大倾角煤矿架空乘人装置的安全管理探析

尤国俊 史 强

（新疆焦煤（集团）有限责任公司，新疆 乌鲁木齐830025）

实现人员的高效快捷运输是煤矿机械化发展的一种趋势，对于减轻矿工的体力消耗，减少上下班途中时间、提高出勤人员劳动工效及矿井的安全生产有着重要的意义，架空乘人装置作为煤矿井下辅助运输设备，其安全可靠、人员上下方便、随到随行、动力消耗小、操作简单、便于维护、工作人员少和运送效率高等特点，被煤矿广泛的使用；但是在煤矿大倾角巷道中安装使用架空乘人装置，使用过程中存在很多难点，容易出现一些安全问题，甚至出现安全事故；本矿井加强大倾角架空乘人装置现场使用管理，及完善技术和管理措施，有力的保障了大倾角架空乘人装置安全运行。

1 架空乘人装置使用环境及现状

1.1 架空乘人装置使用环境

1.1.1 使用场所：煤矿井下有煤尘及爆炸性气体的环境中。

1.1.2 使用温度：周围空气温度最高温度：+40℃；最低温度：-40℃：最大日温差：25K。

1.1.3 海拔高度：大于2000m。

1.1.4 环境湿度：月平均相对湿度不大于90%；日平均相对湿度不大于95%。

1.2 架空乘人装置使用现状

架空乘人装置采用液压驱动方式，为 单 轮驱动，架空安装、机尾迂回轮及张紧装置均采用架空安装，驱动轮通过摩擦传动架空线路上支托在托（压）索轮上的无极钢丝绳，由钢丝绳带动吊椅在驱动轮和尾轮之间作循环运动。其中钢丝绳通过尾部张紧装置进行张紧，以维持钢丝绳在托轮间的绕度和张力。本矿二采区猴车道全长450 米，巷道平均宽度3.8 米，巷道断面为半圆拱形，墙高1.8 米，拱高1.2 米，平均倾角24.5°。矿井通过严格的方案论证和设备选型设计，并对国内具备生产该型产品的厂家进行实地考察，选用的是RJY45-35/1700(A)型固定式抱索器架空乘人装置。该架空乘人装置减速器设置有油温检测装置，具有换油提醒功能；有驱动轮主轴断裂保护措施；距驱动装置3 米处、尾轮2 米处安装有机头、机尾越位保护；机头位置安装有钢丝绳欠速、超速保护；尾轮配重处安装张紧力下降保护；猴车道沿线全程安装紧急停车保护，每50 米安装一组拉线急停开关；变坡点处安装掉绳停车保护；各上下人地点装备有通信信号装置；驱动轮及尾轮入绳口安全防护装置；制动器动作失效保护减速机温度保护；及刚安装的钢丝绳在线监测装置。

2 大倾角架空乘人装置使用过程中存在的主要安全隐患分析

2.1 乘车点在斜巷上

我矿井架空乘人装置在斜巷上有三个乘车点，其中中间有两个乘车点和机尾一个乘车点；由于猴车道的开掘形成时期早于架空乘人装置安装设计，受巷道条件限制，本矿井架空乘人装置的机尾部分安装在距猴车道底约10 米的斜巷中，不符合“架空乘人装置的机尾部分应安装在平巷段”的要求；由于巷道坡度较陡，当人员在斜巷乘车点下车时，有向前的冲力，易造成人员摔倒，存在一定的安全隐患，给安全管理带来压力。

2.2 钢丝绳中部断绳时的断绳保护

二采区猴车道巷道坡度在24.5°，角度大，如果在中间发生断绳事故，钢丝绳失去张力而产生下山侧快速飞车或上山侧急速打滑时会发生严重人员安全事故，由于受当时的架空乘人装置技术的局限性，设计时未考虑到当架空乘人装置钢丝绳中部断绳时，架空乘人装置的保护措施。

2.3 钢丝绳锈蚀隐患分析

因矿井巷道为大倾角，每班瓦检员班中检查瓦斯时需要乘坐架空乘人装置，造成架空乘人装置开机时间长；而巷道空气潮湿，易造成钢丝绳磨损锈蚀；钢丝绳锈蚀磨损后，由于固定座椅抱索器与钢丝绳固定点长时间受力，很容易造成该处钢丝绳断丝。

