架空乘人裝置的防掉繩保護裝置的改進
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摘要：隨著社會的快速發展，人們對自然能源的需求越來越大，煤炭資源屬于不可再生資源。煤是一種可燃性的有機巖，是很久以前生長的繁茂植物在適宜的地質環境下逐漸堆積成厚層，被埋沒在泥沙中受到漫長的天然煤化作用形成的。煤礦分為井工煤礦和露天煤礦，采礦工人下井采礦時需要借助架空乘人裝置，因巷道的坡度較大、距離長，乘坐人員會在中途摘掛座椅上下，同時巷道的底鼓會出現不同程度的變形等因素，容易導致架空乘人裝置在運行過程中出現座椅過托輪后掉繩的事故，嚴重威脅到了乘坐人員的人身安全。本文就架空乘人裝置的防掉繩改進措施進行研究，提高架空裝置的運行效率與安全水平，保障煤礦井下運輸工作的有序進行。
關鍵詞：架空乘人裝置;防掉繩保護裝置;改進措施
在煤礦的井下運輸設備中固定抱索器乘人裝置（俗稱猴車）是運送煤礦斜井工作人員上下的專用工具，架空乘人裝置具有運行可靠、操作簡單、人員上下方便、動力消耗小、維修方便和輸送效率高等優勢。但是，由于煤礦巷道過長與彎曲度較大，架空乘人裝置的梁常常會出現擠壓變形的現象，導致托繩輪與架空裝置的鋼絲繩運行角度變大，在實際使用中頻繁出現脫繩現象，給職工人員的人身安全帶來了隱患。結合我單位的現狀，設計架空乘人裝置防掉繩保護裝置，以強化架空乘人裝置的捕繩功能，提高員工乘坐架空乘人裝置的安全水平。
一、煤礦架空乘人裝置的工作原理
煤礦架空乘人裝置中的鋼絲繩是安裝在驅動輪、壓繩輪、托繩輪和尾輪上面的，經過重錘張緊裝置拉緊后，會由驅動裝置將動力輸出帶動鋼絲繩與驅動輪無限循環運行。乘人裝置上的鋼絲繩與抱索器在運行中會機械自鎖，抱索器鎖緊在鋼絲繩上，在運行過程中上行或下行，完成輸送工作人員的目的[1]。驅動裝置上的電機會輸出動力帶動減速機上鋼絲繩與驅動輪做循環無極運行，吊椅被鎖緊在運行的鋼絲繩上隨著鋼絲繩做上下運動，實現運輸礦工的目的。在安裝架空乘人裝置橫梁前要檢測巷道標高基準中心線，將此作為安裝的基準。設計人員按照圖紙預埋驅動部分的橫梁、托輪橫梁、尾輪、導軌橫梁、重錘橫梁，安裝完畢的壓繩輪與托繩輪應與一側的全線中心線出現在同一線上，偏差值±2mm[2]。
架空乘人裝置的鋼絲繩經過長時間的運作，直徑會變小，長度會變長。所以，在日常工作中檢修人員要定期調整張緊裝置與抱索器夾緊力，并使重錘高度一直保持著懸掛狀態。因為，鋼絲繩的索道經過一段時間的運行后，驅動輪與尾輪的襯墊會磨損到10mm左右，如果不立即更換掉，容易造成抱索器和吊椅在經過索道時發生跳動和擺動的現象，嚴重情況下會掉繩，威脅到乘坐人員的人身安全。
二、架空乘人裝置鋼絲繩掉道的原因
架空乘人裝置給礦工作業者帶來了很多的便利，提高了礦下運輸和開采的效率。架空乘人裝置不僅促進了煤礦建設本質安全型礦井，還降低了礦工的勞動強度，加大架空乘人裝置在煤礦工作中的應用可以提高煤礦企業的經濟效益。但是，多處頻發的安全事故給煤礦工作人員的生活帶來了很大的影響。導致安全事故的發生的原因除了乘坐人員在架空乘人裝置運行時因晃動造成碰傷或架空乘人裝置出現飛車事故外，還有以下幾點原因。
?。ㄒ唬╀摻z繩接頭處跳動
