(dòng)，防撞梁停止下放。

5）當(dāng)裝置中速度監(jiān)測(cè)儀未檢測(cè)到車輛，或者車輛行駛速度低于30 km/h時(shí)，速度監(jiān)測(cè)儀中的處理器再次將信號(hào)發(fā)送至PLC控制器內(nèi)，控制器接收信號(hào)后關(guān)閉液壓伸縮油缸中的電控液閥，伸縮桿復(fù)位收回，在復(fù)位過程中通過牽引鏈、滑輪帶動(dòng)防撞梁上升收起。

3 自動(dòng)防撞裝置優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用效果

3.1 裝置優(yōu)點(diǎn)

1）結(jié)構(gòu)簡單。自動(dòng)防撞裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，整套裝置制造成本費(fèi)用不足0.56萬元，裝置在使用過程中故障率低，且該裝置便于操作維護(hù)。

2）自動(dòng)化水平高。該裝置利用速度監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)行駛車輛速度，利用PLC控制器對(duì)裝置進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)阻車的目的，整個(gè)過程中無需人工干預(yù)，裝置阻車自動(dòng)化水平高，實(shí)現(xiàn)了全天候無人值守的目的。

3）防撞效果好。傳統(tǒng)防撞條安裝在巷幫上，當(dāng)車輛超速失控時(shí)，車輛車頭左右側(cè)先進(jìn)行碰撞，導(dǎo)致車輛人員很容易受傷，而且傳統(tǒng)防撞條防撞效果差；而采用彈性防撞梁進(jìn)行阻車時(shí)，直接對(duì)整個(gè)車頭進(jìn)行防撞，而且可吸收車輛動(dòng)能，提高了車輛防撞效果。

4）實(shí)用性強(qiáng)。該裝置不僅可用于煤礦井下，而且還可用于地面運(yùn)輸、化工、橋梁隧道等領(lǐng)域中，具有較強(qiáng)的應(yīng)用背景，實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用區(qū)域廣。

3.2 裝置缺點(diǎn)

由于彈性防撞梁長期在井下阻車，局部變形，降低了阻車效果，需定期對(duì)防撞梁進(jìn)行維護(hù)，嚴(yán)重變形的需及時(shí)更換。由于巷道內(nèi)粉塵濃度大，導(dǎo)致速度監(jiān)測(cè)儀出現(xiàn)監(jiān)測(cè)失穩(wěn)現(xiàn)象，影響著系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行[3-4]。

3.3 實(shí)際應(yīng)用效果分析

三交河煤礦主斜井每隔500 m安裝一套自動(dòng)防撞裝置，巷道內(nèi)共計(jì)安裝5套，2021年2月開始安裝，2021年3月底驗(yàn)收完成并投入使用，截至2021年12月，通過9個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果來看，在此期間主斜井共計(jì)出現(xiàn)7起無軌膠輪車超速現(xiàn)象，該裝置共計(jì)成功阻車7次，未發(fā)生一起因阻車裝置失效導(dǎo)致的無軌膠輪車撞車、人員傷亡事故，全年撞車事故率降低了4%，設(shè)備維修費(fèi)用減少了30余萬元。

4 結(jié)語

霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司三交河煤礦針對(duì)主斜井前期防撞裝置在實(shí)際應(yīng)用中主要存在的問題，根據(jù)井下輔助運(yùn)輸現(xiàn)狀，決定在主斜井安裝若干套無軌膠輪車自動(dòng)防撞裝置，通過實(shí)際應(yīng)用效果來看，該裝置具有自動(dòng)化水平高、保護(hù)動(dòng)作靈敏可靠以及阻車效果好等優(yōu)點(diǎn)，該裝置投入使用后有效降低了主斜井因無軌膠輪車剎車失靈導(dǎo)致的撞車事故率，保證了煤礦輔助運(yùn)輸安全，取得了顯著應(yīng)用成效。