3 保障大倾角架空乘人装置安全运行的对策

3.1 乘车点改造

对现场各乘车点进行改造，中间两个乘车点位置做平台并进行防滑处理，平台以下位置安设扶手，当人员向下摔倒时，可以快速抓住扶手防止受伤。机尾乘车点现场实地勘查，将二采区猴车道机尾平坡段向前延伸20 米，架空乘人装置机尾向下延伸到平坡段，机尾上下车车场设在平坡段，防止人员上下车摔倒，降低其安全风险。

3.2 架空乘人装置中部段矿井设计加装设断绳保护

架空乘人装置厂家设计时只有机头、机尾设有断绳保护，但是大倾角架空乘人装置中间断绳后，钢丝绳瞬间快速飞起滑落，容易伤人；矿井自己设计验证后，在中部每隔100 米加设一组断绳捕捉器，当出现断绳时，瞬间捕捉钢丝绳，防止飞起伤人，有效的防止伤亡事故的发生，为矿井架空乘人装置设备管理提供有力的安全保障。

3.3 钢丝绳防止断丝举措

3.3.1 矿井对每次钢丝绳断丝原因进行分析，发现钢丝绳断丝位置都在座椅抱索器固定钢丝绳处，架空乘人装置运转过程中，座椅经过驱动轮时瞬间甩动，人员上下车及乘车过程中，抱索器给钢丝绳施加挤压力，容易造成钢丝绳断丝；针对这一现象，矿井修改管理规定，要求每月把座椅抱索器移动1 米，防止钢丝绳长时间受力造成断丝。

3.3.2 矿井在架空乘人装置使用后根据需要自行加装钢丝绳在线监测装置，该装置可在电控操作台上记录和显示相关检测数据，实时监测钢丝绳运行状态，当钢丝绳断丝达到10%，自动停机报警提醒用户更换钢丝绳，若用户不更换钢丝绳，则开不了机。

设计要求：

a.主要技术参数：

传感器工作灵敏度：≥1.5V/mT

最大采样速率：时域8000 次/S，空域2048 次/M

系统工作电压：需防爆环境AC127V±10%50Hz、非防爆环境AC220V±10%；

系统额定功率：＜350W

损伤定位准确率：≥98%

损伤当量不确定度（P）：±1%

钢丝绳震摆幅限值：≤10mm

准确度：限损伤实时检出率：100% （损伤量值达到钢丝绳有效金属截面积的10%以上）

严重损伤实时检出率：100% （损伤量值达到钢丝绳有效金属截面积的8%～10%）

偏重损伤实时检出率：100%（损伤量值达到钢丝绳有效金属截面积的6%～8%）

中度损伤实时检出率：＞98% （损伤量值达到钢丝绳有效金属截面积的4%～6%）

轻度损伤实时检出率：＞90% （损伤量值达到钢丝绳有效金属截面积的2%～4%）

轻微损伤实时检出率：＞75% （损伤量值不到钢丝绳有效金属截面积的2%）

检测钢丝绳绳径范围：φ16～60mm

检测钢丝绳绳速范围：0～20 m/s

信号传输距离：网线允许距离80m；光纤允许距离40km.

检测装置过绳尺寸：＜φ175mm x1200mm

探头工作环境温度：-20℃～55℃

探头防尘防水等级：IP67

b.系统功能：

实时检测曲线显示功能；

实时超限声光报警功能；

损伤数据统计分析功能；

钢丝绳的损伤变化趋势分析功能；

检测报告打印功能；

专家评估后台及自学习功能；

系统故障自诊断功能；

远程接管调试维护功能。

上图为猴车钢丝绳在线实时自动监测监测系统运行界面及监测分析报告内容。

通过采取以上的安全安全保护及措施以后，有效的保障了矿井架空乘人装置运行安全，近年来未出现任何设备故障及人身伤害事故，受到了煤矿监管部门的认可和矿工的肯定，为矿井的安全生产提供了有力的保障。

结束语

通过对架空乘人装置前期运行存在的安全保护功能不足分析，进行深入研究摸索创新，完善管理制度及措施，完善缺失的保护装置及设施，切实保障了安全运行，对矿井人员的安全运输具有十分重要的意义。随着科技的不断进步发展，将会出现更优良的改进方案和防护措施，使得架空乘人装置运行更加安全，功能更加强大，维护更加轻松，为矿井的发展做出更大的贡献。