http://www.paper.edu.cn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）E-mail：zapliu98@yahoo.com.cn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）07－0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、保障生产能力具有主要意义。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-http://www.paper.edu.cn图1补偿制动器结构图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。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2所示。内制动盘两侧端面镶嵌摩擦片，并且通过中心轴与基座固定连接；外制动盘由碳钢制造，与卷筒连接成为转动体，卷筒缠绕缓冲钢丝绳。内置碟形弹簧的压缩力在内外制动盘之间产生平面接触正压力，当过卷冲撞容器拉动卷筒缠绕的钢丝绳时，卷筒转动使内外制动盘之间发生滑动摩擦，由此产生摩擦制动力矩而使钢丝绳具有稳定的缓冲制动力。缓冲器的保护罩使摩擦副封闭，避免矿井淋水、粉尘对摩擦副性能的影响，保证了缓冲制动的可靠性。-2-http://www.paper.edu.cn图2多盘式摩