PDF《矿山运输机械的安全装备研究》

第2卷第7期2007 年7月480 矿山运输机械的安全装备研究 葛世荣,张德坤,朱真才,刘金龙,李允旺 (中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州 221116) 摘要:矿山机械运行中发生的安全事故列煤矿生产事故的第四位,其中运输机械发生的事故占多数,因而有 效预防遏制矿山机械的重大事故对于改善煤矿安全生产形势具有重要意义.

本文针对矿井提升机制动器故障预 防以及过卷墩罐事故、带式输送机打滑和断带事故、斜井提升矿车失控跑车事故的防控装备进行了研究,对煤 矿救灾机器人进行了介绍. 关键词:矿山机械工程;

事故预防;

安全保护装备;

矿山可靠性;

故障机理 中图分类号:TD5 文献标识码:A 文章编号:1673-7180(2007)07-0480-7

0 引言 在复杂地质条件和恶劣环境下,矿山机械安全 运行面临工况多变、载荷随机性大的严峻挑战.根据1994~2003 年全国煤矿事故的统计, 机电事故 在各种事故中居第

4 位,运输事故占总事故数的 20%~30%.同时,机电事故还是引起瓦斯爆炸等重 大事故的一个重要因素,煤矿井下由于电火花引起 的瓦斯爆炸事故占瓦斯爆炸事故总数的 40%~45%. 煤矿机电事故死亡人数平均占总事故死亡人数的 2.14%.因此,采取有效促使遏制煤矿机电事故、尤 其是运输事故,对于改变煤矿安全生产面貌、保障 生产能力具有重要意义.

1 矿井提升安全保护装备研究 矿井提升系统是煤矿井下与地面沟通人员、材 料的咽喉要道.实际运行中,由于司机操作失误、 制动器零件故障、电器控制失灵等原因,时常发生 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.以前,没有 可用于制止制动器失效事故的措施,过卷容器靠罐 道上安装的楔形木罐道实现缓冲制动,靠井架上设 置刚性防撞梁防止容器上冲,存在缓冲能力小、性 能不稳定、事故占用时间长等问题,因此提升机运 行的过卷事故时常发生,严重影响矿井正常生产. 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,它包括制动器补偿保护装 置、高可靠性液压站、多盘式摩擦缓冲装置、弹性 承接缓冲装置、弹性防撞缓冲托罐装置,形成由制 动保护、井底托罐、井口缓冲三道安全保护环节. 1.1 制动器后备保护装置研究 1.1.1 补偿制动器设计 双作用油缸原理的补偿制动器结构设计如图

1 所示.它由闸瓦、筒体、碟形弹簧、双作用油缸、 基座等部件组成.前油腔 A 是正常定位停车制动的 控制油腔, 后油腔 B 是事故情况下的补偿增压油腔. 当检测到提升机制动力矩不足的情况时,前油腔 A 回油,启动控制阀将液压站蓄压器内储存的压力油 注入后油腔 B,压力油正向推动活塞而带动筒体向 闸瓦施加补偿正压力,从而产生补偿制动力矩.补 偿制动力矩与碟形弹簧制动力矩相叠加,增加提升 机摩擦制动力矩而达到安全刹车的目的. 1.1.2 高可靠性液压站设计 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.它采用了电液比例 溢流阀的调压功能,把老式液压站的十字弹簧式调 压装置改成电液比例溢流阀调压装置,具有调压线 性度好、调压稳定的优点.设计了双路回油保护功 能,在紧急制动时,为了防止回油管路不畅或堵塞, 在原有的回油管上又并联了一条回油管路,提高了 紧急制动的可靠性.增加了残压保护功能,在系统 残压过高时,能够实现安全制动,提高了系统的制 中国科技论文在线 SCIENCEPAPER ONLINE 第2卷第7期2007 年7月481 中国科技论文在线 SCIENCEPAPER ONLINE 动可靠性.设置了电磁阀故障监测功能,对每一个 电磁阀的阀芯都安装监测传感器,当电磁阀出现故 障时,能够报警并显示发生故障的电磁阀,给维修 带来了极大的方便,同时实施安全制动.采用 PLC 控制,整个液压站的电控部分采用 PLC 控制器,提 高电控系统的可靠性. 图1补偿制动器结构图 1.2 过卷过放缓冲保护装置研究 1.2.1 多盘式摩擦缓冲器设计 多盘式摩擦缓冲器是为过卷容器提供稳定强大 的缓冲力而设计,它包括碟形弹簧、内制动盘、外 制动盘、摩擦片、调力盘、中心轴、转动卷筒、钢 丝绳、安装底座和保护罩等,如图