斜井防跑车装置的发展历程

规程》　第三百七十条规定：在倾斜井巷内安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止住的跑车防护装置［１］。“一坡三挡”也是由此而来的，因此斜井安设防跑车装置是保障井下安全生产必不可少的措施。

历经多年的发展，防跑车装置无论从动力方面，还是从传感系统方面都有了长足的进步，笔者将简单地介绍防跑车装置的分类及各自的优缺点，在综述防跑车装置发展历程中，对未来的防跑车装置作出展望。

１　斜井防跑车装置的分类及讨论１．１　按车挡机构的开启状态分类

根据车挡机构的开启状态可分为常闭式和常开式两种方式。

⑴　常开式防跑车装置　在正常的情况下车挡机构是处于开启状态的，当矿车脱轨时，被监控系统捕捉并开启驱动机构，驱动机构使车挡保持关闭状态，以便及时有效地阻止脱轨矿车。但《煤矿安全规程》第三百七十条规定“挡车装置必须经常关闭，放车时方准打开”［１］，所以现在常开式的防跑车装置已不再使用。典型的常开式防跑车装置的有摆杆碰撞、雷达控制和光电开关控制等。

⑵　常闭式防跑车装置　矿车正常速度行驶过车时，车挡打开；矿车安全通过后立即关闭车挡。当矿车脱轨时，矿车脱轨的状态被监控系统捕捉并开启驱动机构，驱动机构则使车挡保持关闭状态，以便及时有效地阻止脱轨矿车。

１．２　按照驱动装置分类

按照驱动装置可分为人力式、机械式、电动式、液动式和气动式。

⑴　人力式的驱动装置　安装方便，成本较低，适用于产量低、提升量不大，坡度在　１０°～３０°的斜井，但需要配备专门人员查看斜井是否跑车，并启动车挡机构，人为因素影响较大。人力式防跑车装置以手动单门和手动双门联动防跑车装置为代表。

⑵　机械式的驱动装置　安装方便，结构简单，并且车挡机构安装在巷道的顶端，因而其动作的可靠性不会被矿车掉下的矿碴所影响。但缺点是车挡机构碰撞频繁，易损坏。机械式防跑车装置以撞动式防跑车装置为代表。

⑶　电动式的驱动装置　能够使车挡机构升降迅速、动作灵敏，停靠位置准确。其缺点是电动式驱动装置需要与绞车深度指示器连锁使用，且由于车挡机构开关动作频繁，容易影响设备而发生故障。

⑷　液压式和气压式的驱动装置　则是靠液体和气体的压强驱使油缸和气缸的伸缩，推动车挡机构开启或关闭，它避免电动式的缺点，同时该装置的动作灵第　３８　卷　２０１０　年第　２２　期

敏，反应速度快。但该防跑车装置则需要建立相应地液压、气压站提供相应的地压强，并且需要安置相应本

的风水管。同时，驱动装置会随着开采深度和开采距栏目离的增加，出现车挡机构灵敏度下降的问题。编１．３　按照传感方式分类辑　按照传感方式可分为速度式、绳张力式、位置闭安秀锁式、霍尔传感器式、压敏限位开关式、红外线传感清器式、旋转编码器式和多普勒雷达式。⑴　速度式　通过矿车的行驶速度所产生的动能或时间差驱使车挡机构的关闭，速度式的防跑车装置有电接点传感式、机械碰撞重力式和机械碰撞弹簧式。这种方式整体结构简单，安装方便，属于常开式防跑车装置，但由于煤炭安全规程的相关规定，现已不再使用。专⑵　绳张力式　通过天轮前的绳张力或利用斜坡题上绳张力的变化开闭车挡机构，起到防跑车的作用。综该装置可靠性高，结构相对比较简单，但对钢丝绳的张力和寿命有一定的要求。述⑶　位置闭锁式　根据矿车在轨道上的位置与绞车深度指示器反映的位置是否一致而设计一种防跑车装置。该装置可靠，但结构较为复杂，需要安置一套机械闭锁装置。同时位置闭锁式也只能安置在井口作为一般保护。⑷　霍尔传感器式和压敏限位开关式等防跑车装置　基于监控系统监控斜井运输中的矿车运行状态而设计的。当矿车脱轨时，防跑车装置的监控系统感应到并启动驱动装置，而车挡机构则在驱动装置的作用下及时动作阻止脱轨跑车。此类防跑车装置的监控系统是由传感器和　ＰＬＣ　等元件组成的，因此此类防跑车装置的速度快，灵敏度高，但其容易受到周边环境的影响而做出错误的动作，且传感器容易受损［２］。２　防跑车装置的发展历程近年来，随着矿山开采深度增加及开采条件的变化，斜井提升的工作量也随之不断加重。为防止跑车事故的发生，保证斜井的运输安全，国家及各矿山企业加大了在防跑车装置的领域上的研究投入，并随着相关研究的深入，斜井跑车保护装置也在发生变化。目前国内斜井防跑车装置由监控系统、驱动装置、车挡机构和缓冲机构　４　个部分组成。下面就根据防跑车装置组成来介绍不同时代的防跑车装置。２．１　撞动式防跑车装置撞动式防跑车装置属于速度式，是通过矿车的行驶速度所产生的动能使摇杆摇摆，并且利用时间差驱动车挡机构的关闭而设计的一款防跑车装置。它由驱动装置和车挡机构组成，在　２０　世纪　７０、８０　年代被广泛使用。

