煤礦井下斜井人車安全技術研究

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摘要：介紹了斜井人車的發展、組成及工作原理，闡述了煤礦井下斜井人車的安全技術現狀和安全要求，分析了斜井人車標準、設計、生產、使用、維護管理等方面存在的問題，結合煤礦井下作業環境的特殊要求，提出了斜井人車相關安全對策措施及建議，推動了煤礦新型輔助運輸設備的發展，進而改善煤礦井下輔助運輸的安全現狀。

關鍵詞：斜井運輸；斜井人車；異形軌；人車制動裝置；人車安全性

煤礦井下輔助運輸承擔著除煤炭運輸之外的各種運輸任務，斜井人車作為輔助運輸系統中的重要設備，在世界采礦業有著悠久的歷史，以其所需動力易于配套、操作容易、無帶電部件等優點，在煤礦井下得到廣泛應用。然而，由于受斜井人車系統本身固有特性、環境條件等影響，一旦出現部件故障或操作失誤，極易發生跑車、側翻等事故，造成重大人員傷亡和財產損失。

1斜井人車發展概況

斜井人車作為煤礦井下運輸人員的重要設備，在國內外有著60多年的使用和發展歷史。我國斜井人車起源于前蘇聯，在引進馬克尼插爪式人車的基礎上，20世紀60—70年代研制出“紅旗號”[1]及SR型系列斜井人車[2]，其后經過多次改進，形成目前的XRC型插爪式人車。20世紀70年代后，我國木材短缺比較嚴重，一些礦井開始普遍采用水泥軌枕和整體水泥道床，限制了插爪式人車的使用。另外，由于插爪式人車僅適用于傾角30°以下的斜井[3]，為了滿足煤礦井下的客觀需求，我國開始研究抱軌式人車，幾經革新改造后，形成現有的XRB型抱軌式人車，適用傾角達到10°～40°。

2斜井人車組成及工作原理

2.1斜井人車組成。我國斜井人車按安全制動方式分為插爪式和抱軌式2類[4]，其組成基本相同，主要由車體、制動裝置、牽引聯動裝置、支撐、限位和連接裝置、緩沖裝置、平道閉鎖裝置等組成。插爪式斜井人車示意圖如圖1，抱軌式斜井人車示意圖如圖2。2.2工作原理。插爪式與抱軌式斜井人車的工作原理基本相同，僅在制動裝置及組列方式上有所差異。斜井人車本身無動力，由提升機（絞車）拖動在斜井（巷）坡道上行駛。當列車下行時，以列車重力為動力，通過絞車牽引控制其運行速度；當列車上行時，以絞車為動力，通過鋼絲繩牽引列車主拉桿，各節車體的主拉桿通過牽引聯動裝置連成一體共同運行，牽引聯動裝置上的主彈簧在重力和牽引鋼絲繩的作用下，始終處于被壓縮狀態，如果牽引鋼絲繩突然斷裂，安裝在牽引聯動裝置上的主彈簧將儲存的能量迅速釋放出來，推動各節車的主拉桿相對車體向前運動打開剎車裝置，實現對列車的自動制動。如果自動制動失效，跟車工可通過手動操縱裝置，對斜井人車實施緊急制動。

3斜井人車安全技術現狀和主要安全要求

1）斜井人車技術現狀。目前，我國斜井人車技術仍停留在20世紀80年代的水平。近30年來，科研院所、生產企業等相關單位對斜井人車技術研究較少，雖然斜井人車相關標準幾經修訂，但對產品技術和性能要求基本沒有提高，致使斜井人車技術幾乎停滯不前，沒有實質的發展和進步。與前蘇聯產品相比，我國斜井人車缺少超速制動裝置、防脫軌機構等強制性要求。2）斜井人車的生產、銷售要求。生產企業必須取得斜井人車安全標志方可生產、銷售，未獲得安全標志的斜井人車不得在煤礦井下使用。3）斜井人車的使用環境及條件要求。①斜井人車巷道應照明良好，巷道斷面應符合《煤礦安全規程》[5]的要求，在使用人車的井巷內，必須設置使跟車工能在運行途中任何地點都能發送緊急停車信號的裝置，多水平運輸時，從各水平發出的信號必須有區別；②配套用提升機（絞車）、鋼絲繩應有安全標志，提升機（絞車）應具備2套制動閘，且電控的安全保護應符合《煤礦安全規程》的規定，鋼絲繩應滿足安全要求，并按規定定期檢查、保養和檢驗,配套用軌道鋪設要符合優良品等級要求，且定期清理,地輥必須保持潤滑良好；③斜井人車不可沿彎道進入水平巷道；④應為斜井人車安設庫房，甩在井口平道上的斜井人車，應放置在庫房內，北方寒冷地區還應設置暖庫房。3）斜井人車的使用維護管理要求。①煤礦用戶應根據自身特點，制定嚴格的規章制度，建立崗位責任制、斜井人車管理辦法以及人車使用、維修操作規程；②加強從業人員的業務培訓，提高其責任心和安全操作水平；③煤礦用戶必須貫徹執行《煤礦安全規程》中斜井人車運送人員的有關規定，使用中的斜井人車應每班進行1次靜止手動落閘試驗、每月進行1次靜止松繩落閘試驗、每年進行1次重載全速脫鉤試驗；必須保證運人車輛處于良好狀態，加強日常維護、定期檢修，確保車輛安全運行。

