摘要：防爆无轨胶轮车是当前煤矿运输中的重要辅助运输设备之一，其工作环境较为恶劣，需要经常面临一些爆炸性气体。因此防爆无轨胶轮车的防爆处理措施和安全保护系统的配置时十分关键的。文章正是基于这个角度，重点就矿用防爆无轨胶轮车安全保护系统展开相关探究。
关键词：矿用防爆无轨胶轮车；安全保护系统；研究
随着我国煤矿安全高效开采技术的快速发展，辅助运输显得尤为重要。无轨胶轮车作为煤矿的重要辅助运输装备，在井下人员运输、工作面设备搬迁以及物料运输等方面发挥着重要的作用。无轨胶轮车机动灵活、速度快、效率高、爬坡能力强、承载能力大，并且能够适应煤矿井下的恶劣环境。矿用无轨胶轮车在煤矿井下多运行在坑洼的道路上，行驶环境恶劣，具有一定的危险性。因此，为了确保车辆运行的安全性，一旦发生危险，要及时预警。受人为主观因素影响，发生事故前，能够主动采取措施使发动机暂停运行，并为车辆配置相应的安全保护装置，这是非常重要的，并在此基础上降低事故隐患，为煤矿安全运输奠定良好基础。因此探究矿用防爆无轨胶轮车安全保护系统十分必要。
一、无轨胶轮车的特点和存在的问题
（一）无轨胶轮车的特点
（1）操作简单、运行便捷。无轨胶轮车一次装载便可运送至矿区工作区。可直接到达作业区，不需要进行转载，运输速度快且运送量大，可大大减少运输中的辅助人员进而增加运输效率。（2）一体化程度高。我国自主设计的车型有许多种，基本达到一车多用，将装卸、运输等功能集于一体，大大提高了运输效率。（3）具有很强爬坡能力，最大负载下可爬坡12°，完全达到了近水平煤层的使用要求（近水平煤层的倾角＜8°）。（4）承重能力大。与以往辅助运输装置相比，其装载能力大大提高，最大可以达到 8000 kg。（5）使用成本小，经济收益高。旧式的辅助运输设备的运营费约为吨煤 21 元人民币，而使用无轨胶轮车后吨煤费用大大降低，约为 4 元人民币。（6）对路面的要求相对较低，单需将巷道底板硬化，对轨道的要求较低且几乎不需要任何辅助设施，从而也大大降低了运营成本。
（二）使用中存在问题
（1）目前无轨防爆胶轮车出现故障的频率较高。我国在无轨防爆胶轮车的加工制造上仍处于初级阶段，在设计、制造方面存在很多不足，导致胶轮车的综合性能差，故障的频率高，维护频率大。从实际使用数据看，车辆维护率最低达到15%~20%，一般情况下，维护率保持在20%。（2）车辆尾气污染大，严重影响操作人员的身体健康。煤矿无轨胶轮车大多数采用的是柴油发动机，轮车的进气、排气系统应用了气体过滤装置、空气增压装置和水冷湿式处理技术。在井下有限的空间内排出的有毒尾气和微小颗粒物极大的影响工作人员的身体健康，尤其在工作面顺槽和风量很小的巷道内，轮车尾气长时间无法散去，轻则呛眼，重则刺激鼻、喉道、气管及肺部，而引发头痛及急慢性呼吸道疾病。当车辆老化严重、发动机出现故障时，轮车排放的尾气越发严重，甚至产生大量浓烟和刺激性气体，使工作人员的身体健康受到极大危害。无轨胶轮车底板一般采用的是混凝土硬化工艺，易于积尘，当车辆经过时会形成大量的尘埃在空气中悬浮，而工作人员吸入这些尘埃极易引起哮喘。（3）车辆价格高和运行费用大。无轨防爆胶轮车整体价格昂贵，每辆无轨防爆胶轮车的费用大约是每台低污染轮车费用的3 倍且车辆油耗量较大，约是低污染轮车油耗量的 3 倍以上。配件价格高，从而维护费用也大，大修费用非常高，1 次大修产生的费用约是购车费用一半，且每 2 a 需要大修 1 次，车辆运行费用也非常高，每辆无轨防爆胶轮车每年运行费约 20 万元人民币，而低污染车的费用为 5 万元人民币。
