翟建财

(潞安集团 山西潞阳煤炭投资经营管理有限公司，山西 晋中 045400)

斜巷运输在矿山生产中难以避免，但由于巷道存在一定角度，因而斜巷运输中受到各种因素影响，容易出现跑车事故，斜巷运输能否安全运行直接关系着矿井运输系统的安全[1-3]。《煤矿安全规程》中对斜巷运行系统中应有的防护措施也进行过明确规定。文中以山西某矿1806斜巷为工程背景，针对斜巷运输现状对运行防护系统进行改进，实现跑车防护装置、绞车控制联机运行，从而在一定程度上提升了矿井斜井运输安全保障能力。

1 斜巷运输概述

1806斜巷主要服务于+850 m水平，担负矸石、材料运输任务，斜巷倾角为10°，长度为360 m，考虑到巷道围岩控制需要，挖掘的绞车房空间较小，运输采用的JYB型液压绞车，滚筒直径800 mm。在斜巷运输上平台布置有1道防跑车拦车杠，并在斜巷内每间距200 m布置1道摆杆式防跑车装置。若斜巷运输出现跑车时，矿车先撞击到摆杆下端，由于摆杆受到较大的冲击作用导致钢丝绳销轴掉落，从而使得摆杆下方安装的防护栏掉落，起到挡车作用，具体见图1。

巷道内布置的防跑车装置与绞车联动通过人工控制方式实现，当矿车通过时需要安排专人控制跑车防治装置，从而在一定程度上降低了斜巷运输效率。具体在斜巷内采用矿井自制的防跑车装置存在问题为[4-5]：

1) 灵敏度低。当斜巷内出现跑车事故时，摆杆动作时有时不能实现闭锁插销掉落，从而造成防护栏无法掉落，不能及时、精准拦截矿车。同时车辆正常通行时会撞击到摆杆，可能会造成摆杆误动作，需要安排专人进行处理；

2) 保护强度不足。由于在斜巷内仅依靠掉落的防护栏来阻挡矿车，有时会出现矿车阻挡不牢的问题，甚至不能有效拦截，造成跑车事故扩大化。

图1 跑车防护装置布置示意

2 联机控制分析

2.1 联机方案确定

传统跑车防护装置与绞车联动通过编码器实现，具体是通过光电轴编码器实现绞车运行方向及运行速度判定，从而实现跑车防护装置与绞车间的相互配合，见图2。但是此种方式多是应用在滚筒直径在1 600 mm及以上的绞车上。由于在1806斜巷内布置的绞车滚筒直径仅为800 mm，采用编码器来实现绞车与跑车防护装置间联动显然不满足要求[6]。

为了实现绞车与跑车防护装置间联动，只需寻找一种可以监测绞车滚筒运行的距离传感器来代替传统的光电编码传感器即可，通过监测绞车滚筒运转方向、速度及圈数即可判定矿车所处位置、实现绞车与跑车防护装置间联动。霍尔传感器是工业领域中常用的传感器、具有适用性强、测量精度高等优点，因此，文中提出采用霍尔传感器来监测绞车运行[7]。具体现场应用方案为：

在1806斜巷内采用JD型绞车，根据绞车结构特点选择将双线制霍尔传感器(GL-GUH12型)置于绞车运通与电动机相连一侧，并通过电缆与PLC控制器连接，PLC接收来自于双线制霍尔传感器监测数据，从而判定绞车运行状态以及矿车位置，实现跑车防护装置与绞车间联动。具体双线制霍尔传感器安装位置见图3。

图3 霍尔传感器布置示意

2.2跑车防护装置更换

将原有的矿井自制的防跑车装置更换为ZDC30.25液压自跑车防护装置，并与绞车联动，当绞车供电后ZDC30.25跑车防护装置开始工作；绞车断电后ZDC30.25跑车防护装置停机运行。ZDC30.25跑车防护装置通电开始运行后，根据双线制霍尔传感器监测到的绞车矿车位置ZDC30.25跑车防护装置会自动判定是否需要将档车栏下方，具体为：

1) 当绞车处于下行运行状态时，ZDC30.25跑车防护装置挡车栏处于常闭状态，当矿车下行至与ZDC30.25跑车防护装置相距20 m位置时PLC控制器控制防护装置电机完成升栏操作；当绞车通过ZDC30.25跑车防护装置10 m后PLC控制器控制防护装置电机完成降栏操作，跑车防护装置处于常闭状态。

2) 当矿车溜车、跑车时，PLC控制器通过缓冲式挡车栏进行拦截，避免事故扩大。当有多个跑车防护装置时，PLC控制器通过串联方式通信，从而降低井下信号电缆铺设长度。在绞车房旁布置的集中控制显示屏可以显示各跑车防护装置、矿车运行情况。具体采用的ZDC30.25跑车防护装置技术参数见表1。

表1 跑车防护装置技术参数

2.3绞车与跑车防护装置联动控制

将斜巷内布置的跑车防护装置改造为ZDC30.25型，通过双线型霍尔传感器(GL-GUH12)对绞车运行状态进行监控，PLC控制器通过监控到的绞车运行情况控制跑车防护装置运行，具体的联动控制系统结构见图4。硬件结构包括有通信模块、PLC，通信采用现场总线方式。

图4 联机控制结构

3 联机控制应用特点

1) 通过绞车与跑车防护装置联动，可以根据不同情况选择不同的控制方式，具体有手动、自动、提人、提物等不同操控方式，可根据具体需要进行选择；在显示屏上可以显示挡车栏状态以及矿车位置，同时联通控制系统还具备故障警报、故障自动监测等功能。

2) 采用的双线制霍尔传感器抗干扰能力强、测量精度高，可显著提升绞车运行监测效果；采用自动防跑车装置(ZDC30-2.5)具有可靠性强、控制精度高等优点；通过PLC控制器将时间、速度控制精度提升至1 ms、0.01 m/s，显著提升了联动控制系统的控制能力；显示屏可以显示挡车栏运行状态，提升矿车拦截效率。

3) 通过采用柔性挡车技术，使用新型柔性挡车栏、缓冲器且缓冲力度可根据需要调整，可根据使用环境调整缓冲器缓冲力。在挡车装置上配备脱扣装置，可以避免跑车拦截时挡车装置损失，提高使用时限。

4 结 语

1) 在斜巷内对跑车防护装置、绞车进行联机控制，提高了斜巷运输安全性，同时绞车过跑车防护装置时实现自动控制，降低了运行人员劳动强度；采用的联机控制系统具有自动操控精度、自动化程度高等特点，故障率低。

2) PLC控制器采用动态处理程序对霍尔传感器监测到的绞车进行校对，并根据监测结果控制自动防跑车装置(ZDC30-2.5)运行。在具体使用过程中应避免由于绞车滚筒受污染而造成霍尔传感器监测精度降低问题。