煤矿井下斜井人车安全技术研究

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摘要：介绍了斜井人车的发展、组成及工作原理，阐述了煤矿井下斜井人车的安全技术现状和安全要求，分析了斜井人车标准、设计、生产、使用、维护管理等方面存在的问题，结合煤矿井下作业环境的特殊要求，提出了斜井人车相关安全对策措施及建议，推动了煤矿新型辅助运输设备的发展，进而改善煤矿井下辅助运输的安全现状。

关键词：斜井运输；斜井人车；异形轨；人车制动装置；人车安全性

煤矿井下辅助运输承担着除煤炭运输之外的各种运输任务，斜井人车作为辅助运输系统中的重要设备，在世界采矿业有着悠久的历史，以其所需动力易于配套、操作容易、无带电部件等优点，在煤矿井下得到广泛应用。然而，由于受斜井人车系统本身固有特性、环境条件等影响，一旦出现部件故障或操作失误，极易发生跑车、侧翻等事故，造成重大人员伤亡和财产损失。

1斜井人车发展概况

斜井人车作为煤矿井下运输人员的重要设备，在国内外有着60多年的使用和发展历史。我国斜井人车起源于前苏联，在引进马克尼插爪式人车的基础上，20世纪60—70年代研制出“红旗号”[1]及SR型系列斜井人车[2]，其后经过多次改进，形成目前的XRC型插爪式人车。20世纪70年代后，我国木材短缺比较严重，一些矿井开始普遍采用水泥轨枕和整体水泥道床，限制了插爪式人车的使用。另外，由于插爪式人车仅适用于倾角30°以下的斜井[3]，为了满足煤矿井下的客观需求，我国开始研究抱轨式人车，几经革新改造后，形成现有的XRB型抱轨式人车，适用倾角达到10°～40°。

2斜井人车组成及工作原理

2.1斜井人车组成。我国斜井人车按安全制动方式分为插爪式和抱轨式2类[4]，其组成基本相同，主要由车体、制动装置、牵引联动装置、支撑、限位和连接装置、缓冲装置、平道闭锁装置等组成。插爪式斜井人车示意图如图1，抱轨式斜井人车示意图如图2。2.2工作原理。插爪式与抱轨式斜井人车的工作原理基本相同，仅在制动装置及组列方式上有所差异。斜井人车本身无动力，由提升机（绞车）拖动在斜井（巷）坡道上行驶。当列车下行时，以列车重力为动力，通过绞车牵引控制其运行速度；当列车上行时，以绞车为动力，通过钢丝绳牵引列车主拉杆，各节车体的主拉杆通过牵引联动装置连成一体共同运行，牵引联动装置上的主弹簧在重力和牵引钢丝绳的作用下，始终处于被压缩状态，如果牵引钢丝绳突然断裂，安装在牵引联动装置上的主弹簧将储存的能量迅速释放出来，推动各节车的主拉杆相对车体向前运动打开刹车装置，实现对列车的自动制动。如果自动制动失效，跟车工可通过手动操纵装置，对斜井人车实施紧急制动。

3斜井人车安全技术现状和主要安全要求

1）斜井人车技术现状。目前，我国斜井人车技术仍停留在20世纪80年代的水平。近30年来，科研院所、生产企业等相关单位对斜井人车技术研究较少，虽然斜井人车相关标准几经修订，但对产品技术和性能要求基本没有提高，致使斜井人车技术几乎停滞不前，没有实质的发展和进步。与前苏联产品相比，我国斜井人车缺少超速制动装置、防脱轨机构等强制性要求。2）斜井人车的生产、销售要求。生产企业必须取得斜井人车安全标志方可生产、销售，未获得安全标志的斜井人车不得在煤矿井下使用。3）斜井人车的使用环境及条件要求。①斜井人车巷道应照明良好，巷道断面应符合《煤矿安全规程》[5]的要求，在使用人车的井巷内，必须设置使跟车工能在运行途中任何地点都能发送紧急停车信号的装置，多水平运输时，从各水平发出的信号必须有区别；②配套用提升机（绞车）、钢丝绳应有安全标志，提升机（绞车）应具备2套制动闸，且电控的安全保护应符合《煤矿安全规程》的规定，钢丝绳应满足安全要求，并按规定定期检查、保养和检验,配套用轨道铺设要符合优良品等级要求，且定期清理,地辊必须保持润滑良好；③斜井人车不可沿弯道进入水平巷道；④应为斜井人车安设库房，甩在井口平道上的斜井人车，应放置在库房内，北方寒冷地区还应设置暖库房。3）斜井人车的使用维护管理要求。①煤矿用户应根据自身特点，制定严格的规章制度，建立岗位责任制、斜井人车管理办法以及人车使用、维修操作规程；②加强从业人员的业务培训，提高其责任心和安全操作水平；③煤矿用户必须贯彻执行《煤矿安全规程》中斜井人车运送人员的有关规定，使用中的斜井人车应每班进行1次静止手动落闸试验、每月进行1次静止松绳落闸试验、每年进行1次重载全速脱钩试验；必须保证运人车辆处于良好状态，加强日常维护、定期检修，确保车辆安全运行。