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二、安全保护系统工作原理及性能比较
（一）保护系统工作原理
从工作介质角度来讲，车辆保护装置分为气压式与电气式两种。两种保护装置工作原理相同之处都是在发动机各警戒点设置温度与压力传感器，检测柴油机工作状况，如果发现不正常情况，保护装置对气缸或液压缸进行自动驱动，以此切断柴油机进气与燃油通道，停止发动机工作，对发动机进行安全保护，实消除安全隐患。
（二）保护系统性能比较
如果保护系统为气压或液压式，其主要是通过温感热敏元件产生热胀冷缩效应或压力，有效控制方向阀，开关放气通道，促使发动机运行正常。在该类型保护装置中，元件少，布置简单，直观性低，对驾驶人员要求比较高，其必须要熟练掌握保护失灵的各类影响因素，采取有效措施解除保护，车辆方可重新启动。此外，此类稳杆器保护值是不变的，可调节性差，具有保护动作的作用，使用时间长，关键部件会出现老化，保护装置的准确性出现下降，误动作率上升。另外必须要依赖手动方可对瓦斯保护实施停机动作。
针对这些问题，有些依赖自身系统是无法彻底解决的，电气式安全保护装置由此诞生，其核心部件是根据单片机原理，融检测、显示、报警与保护控制为一体的高集成装置。保护装置包含保护主机、压力、位置、速度与甲烷等传感器。装置通电后，主机微型计算机通过温感与其它传感器采样，测算温度压力、水位计转速等，显示电路对处理结果进行显示，并与设定值做对比。如果某一项检测参数与设定值不相符，装置就会发出声光警报，经过延时（甲烷浓度大，不延时就会立即发出控制信号），驱动机构运行，柴油机就会暂停运行。该保护装置与国家安全标准中的各类柴油机保护项目相关，并有反馈电路，误差率明显下降，实现了准确而又及时的保护。同时，通过液晶显示屏，便于驾驶与维修人员进行判断保护，降低了劳动强度。另外，箱体内包含了高度集成的功能，安装灵活，空间大，接线与维护非常便利。
三、防爆无轨胶轮车安全保护系统的应用
防爆无轨胶轮车长期处于运行状态，就会引起防爆失效，增加冷却水及柴油机温度，尾气成分超标等问题，进而引发严重的安全。所以，需对防爆无轨胶轮车的防爆能力进行有效监测，及时发现运行中的隐患，确保其能够运行的安全性。本文提到的安全保护系统不但可以监测车辆运行状况，还能够对故障进行预报。（1）功能分析。该车辆安全保护系统主要包含启动前安全自检与运行中的安全监测、保护。（2）车辆安全保护系统方案设计。安全保护系统功能主要表现在数据采集功能。通过分析影响无轨胶轮车的安全运输的因素，在无轨胶轮车车体中安装传感器，用于监测空气中的瓦斯浓度、尾气温度、冷却水温度、柴油机机体表面温度、尾气成分、一氧化碳及氮氧化物的体积与浓度等相关数据。数据处理与对比功能。把监测到的数据经过处理并转换为相应的变化趋势图，借助显示器进行显示，工作人员可及时与标准值进行对比并判断。对于异常情况，即会进行自动报警并作出反应，停止或减缓胶轮车运行，等待技术人员维修。
综上所述，防爆无轨胶轮车因其自身优势，在矿井开采中应用范围不断扩大。但必须要注意的是，在实际应用中还存在一些安全影响因素。因此，加强防爆无轨胶轮车的安全系统保护研究，确保其能够安全、稳定的用于矿井开采。
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论文作者:裴志斌,李鹏伟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/28
标签：胶轮论文; 系统论文; 安全保护论文; 车辆论文; 柴油机论文; 保护装置论文; 尾气论文; 《防护工程》2018年第32期论文;