矿山运输机械的安全装备研究

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【摘要】矿山运输机械的安全关系到劳动者的生命安全，本文对当前我国矿山运输机械安全技术的现状做了简单的阐述，然后对该类设备的安全装备进行了简单的研究。

【关键词】矿山运输机械安全装备

中图分类号：TH22文献标识码： A 文章编号：

随着采矿工业机械化程度的提高，特别是大型和重型机械进入采矿场所，安全隐患对其操作和周围人员伤害的可能性也在增大，需要做好矿山运输机械的安全装备的工作。

一、我国矿山机械安全技术的现状

1、矿山机械设备的装备水平参差不齐

我国矿山机械设备的装备水平参差不齐。现役生产矿井大体可以分为4类：①老矿及改扩建矿；②现代化矿井；③大型(超大型)现代矿井；④乡镇中小型矿井。

（1）老矿及改扩建矿多建于解放初期，有的甚至是解放前期，由于资金和企业观念上的问题，仍然保留着建井初期的装备，设备非常落后，安全设计欠缺，虽然进行过一些技术改造仍无法满足安全生产的要求；

（2）现代化矿井大多建于20世纪80年代中、后期，广泛采用了当时较为先进的综采机械，其中国产设备占了主导地位，完全采用国产装备的高产高效工作面不断涌现，机电一体化在矿山机械设备上逐步实现；

（3）大型、超大型矿井是近年来出现的，普遍引进了国外先进的综采设备；

（4）在我国现有的生产矿山中约70%左右是乡镇中、小型矿山，几乎都由个人承包经营，生产条件简陋，生产方式原始，普遍没有综采机械。

2、矿山机械的研发和生产能力不断增强

经过二十几年的研究、开发，我国的交流电牵引采掘机已逐步走向成熟，掘进机从轻型发展到了中、重型，切割对象从煤拓展到了岩石，长距离的带式输送机的质量也有了很大的提高。多数国产设备也已经有了在线检测和实时监控，安全性大为提高。

二、矿山运输机械的安全装备

1、矿井提升安全保护装备研究

矿井提升系统，包括立井、斜井、运输，是井上、井下人员及材料上通下达的咽喉部位。在矿业生产中，矿井提升（运输）事故易发，据统计，2005年国有煤矿工亡职工中，因提升（运输）事故死亡者占总数的13.2%；如：制动器刹车失效事故，导致提升容器过卷过放和断绳坠落，这种危害性事故对提升机井筒装备破坏严重，影响生产时间长，经济损失很大，且此类事故涉及面广、易发，严重制约生产、威胁安全。因此，加强矿井提升安全保护，完善相关技术与装备，对安全生产工作意义重大。根据系统可靠性理论，矿井提升机的安全保护需要构建整体联动保护技术，它包括高可靠性液压站、制动器补偿保护装置、多盘式摩擦缓冲装置、弹性防撞缓冲托罐装置，斜井提升防跑车实时捕捉装置，形成由制动保护、井底托罐和井口缓冲三道安全保护环节。

（1）高可靠性液压站，该液压站采用可靠性原理进行设计，满足提升机的工作制动、安全制动和调绳等功能要求，使提升机制动器的故障率大为降低。它设计了双路回油保护功能，采用了PLC控制和电液比例溢流阀调压装置，增加了残压保护功能，设置了电磁阀故障监测功能。此液压站可满足在紧急制动时，防止回油管路不畅或堵塞，提高紧急制动的可靠性。

（2）补偿制动器是采用 双作用油缸原理，由闸瓦、简体、碟形弹簧、双作用油缸、基座等部件组成。

（3）多盘式摩擦缓冲装置由内制动盘、外制动盘、调力盘、转动卷筒、钢丝绳和保护罩等组成，它的设计是为了给过卷容器提供稳定强大的缓冲力。内制动盘通过中心轴与基座固定连接，并且两侧端面镶嵌摩擦片。外制动盘的制作材料是碳钢，它与卷筒连接成为转动体，并且卷筒缠绕缓冲钢丝绳。缓冲器的保护罩保证了缓冲制动的可靠性，使摩擦副封闭，避免了矿井淋水、粉尘对摩擦副性能的影响。因此，在井底的上口位置安装多盘式摩擦缓冲装置，可防止井底水窝潮湿、沉积废料的损害，让其使用的可靠性得到很好的保证。