4斜井人車存在問題分析

1）斜井人車本身安全性低，安全保障程度差。①斜井人車發生斷繩、斷鏈跑車后，通過自動或手動機構啟動插爪或抱軌裝置動作來進行制動，一旦制動失效，乘車人員的人身安全就失去保證[6]，另外，由于車體強度不高，容易發生“漲肚”現象而造成人員傷害；②斜井人車制動裝置組成復雜，部件分散，失效點多，且自動與手動制動共用一套執行機構，不具備獨立的、雙線制結構，若執行機構出現問題時，整車便失去制動性能,目前，對制動裝置采用雙線式結構還存在很大困難；③斜井人車運行速度控制完全依靠提升機，本身沒有限速裝置，車內也未設任何個體安全防護裝置，一旦發生脫軌或跑車，車內沒有人身安全保障措施[7]。2）斜井人車系統組成復雜，受制因素較多，安全保障程度難以根本性提升。①斜井人車系統由人車、絞車、鋼絲繩、連接裝置、軌道、信號裝置、制動裝置等組成，系統組成復雜，任何配套設備、設施出現問題，都會影響到人車的安全運行；②斜井人車發生跑車時，插爪式人車的緊急制動效果受制于道基狀況（道木枕露出不得低于1/3），抱軌式人車制動與軌道鋪設質量有著密切關系[8]，而生產中道基、軌道均可能出現問題。3）斜井人車使用及維護管理要求較高，礦井管理水平不能完全適應這種要求。斜井人車的使用維護要求高、操作復雜，人車零部件的集成化低，可視度差；每天需檢查項目較多，人工落閘試驗后恢復不便；使用一段時間后落閘靈敏度降低，連接裝置潤滑不好。另外，煤礦用戶對斜井人車安全性、重要性認識普遍不高，管理不到位的現象普遍存在，這些都對人車維護管理提出了較高要求。4）斜井人車生產企業技術水平整體較低，產品同質化嚴重。目前，我國斜井人車生產企業不足10家，由于企業重視市場手段，而不加大創新投入，抄襲和模仿成為產品開發主流，各企業產品大同小異，產品同質化現象嚴重。而且市場競爭激烈，低價競標特征明顯，嚴重影響產品品質提升。在生產布局方面，基本沒有專業化的協作分工，產品的專業化配套能力差，沒有形成專業化的生產配套格局。5）標準規范落后，安全性、舒適性指標跟不上時展要求。斜井人車標準已經使用20余年，多次換版中技術要求基本沒有變化。MT388—2007《礦用斜井人車技術條件》標準[9]中，未對車體機械強度、防側翻性能、制動裝置的可靠性等做出規定。AQ2028—2010《礦山在用斜井人車安全性能檢驗規范》中規定的制動時間、制動減速度等與MT388—2007標準中不盡一致[10]?！睹旱V安全規程》中未對人車連接裝置、鐵軌規格、鐵軌安裝質量等配套設施做出規定。斜井人車高度普遍較低，上下車不方便。座椅空間狹窄，前后、左右間距較小，材質多為鐵板，乘坐不舒適，未體現以人為本，舒適性亟待提高。

