付李刚

（霍州煤电集团有限责任公司，山西 霍州 031400）

引言

无轨胶轮车作为煤矿重要辅助运输工具，具有运输灵敏度高、运输能力大、速度快等优点。无轨胶轮车主要适用于平硐开拓或斜井开拓的矿井中，但是在实际应用中发现，当斜井坡度大于8°时无轨胶轮车下山运输时很容易出现刹车失灵现象，容易造成撞车事故，而传统煤矿对斜井拐弯或角度较大区域安装防撞条进行阻车，虽然防撞条在一定程度上可降低胶轮车损坏程度，但是无法从根本上降低无轨胶轮车速度，达不到预期的阻车效果。本文以三交河煤矿主斜井为研究对象，在斜井段安装了一套胶轮车感应防撞装置，确保煤矿辅助运输安全。

1 三交河煤矿主斜井概述

霍州煤电三交河煤矿主斜井设计长度为2 700 m，斜井设计坡度为-7°42′，巷道为半圆拱形，巷道宽度为5.2 m，高度为4.5 m，巷道采用WqC型无轨胶轮车运输，包括人员运输及物料运输，井下煤矸采用带式输送机井下运输。由于主斜井坡度较大，为了降低无轨胶轮车速度，方便车辆避让、掉头，在巷道1 200 m、2 400 m段设置为平巷段，平巷长度为30 m。但是在煤矿实际辅助运输过程中，由于倾斜段运距长，导致无轨绞车出现超速现象，实测在倾斜段平均时速达55 km/h，导致容易出现刹车失灵现象，而三交河煤矿在斜井每隔50 m安装一对橡胶防撞装置防止撞车事故。但是在实际辅助运输过程中发现，传统防撞条起不到有效的防撞效果。通过数据统计发现，2020—2021年全年三交河煤矿共计发生6起无轨胶轮车撞车事故，造成经济损失达31.2万元，严重威胁着煤矿辅助运输安全[1-2]。

2 无轨胶轮车自动防撞装置应用

2无轨胶轮车感应防撞装置结构及工作原理

2.1 感应防撞装置结构

为了解决传统防撞条阻车效果差、自动化水平低等技术难题，三交河煤矿决定在主斜井安装无轨胶轮车自动防撞装置。

1）三交河煤矿主斜井安装的无轨胶轮车自动防撞装置主要由液压伸缩有光、固定梁、滑轮、牵引链、弹性防撞梁、传感器、PLC控制器、速度监测器、立柱等部分组成，如图1所示。

图1 无轨胶轮车自动防撞装置结构示意图

2）立柱采用11号工字钢梁焊制而成，立柱长度为4.5 m，立柱与巷帮之间采用锚杆进行固定，固定梁长度为5.2 m，固定梁与立柱之间采用卡缆进行固定。

3）液压伸缩油缸共计两个，分别安装在巷道两侧底板上，并采用地锚进行固定，伸缩油缸内部电控液阀与PLC控制器连接，伸缩油缸上的伸缩杆与牵引链连接，伸缩油缸最大张拉行程为2.5 m。

4）两个滑轮安装在固定梁下方，距固定梁间距为0.4 m，两个滑轮安装距离为2.2 m，滑轮通过牵引链与液压伸缩油缸进行连接。

5）两根牵引链两端固定安装弹性防撞梁，共计三根，每根防撞梁长度为3.2 m，防撞梁主要为聚氨酯弹性材质，相邻两根防撞梁间距为0.5 m。防撞梁可通过两根牵引链自由伸缩，在最下一根防撞梁上安装传感器并与控制器进行连接。

6）速度监测仪主要包括红外线发射器、接收器、处理器等部分，该装置主要安装在立柱上，处理器与PLC控制器连接，该装置主要利用红外线发射与接收之间时间差，计算出无轨胶轮车行驶速度。

2.2 装置工作原理

1）正常状态下自动防撞装置中的液压伸缩油缸处于伸缩状态，此时通过牵引链将弹性防撞梁收起，收起后防撞梁距顶板间距为2.5 m。

2）车辆超速失控时，安装在立柱上的速度监测仪及时检测车辆行驶速度，当检测车辆行驶速度达50 km/h时，速度监测仪中的处理器及时对数据信号进行处理，并将数据信号发送至PLC控制内。

3）PLC控制器接收信号后及时对液压伸缩油缸内的电控液压阀发出启动指令，电控液压接收指令后对油缸进行供液，电控液阀供电电压为36 V。液压伸缩油缸在液压作用下伸缩杆伸出，伸缩杆伸出过程中通过牵引链逐渐放下弹性防撞梁。

4）当防撞梁下放至距底板间距为1.2 m时，防撞梁上的传感器与限位槽上的限位器接触后，传感器及时将信号发送至PLC控制器，控制器接收信号及时发出指令关闭伸缩油缸电磁阀，此时伸缩杆停止运动，防撞梁停止下放。

5）当装置中速度监测仪未检测到车辆，或者车辆行驶速度低于30 km/h时，速度监测仪中的处理器再次将信号发送至PLC控制器内，控制器接收信号后关闭液压伸缩油缸中的电控液阀，伸缩杆复位收回，在复位过程中通过牵引链、滑轮带动防撞梁上升收起。

3 自动防撞装置优缺点及实际应用效果

3.1 装置优点

1）结构简单。自动防撞装置结构相对简单，整套装置制造成本费用不足0.56万元，装置在使用过程中故障率低，且该装置便于操作维护。

2）自动化水平高。该装置利用速度监测仪监测行驶车辆速度，利用PLC控制器对装置进行控制，实现自动阻车的目的，整个过程中无需人工干预，装置阻车自动化水平高，实现了全天候无人值守的目的。

3）防撞效果好。传统防撞条安装在巷帮上，当车辆超速失控时，车辆车头左右侧先进行碰撞，导致车辆人员很容易受伤，而且传统防撞条防撞效果差；而采用弹性防撞梁进行阻车时，直接对整个车头进行防撞，而且可吸收车辆动能，提高了车辆防撞效果。

4）实用性强。该装置不仅可用于煤矿井下，而且还可用于地面运输、化工、桥梁隧道等领域中，具有较强的应用背景，实用性强，应用区域广。

3.2 装置缺点

由于弹性防撞梁长期在井下阻车，局部变形，降低了阻车效果，需定期对防撞梁进行维护，严重变形的需及时更换。由于巷道内粉尘浓度大，导致速度监测仪出现监测失稳现象，影响着系统稳定运行[3-4]。

3.3 实际应用效果分析

三交河煤矿主斜井每隔500 m安装一套自动防撞装置，巷道内共计安装5套，2021年2月开始安装，2021年3月底验收完成并投入使用，截至2021年12月，通过9个月实际应用效果来看，在此期间主斜井共计出现7起无轨胶轮车超速现象，该装置共计成功阻车7次，未发生一起因阻车装置失效导致的无轨胶轮车撞车、人员伤亡事故，全年撞车事故率降低了4%，设备维修费用减少了30余万元。

4 结语

霍州煤电集团有限责任公司三交河煤矿针对主斜井前期防撞装置在实际应用中主要存在的问题，根据井下辅助运输现状，决定在主斜井安装若干套无轨胶轮车自动防撞装置，通过实际应用效果来看，该装置具有自动化水平高、保护动作灵敏可靠以及阻车效果好等优点，该装置投入使用后有效降低了主斜井因无轨胶轮车刹车失灵导致的撞车事故率，保证了煤矿辅助运输安全，取得了显著应用成效。