摘要：针对斜巷双钩提升存在的问题，介绍了斜巷双钩提升综合监测控制系统的设计方案、系统结构和实施过程。该系统采用自动化技术、信息技术、监测监控技术，实现了斜巷安全高效提升，杜绝了斜巷运输事故。
关键词：双钩提升；综合监测；控制系统
斜巷提升是煤矿生产中的重要环节，目前我国矿井普遍采用斜巷串车提升方式来运输设备、材料、矸石等。斜巷提升期间，因岗位人员操作不规范、行人“闯红灯”、装车不规范、车辆不完好、斜巷设施不可靠、轨道线路变形等，频繁出现斜巷运输事故，据有关资料统计，斜巷运输事故占矿井安全事故总数的30％以上[1]。实践证明，斜巷提升机的安全保护装置无法杜绝斜巷运输事故，提升机自身的安全保护装置对提升机的安全运行具有一定的作用，但无法杜绝人员不规范操作和斜巷不良环境造成的不利因素。
随着煤矿综合自动化技术和信息化技术的快速发展，采用自动化技术、信息技术、监测监控技术，实现斜巷安全高效提升，杜绝斜巷运输事故，对于煤矿企业有着重要的现实意义[2-3]。
1 概况
1.1 斜巷基本情况
城郊煤矿南翼轨道暗斜井全长1042m，最大坡度19.5°，担负着城郊煤矿二水平东翼、二水平南翼的设备、材料、矸石运输以及矿车供应任务，采用双钩串车提升方式，提升速度3m/s。提升机为2JKB－3×1.5P型双滚筒变频提升机，提升钢丝绳为6×19S-Φ28型线接触钢丝绳，提升机电气部分为四象限变频调速装置和矿用提升信号装置。斜巷上部为高低道甩车场，其中高道坡度11‰，低道坡度9‰；底弯道为高低道车场，其中高道坡度11‰，低道坡度9‰。斜巷上部交叉点铺设2付ZDK638-5-15型压绳道岔，斜巷下变坡点上方铺设2付ZDK630-4-12型对称道岔。斜巷内铺设双股38kg/m重型轨道。上部甩车场变坡点向上1m处，高低道均安装一道气动挡车杠；斜巷16°—19.5°变坡点主副道各安装一道气动挡车杠；斜巷通尺262m、460m、658m、856m主副道共安装八道跑车防护装置，斜巷下变坡点上方10m处安装一道气动挡车杠。如图1所示：
1.2 运行方式及存在的问题
斜巷双钩提升系统为城郊煤矿自主研究设计，采用“正常提升+甩车+游车”的运行方式，存在主副车窜道、车辆掉道、跑车防护装置误动作、信号发送错误、道岔开向错误、人员误操作等问题，给斜巷提升带来安全隐患。
2 实施方案
2.1 方案设计
如图2所示，系统由检测系统、显示系统、数据监测系统、控制系统、信号传输系统五部分组成。利用工业以太网通讯技术和现场总线技术，以斜巷检测数据为基础，以可编程控制器为核心，以数学模型为支撑，通过关键技术的研究及装置开发，经过系统集成，建立综合监测控制平台。
2.2 系统结构
系统采用分布式控制结构，主要由井下控制分站、防爆监视器、本安光纤摄像仪、矿用本安型显示控制箱、可编程控制器、隔爆兼本安电源箱、隔爆音箱、钩头运行指示器、人体红外传感器、矿用光纤等组成，系统数据由工业以太网传到地面。如图3所示：
2.3 实施过程
（1）采用可编程控制器作控制中心，通过采集分站获取信息，可编程控制器和采集分站采用“主－从”结构，主站和从站之间的通讯采用probus协议，利用光缆传输。
（2）可编程控制器采用串行通信方式对提升机、信号装置、跑车防护装置、司控道岔及各传感器等数据信息集成接入，通过程序指令实现各种控制功能，通过辅助监控系统，利用视频服务技术把视频信号转变成数字信号，通过隔爆监视器显示出来，再通过井下隔爆型交换机和视频环网传输到地面。