5對策措施及建議

1）推廣應用新技術、新裝備，逐步限制直至最終淘汰普軌斜井人車在煤礦的使用。在總結經驗、完善保障措施的基礎上，推廣應用適合煤礦需要的高效輔助運輸設備，如架空乘人裝置、卡軌車等。同時，根據我國礦井類型和生產技術條件，繼續開發多品種、多系列運人的新型高效輔助運輸設備；在礦井和采區設計時要嚴格按照運輸設備的技術要求進行巷道布置，確保選用的設備能夠充分發揮作用。限制斜井人車在煤礦的使用，3年內淘汰插爪式人車，5年內淘汰抱軌式人車。新建、改擴建、資源整合型大型礦井不應使用斜井人車；傾角大于30°、運輸距離大于1.5km、運輸速度大于4m/s的工況及輔助運輸作業頻繁的斜井井巷，不應使用斜井人車。生產礦井改變輔助運輸方式確有困難的可繼續使用，但應逐步提高斜井人車的安全性和舒適性。2）逐步提高斜井人車的安全性，完善安全保護、安全防護措施。①優化產品結構:對零部件進行集成化設計，減少失效點，改善連接裝置潤滑設計、防護鏈的防脫設計、整車強度設計，保證關鍵零部件的選型、選配及質量等，提高斜井人車安全性；②2年內所有斜井人車增加安全防脫軌裝置、限速保護裝置和斷繩保險器[6-7]，平道閉鎖采取失效安全型設計，推廣使用異形軌，或在普軌基礎上重點地段增加護軌，防止車輛掉道[11]，斜井人車座椅加裝安全帶等防護設施；③建立健全車輛的智能監測、遠程監控及鋼絲繩在線監控裝備，對斜井人車運輸系統實施全面監控，提高斜井人車自動化、信息化管理水平。3）堅持以人為本原則，改善輔助運輸設備的舒適性。增加斜井人車高度、座椅寬度及座椅間距，改善座椅材質。將600mm軌距人車變成4排座，每排2人；900mm軌距人車改變為4排座，每排3人；座椅上加裝扶手、座椅采用復合實木材質；同時設計專用工具箱，使其布局更合理、更舒適。4）強化產品安全準入要求，規范產品生產企業的行為與服務。斜井人車生產企業應具備整車的設計、改進能力，應有對關鍵零部件的材質控制、工藝監督能力以及對配套用關鍵件的檢測檢驗能力。同時，應有組裝、調試平臺以及人車脫鉤檢驗能力，以確保斜井人車的質量。5）完善斜井人車安全管理體系，加強現場管理。嚴格執行《煤礦安全規程》的相關規定，建立健全規章制度，落實安全生產責任制、安全生產培訓制度和輔助運輸設備管理辦法等，從制度上、規程上保證斜井人車的使用安全，同時應加大監管力度，杜絕隱患；加強設備設施的日常保養與維護工作，每個月應進行1次仔細的檢修，檢查連接裝置、保護鏈和制動器，對連接與制動器部位的損壞或過度磨損零件及時更換，人車的緩沖木必須符合規定要求。人車的安全裝置，每班應有專人檢查并經常注油，保證良好的潤滑[12]。6）加強標準化建設，及時修改完善相關標準。盡快修訂MT388—2007《礦用斜井人車技術條件》標準。建議增加車體機械強度、平道閉鎖器的失效安全型、防撞塊可靠性、制動裝置的獨立制雙線制、防脫軌結構等的明確要求；對關鍵件的材質、工藝、試驗等做出更明確要求。

6結語

介紹了斜井人車的發展、組成及工作原理，闡述了煤礦井下斜井人車的安全技術現狀和安全要求，分析了斜井人車標準、設計、生產、使用、維護管理等方面存在的問題，結合煤礦井下作業環境的特殊要求，提出了斜井人車相關安全對策措施及建議。斜井人車在煤礦井下使用幾十年，技術發展比較緩慢，事故時有發生。鑒于斜井人車及其配套設施存在的各種問題，應采取有效措施保障斜井人車的安全運行。同時，應積極推進煤礦新型輔助運輸設備的發展，逐步淘汰插爪式、抱軌式斜井人車在煤礦井下使用。

參考文獻：

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［10］AQ2028—2010礦山在用斜井人車安全性能檢驗規范［S］.

［11］陳洪波.異形軌卡軌斜井人車的研發［J］.工業技術，2013（3）：81.

［12］辛殿平.XRC型人車的使用與維護［J］.煤炭技術，2007，26（12）：19-21.

作者:王磊 單位:安標國家礦用產品安全標志中心有限公司