架空乘人裝置使用的鋼絲繩都是無極鋼絲繩，使用對接可以使鋼絲繩形成圓圈的無極狀態。鋼絲繩的對接搭接工藝不達標，結繩處的繩芯直徑不一樣。按照《煤礦安全規程》，鋼絲繩的插接長度不能小于鋼絲繩直徑的一千倍，但是架空乘人裝置的鋼絲繩直徑有20多種，對接的長度在30米左右。繩芯的直徑大小不一，在運行中經過托繩輪時會產生跳動，而跳動的幅度太大則會導致鋼絲繩跳出輪槽。
?。ǘ┩欣K輪的高低不一致
架空乘人裝置會在上下山巷道內運行，巷道的長度逼仄導致架空乘人裝置在安裝托繩輪時有些托繩輪不在同一條水平線上，托繩輪的高度不一致。托繩輪過高或過低都會導致鋼絲繩在經過時出現脫繩情況，鋼絲繩與托繩輪出現脫軌，導致掉道[3]。
?。ㄈ┩欣K輪的輪襯磨損嚴重
托繩輪在經過長時間的運行后，輪襯部位容易出現磨損現象。托繩輪的輪襯疲勞磨損后，增大了乘坐人員的人身威脅。
?。ㄋ模┍髌鲹p壞
有些架空乘人裝置內的抱索器變形或損壞會使得鋼絲繩的運行軌跡出現異常，發生掉道現象?；蛘呤潜髌鲹p壞后翻到鋼絲繩的內側，鋼絲繩運行到托繩輪時被托繩輪阻擋住，鋼絲繩受到彈力的影響掉出輪槽，造成安全事故[4]。
（五）人為因素
參與采礦工作的人員基本上是一些本地的礦工，他們都沒有經過安全培訓，在架空乘人裝置的運行過程中由于人為因素發生意外的情況很多。比如乘坐人員的坐姿不當，在乘坐吊椅時將雙腳放在吊椅的腳蹬上，容易導致鋼絲繩晃動出現掉道的情況。乘坐人員在上吊椅和下吊椅時，動作幅度過大，吊椅的位置會出現挪動，給后面要上吊椅的人帶來安全隱患。檢修人員沒有做好日常的設備維護與檢測工作，不能及時發現架空乘人裝置的安全隱患，造成鋼絲繩掉道。
三、架空乘人裝置的防掉繩保護措施
為了降低架空乘人裝置的安全事故發生率，煤礦企業在應用架空乘人裝置時采取了防掉繩保護措施，根據上述提高的各種安全問題進行研究，制定合理的解決方案。要在安全防掉繩保護裝置前做好一系列的準備工作。安裝隊對架空乘人裝置的橫梁進行固定，完成各項基礎工作。礦方確定巷道的中線與腰線位置，在橫梁上做出記號，安裝防掉繩保護裝置的人員嚴格按照中線、腰線進行安裝。
?。ㄒ唬┌惭b防掉繩裝置
對架空乘人裝置的防掉繩保護裝置進行優化設計，將其牢牢地固定在托繩輪上，防掉繩保護裝置的加工材料為常用輔料。保護裝置應設置機頭、機尾越位保護、鋼絲繩壽命極限保護、重錘下限位保護裝置、緊急停車保護、上下坡掉繩保護裝置、到站語音提示、斷繩保護等安全裝置。施工人員在安裝防掉繩裝置時需要將鋼絲繩安裝在托繩輪的內側，防止鋼絲繩在運行過程中掉繩[5]。防掉繩保護裝置的繩道內側可以做成直徑為12mm的圓弧，降低運行中托繩輪對鋼絲繩造成的磨損，擴大鋼絲繩運行范圍的寬度。擋板與銷軸連接固定，銷軸自身帶有彈簧，保證架空乘人裝置的座椅抱索器在通過時可以快速復位，保證防掉繩裝置能夠時刻發揮保護作用。托繩輪的外側有一個帶有套管的柱銷，在不影響架空乘人裝置托繩輪正常轉動的情況下，帶動鋼絲繩轉動以達到防掉繩的目的[6]。 ?。ǘ┳龊貌褰愉摻z繩的繩頭工作
在更換或者安裝鋼絲繩時，使用再生布將插接好的繩頭仔細包好，每個繩頭纏包1米左右，按照鋼絲繩的運行方向插接向前運行的接頭，慢慢拽動原繩芯，注意不要用力過猛，避免直接拽出繩芯。將需要插接的繩頭插接到鋼絲繩內部后，再截斷原繩芯，然后使用橡皮錘敲打鋼絲繩，將原繩芯與新的繩芯結合在一起，完成插接鋼絲繩頭的工作，保證不會在運行中出現跳動。