（3）矿用本安型显示控制箱通过RS485总线与可编程控制器进行通讯，从可编程控制器上获取各种数据，利用组态软件以文本和图形方式显示在显示屏上，实时显示车辆运行轨迹、跑车防护装置状态、提升机各参数信息、声光报警状态等。
（4）设计隔离电路，符合防爆要求；主干传输介质采用本质安全的矿用阻燃光缆，电缆传输部分的端口采用光电隔离。
3 系统主要功能
3.1 视频监视功能
对摘挂钩地点、斜巷重要地段、会车地点、压绳道岔、对称道岔进行高清视频监视，监视视频分别在绞车房、总信号台、下平巷信号硐室的监视器上显示。视频自动存储在监视器的硬盘内，储存时间不低于一个月，通过本安型遥控器进行历史查阅。
3.2 数据显示功能
绞车房、总信号台的上位监视系统实时显示主副车运行线路、车辆运行方向、车辆速度、车辆实时位置、跑车防护装置状态、道岔状态、信号点数等，提升机司机和信号工可实时查看斜巷提升状况。
3.3 道岔状态监控功能
实时监测斜巷道岔开合情况，道岔未及时开闭或道岔开合与主副车运行方向不一致时，语音报警提示司机停车。对斜巷分车道岔进行全自动控制，防止人员误操作造成车辆掉道和窜车事故。
3.4 主副车监控功能
自动识别主车、副车运行轨迹，当主车、副车与运行线路不一致时，语音报警提示司机停车。
3.5 主副车方向显示功能
在上下摘挂钩地点，实时显示主车、副车运行方向，并用绿、黄灯区分，防止人员识别错误。
3.6 红外报警功能
红外传感器实时监视上下车场及各偏口，人员误入斜巷运输区域后，进行声光报警提示司机停车。
3.7 安全设施监测功能
监测所有跑车防护装置的状态，斜巷发生跑车或跑车防护装置误动作时，第一时间为现场人员发出声光预警。
3.8 联网及故障查询功能
通过矿井视频环网接入矿井视频监控系统，在地面办公室可实时监视斜巷提升状况。对各种违章现象自动记录，随时备查。
4 应用效果
斜巷双钩提升综合监测控制系统对斜巷重要地段进行实时视频监视，为岗位人员的操作提供最直观的指导。主副道窜车、跑车防护装置误动作、道岔开闭错误时及时报警，有效杜绝了运输事故的发生。通过车房、总信号台的上位监视系统，对主车及副车运行线路、车辆速度、车辆位置、车辆运行方向、跑车防护装置状态、道岔状态等进行动态、实时、多维度显示，岗位人员可实时掌握斜巷提升状况。斜巷能够全程以3m/s的速度安全高效提升，满足了设备、材料、矸石运输以及矿车供应的需要。
5 结语
依靠井下工业以太网平台，设计开发基于可编程控制器、视频集中显示和“管—控”一体的斜巷双钩提升综合监测控制系统[4]，自在城郊煤矿南翼轨道暗斜井应用以来，提高了提升效率，保证了矿井提升安全和现场人员的人身安全，杜绝了斜巷运输事故。
参考文献
[1] 陈赟.斜巷轨道运输伤害事故的原因分析与防范措施[J].煤矿安全,2006(09)
[2] 高春矿.煤矿安全监控系统现状与发展前景[J].煤炭技术,004(11)
[3] 吴敏华,刘羽,李志平.轨道运输监测系统研究[J].微计算机信息,2008(01)
[4] 钱建生,蔡利梅.煤矿井下斜巷轨道运输综合监控系统[J].煤矿安全,2009(11)
论文作者:郑伟卫
论文发表刊物:《科技中国》2017年9期
论文发表时间:2018/2/9
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