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线发射器　１４　和接收器　１３。接收器　１３　与发生器　１４　安装在同一断面上。当斜井巷道无车辆或其他物体　（包括行人）　通过时，红外线发生器　１４　发射的信号始终能够被接收到。而矿车或其它物体通过断面时，发射器发出的红外线被矿车　１１　挡住，接收器　１３　接不到信号。两级红外线接收器之间的距离是一定的，如果矿车的速度是正常的，那么通过一定的距离所需的时间是确定的。而当出现飞车现象时，这时矿车通过两组接收器所需时间明显缩短，此时控制装置　４　发出导通控制信号，直线电动机驱动挡车器转轮，转动挡车器　１２，使之关闭，同时停止直线电动机的转动，实现了矿车的自动防跑车。

红外线防跑车装置的优点是监控系统采用红外线进行监控与测速，具有高灵敏度和高可靠性，因为发射器和接受器属于非接触式，所以该装置可以长期使用，但红外线会被井下环境　（如粉尘或其他物体）　干扰，容易产生错误的动作，并且该装置所测的速度并非是即时速度而是平均速度，对速度的判断则会有误差。

３　防跑车装置的展望及设想

新型的防跑车装置的第一种设想，如图　４　所示。是一种带有抓捕机构的矿车［４］。

该防跑车装置在正常的状态下，矿车的抓捕机构　７　处于关闭。发生跑车事故时，矿车上的测速装置　９　１．　状态报警显示器　２．　绞车操作台　３．　绞车　４．　深度指示器５．　挡车栏　６．　固定机构　７．　抓捕机构　８．　矿车　９．　测速装置

１０．　固定机构

图　４　自动式防跑车装置

Fig 4 Automatic catchers for run-away devices

检测到速度异常，则开启矿车的抓捕机构　７，使抓捕机构捕抓到固定机构　６，从而使矿车停下。该装置打破传统被动的靠车挡机构阻止矿车的方式，而采用的矿车主动抓捕固定机构，使矿车停下。不足的是对抓捕机构和固定机构的材质要求较高。

新型的防跑车装置的第二种设想是装有刹车功能的矿车。其基本原理则是在每辆矿车上安置刹车系统，跑车时，矿车自身能启动刹车系统，将跑车事故从源头上根除。

新型的防跑车装置的第三种设想是完全摒弃卷扬机的具有制动功能的矿车。它是通过矿车的制动性用第　３８　卷　２０１０　年第　２２　期

来提升的方式取代卷扬机提升矿车的方式。本

４　结语栏目通过对防跑车装置分类、结构及其工作原理的编辑　介绍，我们需要根据各个机构的优化来提高现有防跑安车的可靠性方案，并且也需要打破传统的思考方式，秀不应仅仅在防跑车装置的监控系统、挡车机构的材料清等方向上研究，也需要在矿车制动性能上加大研究力度，使防跑车装置从被动保护走到主动保护方向上，这必将成为防跑车装置的今后的发展趋势［５］。参　考　文　献［１］　国家安全生产监督总管理局．煤矿安全规程　［Ｍ］．北京：煤炭工业出版社，２０１０．专［２］　王　晨，贾福音，董孟娟，等．斜井跑车保护装置的研究现题状与发展趋势　［Ｊ］．煤矿机械，２０１０，　　３１（３）：７　－　９．［３］　姜　舒，范　功，王煌荣．矿井斜巷防跑车装置的研究　［Ｊ］．　中综国煤炭，２００４，３０（１２）　．述［４］　陈拓其．一种新型矿车防跑车机构的设计与仿真　［Ｊ］．矿山机械，２００９，　　３７（１７）：３８－４０［５］　洪晓华．矿井运输提升　

［Ｍ］．徐州：中国矿业大学出版社，

２００５．　□（收稿日期：２０１０－０７－０９）（修改稿日期：２０１０－０９－２０）

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