4斜井人车存在问题分析

1）斜井人车本身安全性低，安全保障程度差。①斜井人车发生断绳、断链跑车后，通过自动或手动机构启动插爪或抱轨装置动作来进行制动，一旦制动失效，乘车人员的人身安全就失去保证[6]，另外，由于车体强度不高，容易发生“涨肚”现象而造成人员伤害；②斜井人车制动装置组成复杂，部件分散，失效点多，且自动与手动制动共用一套执行机构，不具备独立的、双线制结构，若执行机构出现问题时，整车便失去制动性能,目前，对制动装置采用双线式结构还存在很大困难；③斜井人车运行速度控制完全依靠提升机，本身没有限速装置，车内也未设任何个体安全防护装置，一旦发生脱轨或跑车，车内没有人身安全保障措施[7]。2）斜井人车系统组成复杂，受制因素较多，安全保障程度难以根本性提升。①斜井人车系统由人车、绞车、钢丝绳、连接装置、轨道、信号装置、制动装置等组成，系统组成复杂，任何配套设备、设施出现问题，都会影响到人车的安全运行；②斜井人车发生跑车时，插爪式人车的紧急制动效果受制于道基状况（道木枕露出不得低于1/3），抱轨式人车制动与轨道铺设质量有着密切关系[8]，而生产中道基、轨道均可能出现问题。3）斜井人车使用及维护管理要求较高，矿井管理水平不能完全适应这种要求。斜井人车的使用维护要求高、操作复杂，人车零部件的集成化低，可视度差；每天需检查项目较多，人工落闸试验后恢复不便；使用一段时间后落闸灵敏度降低，连接装置润滑不好。另外，煤矿用户对斜井人车安全性、重要性认识普遍不高，管理不到位的现象普遍存在，这些都对人车维护管理提出了较高要求。4）斜井人车生产企业技术水平整体较低，产品同质化严重。目前，我国斜井人车生产企业不足10家，由于企业重视市场手段，而不加大创新投入，抄袭和模仿成为产品开发主流，各企业产品大同小异，产品同质化现象严重。而且市场竞争激烈，低价竞标特征明显，严重影响产品品质提升。在生产布局方面，基本没有专业化的协作分工，产品的专业化配套能力差，没有形成专业化的生产配套格局。5）标准规范落后，安全性、舒适性指标跟不上时展要求。斜井人车标准已经使用20余年，多次换版中技术要求基本没有变化。MT388—2007《矿用斜井人车技术条件》标准[9]中，未对车体机械强度、防侧翻性能、制动装置的可靠性等做出规定。AQ2028—2010《矿山在用斜井人车安全性能检验规范》中规定的制动时间、制动减速度等与MT388—2007标准中不尽一致[10]。《煤矿安全规程》中未对人车连接装置、铁轨规格、铁轨安装质量等配套设施做出规定。斜井人车高度普遍较低，上下车不方便。座椅空间狭窄，前后、左右间距较小，材质多为铁板，乘坐不舒适，未体现以人为本，舒适性亟待提高。