（4）弹性防撞缓冲托罐装置包括橡胶弹簧、防撞梁、弹簧悬挂装置、摆动式托爪、限位销轴、复位弹簧等部件。当过卷上冲容器与防撞梁的橡胶弹簧碰撞后，就会被限位卡住，从而防止过卷容器冲出井架。如果提升钢丝绳受冲击断开，坠落容器将被托罐装置的摆动托爪承接，弹簧悬挂装置便将其冲击动量吸收，从而实现缓冲防坠托罐，达到减轻冲击载荷和防止容器坠落的安全保护目的。

（5）斜井提升防跑车实时捕捉装置是矿山运输的重要部分，它对矿山的安全和效益有重大影响。而斜井提升跑车却是生产矿井运输中最为严重的事故。

目前，矿山使用的防跑车装置种类很多，但它们都存在无法实现实时捕捉过速矿车、误动作多的问题。因此根据需求研制了能够实时捕捉失控矿车的新型防跑车装置，它主要包括钢丝绳抓捕机构、钢丝绳和缓冲装置三部分。抓捕机构的底座安装在专门设计的捕捉车上；钢丝绳则穿过抓捕机构上的钢丝绳导向滑轮；斜井的最上端用来安装缓冲装置，然后令其和钢丝绳相连接，在斜井绞车的轨道上铺设钢丝绳，使其从缓冲装置到井底。在矿车正常运行时，钢丝绳可以从该间隙中通过，一旦绞车出现断绳事故，抓捕机构上的滑轮在弹簧力的作用下立即回收，闭合楔形机构，夹紧钢丝绳，而且越夹越紧。抓捕机构抓住钢丝绳后会继续向下冲击，钢丝绳在摩擦式缓冲装置的作用下会缓冲其冲击力。

2 、井下电机车摩擦牵引的可靠性研究

井下电机车以车轮与钢轨之间的摩擦作用牵引矿车，因此轮轨摩擦系数过低及其对环境的敏感变化将会使现有电机车牵引能力得不到充分利用，从而浪费了电机车的运输能力。因此研究增大轮轨摩擦系数、减少轮轨磨损的新技术和新材料对矿山轨道机车运输具有非常深远的意义。 所以研发一种新电车，此电车由复合材料轮箍、钢轮芯、定位盘、压紧螺栓等组成。复合材料轮箍镶套在钢制轮芯外缘，形成复合材料踏面与钢轮芯组合一体的复合车轮。定位盘上的止口与钢轮芯导向面之间为间隙配合；复合轮箍与钢轮芯之间采用锥面过盈联接；压紧螺栓旋进时，定位盘压紧复合轮箍，使复合轮箍在钢轮芯外锥面上胀紧；锁定螺栓对复合轮箍定位，防止复合轮箍切向错动。复合轮箍磨损更换时，将定位盘拆下，从锁定螺栓孔反推轮箍，即可拆下复合轮箍。钢轮芯用现有的钢车轮材料制造，复合材料轮箍用专门的复合材料制造。

3、矿山带式输送机安全保护装备

带式输送机以其具有长距离连续运输，运行可靠和易于实现自动化等特点成为地面和井下原矿的主要运输设备，其地位在矿山行业中举足轻重。随着地下矿山生产不断向集约化方向发展，矿井胶带输送机朝着距离远、胶带宽、速度快、功率大的方向发展。软启动、软停机和节能问题就成为大型输送机的关键技术问题。目前国内外主要的软启动技术有以下几种：机械软启动技术，电机软启动技术，机电结合软启动技术等。由于电流变流体在电场作用下可在液态和固态之间进行转换，具有可逆、连续可控、控制简单、响应迅速和能耗低等特性。因此，利用电流变制动器与行星差动传动技术相结合技术，可以设计出电流变传动装置。液体粘性制动器的动、静摩擦片分别通过花键安装在内齿圈和机壳上。当软启动开始时，液体粘性制动器处于“分离”状态，内齿圈因减速器输出轴的负载较大而差动空转，因此电动机能够在轻载的状态下启动运行。当液体粘性制动器逐渐接合制动时，内齿圈将逐渐减速，而输出轴则加速，从而实现负载的软启动。与液偶合器相比，这种设计充分利用了电流变流体的特性，把电流变特性的多种良好性引入机械传动，使其具有体积紧凑、控制特性良好以及在正常工作时传动效率高的优点。

结束语

为了促进我国矿山机械安全科学的发展，尽快改善矿山机械装备的安全状况，减少与矿山机械设备有关的事故的发生，应该进一步开展机械故障诊断技术的研究，消化吸收国外先进的安全设计理论，建立矿山机械安全设计体系，进行矿山机械本质安全化设计，逐步提高矿山机械安全技术水平。

参考文献

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