?。ㄈ┣匪俅蚧Ｗo裝置
鋼絲繩在托繩輪上打滑會增大鋼絲繩與輪槽之間的摩擦，造成鋼絲繩磨損嚴重。前面內容有講述到鋼絲繩質量對架空乘人裝置運行安全的影響，當鋼絲繩破損嚴重時會導致抱索器運行不穩定，出現滑軌或掉繩的安全事故。針對這一問題，工作人員可以借助高靈敏度與高精度的霍爾傳感器中的PLC采集脈沖信號，對脈沖數據進行分析與運算。當架空乘人裝置的運行速度與托繩輪速度相差大于20%時則自動切斷電源，3秒后安全閘實現欠速打滑保護。
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單方架空乘人裝置的上下人員較多，會增大架空乘人裝置的負力導致逆行。采用雙極型高精度霍爾傳感器采集脈沖數據，對脈沖進行分析，判別纜車的運行方向。當架空乘人裝置反逆行200mm時，會由PLC控制自動切斷電源，工作閘啟動，實現防逆行保護。
?。ㄎ澹┳龊萌粘＞S護與保養工作
定期對架空乘人裝置進行檢修，做好事前檢查事后維修的工作。架空乘人裝置在運行一段時間后，部分機械零件可能會出現磨損和松動的現象。為了保證架空乘人裝置能夠充分發揮設備性能，保障架空乘人裝置的安全可靠，相關部門需要定期對架空乘人裝置進行檢查，發現問題要及時維修，更換掉磨損的零部件。每三個月進行一次全面檢查，每天對易松動部位進行檢查，并做好記錄。
四、結語
架空乘人裝置是一種重要的輔助運輸設備，目前我國2000多處礦井中大概應用了4200多套架空乘人裝置，平均每天有40萬礦工乘坐架空乘人裝置上下。在煤礦工作的采集與運輸過程中保證工作人員的人身安全是煤礦企業安全管理中的重要事項，架空乘人裝置的防掉繩保護措施一直是研究的重點。目前，常用的防掉繩保護裝置主要是對鋼絲繩脫槽問題進行預防，在鋼絲繩即將脫離輪槽時將可能的路徑封閉，避免鋼絲繩在卡死或自擰的前提下出現脫槽現象，提高架空乘人裝置的安全系數，確保乘坐人員的安全，促進煤礦運輸工作安全有序的運行。在日常工作中加大對乘坐架空乘人裝置的員工進行培訓，初次乘坐人員需要了解架空乘人裝置的運行特性，掌握乘坐方案，從自身做起將安全文明乘坐落實到實處，降低乘坐架空乘人裝置的風險，減少安全事故發生的可能性。作者簡介：黃龍軍（1978-），男，廣西馬山縣人，機電科長，機電工程師，研究方向：機電工程。
參考文獻：
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[2]邊兵兵.礦井大角度乘人纜車斷繩保護裝置的改進[J].煤礦機械，2013，34（9）：199.
[3]王建國.礦山架空乘人裝置上用的鋼絲繩松脫/斷繩保護裝置：中國，CN200720065116.9[P].2014-08-13.
[4]荊鵬輝.淺談越位保護在架空乘人裝置中的應用[J].工程建設與設計，2016（13）：80，82.
[5]王雪，李允旺，王海斌，等.我國煤礦架空乘人保護裝置的研究現狀[J].煤礦機械，2014，35（5）：1-4.
[6]熊勇.煤礦架空乘人裝置安全檢測[J].中國石油和化工標準與質量，2018，38（23）：38-39.
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