水平转弯连续运输大坡度架空乘人装置、间隔15米自动控制零速度上下车装置、拉线保护装置技术革新及其应用
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【摘 要】本文叙述龙固煤矿在用架空乘人装置原理，使用要求及其使用过程中存在的问题，从而体现水平转弯连续运输大坡度架空乘人装置、间隔15米自动控制零速度上下车装置、拉线保护装置的技术革新及其使用特点。改造后水平转弯连续运输大坡度架空乘人装置、间隔15米自动控制零速度上下车装置、拉线保护装置在其设备上使用效果良好，确保了架空乘人装置的安全运行，提高了矿井斜巷运输的安全系数。
【关键词】架空乘人装置原理；使用缺陷；革新原理；使用方法
0 引言
煤矿架空乘人装置，是煤矿井下辅助运输设备，主要是运关人员上下斜面井或平巷之用。它主要由由驱动装置、托绳装置、乘人装置、尾轮装置、张紧装置、安全保护装置及电控装置等组成。乘人装置钢丝绳运行速度低，乘人离地不高，具有运行安全可靠、人员上下方便、随到随行、不需等待、一次性投入低、动力消耗小、操作简单、便于维护、工作有员少和运送效率高等特点，是一种新型的现代化煤矿井下人员输送设备。
1 立项依据
1.1 国内外现状、水平和发展趋势
地下煤矿不断向深处开采，实现人员机械化运输对于减轻井下职工的体力消耗节省上下班路途时间和矿井安全生产有着重大的意义。随着当代采矿技术的不断发展，在煤矿斜井中机械运人装置的要求在不断提高，除了能够实现高可靠性机械运人的基本功能以外，还要求适应矿井不同的巷道布局形式，如：上下变坡和左右拐弯。
国内煤矿机械运人装置的发展状况：
1.1.1 采用斜巷人车提升人员。斜巷人车系统结构复杂，设备投资大，所需辅助设备，操作人员和维修人员多，使用维护费用高。对于存在物料，人员混合运输的情况下，人车和其他车辆交替运输，运输效率低，可靠性差。
1.1.2 采用架空乘人装置。架空乘人装置广泛采用固定吊椅，能够使用于倾角30度以下的巷道，具有结构简单，价格低廉的特点，但在国内固定抱索器乘人装置在市场应用中最多只能拐过小于4度的水平拐弯，对于再大的拐弯则无法实现。部分矿井使用活动抱索器，能够实现高速（1.5-2.5米/秒）运输，同时也有个别实现过45度的水平拐弯，但同时≥18度倾角的大坡度巷道还无法实现。
国外煤矿架空乘人装置的发展状况：
国外发达国家的架空乘人装置种类比较齐全，技术成熟，运行程度高，安全保护完善，能够长距离高度运输人员，但无大坡度水平拐弯技术。进口架空乘人装置多采用液压传动方式，系统复杂，对维护人员要求高。进口设备购置费用高，配件依赖进口并且价格昂贵，初期投资和维护费用高，难以在国内广泛使用。
2 使用环境条件
2.1 隔爆型乘人装置工作时，周围空气中瓦斯、煤尘等不应超过《煤矿安全规程》中规定的浓度。
2.2 乘人装置应安装在空气温度0℃～40℃、相对湿度不大于85%（环境温度为20℃±5℃时），海拔高度不超过1000m的巷道内，应能防止液体浸入电器内部，无剧烈震动、颠簸、无腐蚀性气体的环境中工作。
2.3 当海拔高度超过1000m时，需要考虑到空气冷动作作和介电强度的下降，选用的电气设备应根据制造厂和用户的协议进行设计和使用。
3 结构特征与工作原理
乘人装置的工作原理是将钢丝绳在驱动轮、托（压）绳轮和尾轮上，并经没有重外锤的张紧装置拉紧后，由驱动装置的电动机输出动力带动减速机上的驱动轮和钢丝绳作循环无极运行，吊椅则通过抱索器与钢丝绳抱紧在运行的钢丝绳上，随钢丝绳上行或下行，从而实现输送矿工的目的。其中钢丝绳通过尾部张紧装置张紧后，以维持钢丝绳的托绳轮之间挠度和张力。
4 技术革新内容和目标
4.1 技术革新的目的、意义