5对策措施及建议

1）推广应用新技术、新装备，逐步限制直至最终淘汰普轨斜井人车在煤矿的使用。在总结经验、完善保障措施的基础上，推广应用适合煤矿需要的高效辅助运输设备，如架空乘人装置、卡轨车等。同时，根据我国矿井类型和生产技术条件，继续开发多品种、多系列运人的新型高效辅助运输设备；在矿井和采区设计时要严格按照运输设备的技术要求进行巷道布置，确保选用的设备能够充分发挥作用。限制斜井人车在煤矿的使用，3年内淘汰插爪式人车，5年内淘汰抱轨式人车。新建、改扩建、资源整合型大型矿井不应使用斜井人车；倾角大于30°、运输距离大于1.5km、运输速度大于4m/s的工况及辅助运输作业频繁的斜井井巷，不应使用斜井人车。生产矿井改变辅助运输方式确有困难的可继续使用，但应逐步提高斜井人车的安全性和舒适性。2）逐步提高斜井人车的安全性，完善安全保护、安全防护措施。①优化产品结构:对零部件进行集成化设计，减少失效点，改善连接装置润滑设计、防护链的防脱设计、整车强度设计，保证关键零部件的选型、选配及质量等，提高斜井人车安全性；②2年内所有斜井人车增加安全防脱轨装置、限速保护装置和断绳保险器[6-7]，平道闭锁采取失效安全型设计，推广使用异形轨，或在普轨基础上重点地段增加护轨，防止车辆掉道[11]，斜井人车座椅加装安全带等防护设施；③建立健全车辆的智能监测、远程监控及钢丝绳在线监控装备，对斜井人车运输系统实施全面监控，提高斜井人车自动化、信息化管理水平。3）坚持以人为本原则，改善辅助运输设备的舒适性。增加斜井人车高度、座椅宽度及座椅间距，改善座椅材质。将600mm轨距人车变成4排座，每排2人；900mm轨距人车改变为4排座，每排3人；座椅上加装扶手、座椅采用复合实木材质；同时设计专用工具箱，使其布局更合理、更舒适。4）强化产品安全准入要求，规范产品生产企业的行为与服务。斜井人车生产企业应具备整车的设计、改进能力，应有对关键零部件的材质控制、工艺监督能力以及对配套用关键件的检测检验能力。同时，应有组装、调试平台以及人车脱钩检验能力，以确保斜井人车的质量。5）完善斜井人车安全管理体系，加强现场管理。严格执行《煤矿安全规程》的相关规定，建立健全规章制度，落实安全生产责任制、安全生产培训制度和辅助运输设备管理办法等，从制度上、规程上保证斜井人车的使用安全，同时应加大监管力度，杜绝隐患；加强设备设施的日常保养与维护工作，每个月应进行1次仔细的检修，检查连接装置、保护链和制动器，对连接与制动器部位的损坏或过度磨损零件及时更换，人车的缓冲木必须符合规定要求。人车的安全装置，每班应有专人检查并经常注油，保证良好的润滑[12]。6）加强标准化建设，及时修改完善相关标准。尽快修订MT388—2007《矿用斜井人车技术条件》标准。建议增加车体机械强度、平道闭锁器的失效安全型、防撞块可靠性、制动装置的独立制双线制、防脱轨结构等的明确要求；对关键件的材质、工艺、试验等做出更明确要求。

6结语

介绍了斜井人车的发展、组成及工作原理，阐述了煤矿井下斜井人车的安全技术现状和安全要求，分析了斜井人车标准、设计、生产、使用、维护管理等方面存在的问题，结合煤矿井下作业环境的特殊要求，提出了斜井人车相关安全对策措施及建议。斜井人车在煤矿井下使用几十年，技术发展比较缓慢，事故时有发生。鉴于斜井人车及其配套设施存在的各种问题，应采取有效措施保障斜井人车的安全运行。同时，应积极推进煤矿新型辅助运输设备的发展，逐步淘汰插爪式、抱轨式斜井人车在煤矿井下使用。

参考文献：

［1］平山庄矿务局元宝山矿、辽宁省煤炭研究所第三研究室.“红旗号”斜井人车初步试制总结［J］.煤矿安全，1972（3）：20-24.

［2］韩天锡.SR型矿用斜井人车［J］.化工矿山技术，1980（2）：41-45.

［3］高俊海，杨续冠，陈创举.矿山插爪式斜井人车脱钩试验的分析与探讨［J］.能源技术与管理，2010（4）：85.

［4］谭廷帅.斜井人车使用过程中的自锁现象分析［J］.煤矿机械，2011，32（10）：234-236.

［5］国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程［M］.北京：煤炭工业出版社，2016：49.

［6］赵清华.地下矿山斜井跑车事故原因分析与预防［J］.中国矿业，2007，16（4）：53-57.

［7］张喜彬，谢忠贵.浅谈人车限速保护装置的研究和发展［J］.矿山机械，2000（5）：35-36.

［8］王秀其，魏列强.煤矿抱轨式斜井人车常见故障和处理方法［J］.内蒙古煤炭经济，2013（11）：156-157.

［9］MT388—2007矿用斜井人车技术条件［S］.

［10］AQ2028—2010矿山在用斜井人车安全性能检验规范［S］.

［11］陈洪波.异形轨卡轨斜井人车的研发［J］.工业技术，2013（3）：81.

［12］辛殿平.XRC型人车的使用与维护［J］.煤炭技术，2007，26（12）：19-21.

作者:王磊 单位:安标国家矿用产品安全标志中心有限公司