通过采集相关资料、数据，在吸收和借鉴国内外相关最新技术的基础上开发，研制“国产化“的水平转弯连续运输大坡度架空乘人装置、间隔15米自动控制零速度上下车装置和拉线保护装置，实现安全，高效的人员运输是非常必要的。根据龙固煤矿巷道条件，研制，开发水平转弯连续运输大坡度架空乘人装置、间隔15米自动控制零速度上下车装置和拉线保护装置，具有普遍性的重大现实意义。
4.2 技术革新主要内容、目标及关键技术（见图1）
4.2.1 研制架空乘人装置水平转弯连续运输装置，在1.0-1.2m/s速度下实现水平转弯连续运输。
4.2.2 研制间隔15米自动控制零速度上下车装置，实现乘员静止上下车，自动控制乘坐人员之间15米的距离，保证上下车的本质安全。
4.2.3 研制拉线保护装置，降低原拉线高度，使乘坐人员操作方便，拉线滑动不受阻力，保障人员安全。
4.2.4 全面设置架空乘人装置机械和电气安全保护，保证架空乘人装置运行安全可靠；实时显示系统主要运行参数，完整记录设备和保护装置数据。
4.2.5 实现架空乘人装置特殊点的监控。
4.2.6 优化架空乘人装置系统绳轮结构，有效降低运行噪声；选用合理的轮衬材料，有效减轻对钢丝绳的磨损，提高钢丝绳的使用寿命。
4.2.7 采用PLC控制技术实现设备运行参数的显示及系统的信息化管理。
4.2.8 系统的安装设计。
本项目研究关键在于：
（1）实现水平转弯巷道的连续运输，同时满足21度大倾角上下运行正常。
（2）实现间隔15米自动控制零速度零速度上下车装置。
（3）实现拉线保护装置，保障人员安全。
研制目标：
（1）架空乘人装置满足21度大倾角斜坡巷道水平转弯连续运输的要求。
（2）研制架空乘人装置“间隔15米自动控制零速度零速度上下车装置“，并达到本质安全。
（3）研制拉线保护装置，降低原拉线高度，使乘坐人员操作方便，拉线滑动不受阻力，保障人员安全。
（4）架空乘人装置安全防护措施要齐全并且灵敏可靠，主机能够实时显示系统的运行状态。
（5）完善架空乘人装置转弯处自动保护功能。
（6）优化架空乘人装置托，压绳轮结构，选用合理的耐磨轮衬以有效降低运行噪声，保持系统平稳运行，减小钢丝绳磨损，尽最大可能延长刚丝绳的使用寿命。
4.3 主要技术指标或经济指标
5 本项目达到的技术水平及市场前景
通过“水平转弯连续运输大坡度架空乘人装置、间隔15米自动控制零速度上下车装置和拉线保护装置”，项目的实施，在以下方面取得突破：
（1）实现架空乘人装置水平转弯巷道的人员无辅助动力连续运输。
（2）驱动装置作为机械传动，防爆软起动，软停车。驱动装置设置告诉工作制动和末级安全制动，保证了制动的可靠性。
（3）配备各种安全保护装置，除具备过流，欠压，缺相保护和沿途急停，重锤限位等功能外，还具备保护项目显示，故障显示，速度显示和抓、要运行参数显示，方便操作人员随时了解，掌握设备运行情况。
（4）设计间隔15米自动控制零速度上下车装置，研制了易行可靠的结构，实现、乘员静止上下车，自动控制乘坐人员之间15米的距离；设计拉线保护装置，利用架空乘人装置两端托绳轮主梁下端丝孔固定圆形环，降低原拉线高度，使乘坐人员操作方便，拉线滑动不受阻力，保障人员安全；设计“水平转弯连续运输大坡度架空乘人装置“的研制成功，表明我国架空乘人装置的发展水平又取得了突破，必将在矿井高效，安全运送人员上起到巨大的推动作用，对架空乘人装置在复杂煤矿巷道内的广泛应用奠定了基础，为架空乘人装置在煤矿井下网络化使用提供了技术途径，对降低工人的劳动强度，改善工作环境，具有非常重要的现实意义。同时为《煤矿安全规程》有关乘人装置相关规定的修改和完善提供了事实基础。所以，本项目的实施具有广泛的经济效益和社会效益以及很好的推广应用前景。
6 结语
水平转弯连续运输大坡度架空乘人装置、间隔15米自动控制零速度上下车装置和拉线保护装置使用经济和社会效益及测算依据。水平转弯连续运输大坡度架空乘人装置、间隔15米自动控制零速度上下车装置和拉线保护装置的制作部分是利用井下回收的废旧材料制作，既减少了材料投入，又为矿井节省了材料费，同时又作为一项技术革新项目上报公司，为矿井增加了新亮点。