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矿用无极绳绞车安全保护装置的设计及应用分析

文档作者：王浩伟文档来源：晋能控股煤业集团晋城煤炭事业部赵庄二号井		点击数：	更新时间： 2025年09月20日
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矿用无极绳绞车安全保护装置的设计及应用分析
王浩伟
（晋能控股煤业集团晋城煤炭事业部赵庄二号井， 山西长治046000）
摘要：针对矿井无极绳绞车在日常应用中易出现碰撞脱轨存在严重安全隐患的问题，设计了一种无极绳绞车防
撞安全保护装置。该装置具有语音提示功能，并对该装置进行了安装应用试验。结果表明，应用该装置可对碰撞隐
患进行提前预警并及时制动绞车，能更好地保障无极绳绞车的安全、稳定运行。
关键词：绞车安全保护装置碰撞脱轨预警
中图分类号：TD52 文献标识码：A 文章编号：1003-773X（2022）11-0204-02
1 无极绳绞车使用概况
煤矿井下运输作业中常常采用无极绳绞车装置，
其工作原理是通过钢丝绳进行引导，施加一个牵引力
产生动力，主要运用在煤矿长距离作业面特殊情况下
进行作业的。传统煤矿井下作业通常是采用小型绞车
进行运输作业，其弊端是工作效率不高、工人劳动强
度大等，然而，通过使用无极绳绞车进行替代后能够
有效的对矿井下的所有装置进行运输，大大降低了工
人的劳动强度，提高了工作效率。当该类型的绞车在
煤矿井下进行作业的过程中，能够发挥最大的工作优
势，然而在使用过程中，由于经过道岔处时会与巷道
进行摩擦，最终将会导致钢丝绳出现损坏的现象，严
重的情况下将会造成绞车出现重大的安全事故。
2 无极绳绞车运输系统改进及优化
无极绳绞车在煤矿井下进行，安装时需要考虑到
在工作面处设立或者也可以通过进行混凝土安装等
方式，若采用工作面巷道进行安装该设备时，有可能会
出现安装困难的现象，在这种情况下，需要对运输设备
进行完善和优化操作处理。
在面对综采工作面进行作业的过程中，具有的特
点是作业速度高，对无极绳绞车的要求比较高，需要
进行不断地安装和拆卸工作，从而能够有效地减小设
备出现磨损的现象，大大提高了工作的时间利用，在
进行安装的过程中，可以先将绞车和平板车进行结
合，然后再通过将平板车和轨道进行连接进行。在整
个作业过程中，会出现很多问题，比如由于无极绳绞
车本身的质量较大，而且所承载的符合高等情况，在
这种现象下，将会导致在进行齿轮之间的啮合过程中
出现卡齿的现象，从而导致绞车不能够顺利进行，通
过对这些现象进行分析，应该对爬车紧绳进行后期的
维护和优化处理。
为了能够确保无极绳绞车在运输的过程中，车尾
轮能够精准的在预定位置处进行装配，使运输车辆更
加方便地进行切眼作业，在整个作业的过程中，需要
将绞车的尾轮上进行处理操作，需要添加特殊的小尾
轮。但是当进行实际的操作过程中会发现，添加小尾
轮会经常出现问题，这也导致绞车在运输的整个环节
中处于最薄弱状态。针对该现象在后期的优化过程
中，需要对小尾轮尺寸进行改进，将直径改为500
mm，对其小尾轮处的轴径进行放大处理，此外，还需
要采用柱状类型的双轴承，从而能够有效地解决该现
象产生。针对该煤矿井下进行作业后，应该注意的是
需要通过八字柱加压柱的操作方式进行处理，然而采
用该方式的弊端是在进行大吨位运输作业时造成齿
轮之间的施加负荷较大，出现脱轮的严重事故。为了
能够确保在进行运输的过程中不会出现小尾轮无法
顺利进行作业的情况，在针对该现象进行多次试验以
后，最后选择工字钢地锚固定方式[1-2]。
3 无极绳绞车保护装置的设计
如图1 所示为绞车保护装置结构示意图，该设备
具有的优势是能够有效地实现语音方面的提示特点。
在该设备的内部设有相应的扬声器装置和红外线发
射器，其相应的接收装置设置在该设备的外表面上，
收稿日期：2022-03-14
作者简介：王浩伟（1988—），男，山西高平人，本科，毕业于太原理工大学电气工程及其自动化专业，助理工程师，研究方向为矿井供
电设计、智能化。
总第235 期
2022年第11 期
机械管理开发
Mechanical Management and Development
Total 235
No.11，2022
DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2022.11.087
1-1 主视图1-2 俯视图
1—机壳；2—安装片；3—红外线发射器；4—红外接收器；
5—扬声器；6—固定螺丝；7—散热风扇；8—防尘散热网；
9—散热侧板
图1 无极绳绞车保护装置结构示意图
1 2
3 4 5
1 2
6
7
9 8
实践与应用
2022年第11 期
在进行作业的过程中，会产生大量的热，将会通过机
壳旁的散热板将大量及时的散布到外面，并且在侧壳
内有相应的散热风扇，能够有效的将热量散出去。
图2 为异常情况监测装置的输出端和信息化处
理模块的输入端结合，通过该种连接方式，将单片机
的输入端和该输出端相结合，语音功能装置的输入端
和该输出端进行解决[3]。
通过对设备进行分析发现，机壳的顶部和底板都
会采用安装片进行设立，在其内部中需要增添相应的
螺纹用以对螺丝的连接，从而能够将该设备和绞车保
持良好的连接。在机壳的外表面会安装有红外线发
射装置，能够在进行作业的过程中对异常情况进行
监测，从而能够提高红外线监测效果。
通常情况下，散热风扇的安装位置需要注意的是
在其散热侧板上进行固定，这样安装的优势是能够实
现防尘散热网拆卸操作。在进行散热风扇的安装过程
中，应该采用三个等间距的方式进行设立，这样的作
用是能够有效地增加设备在进行作业的过程中对产
生的热量实现及时散热。红外线发射器的端口需要采
用电性连接的方式进行，红外线发射器的工作原理是
通过发射端发射红外线，当红外线监测到异常情况
时，红外线将会折射返回，最终会被设备的接收器接
收，处理器进行分析和处理后，确定周围的异常情况
距离绞车的位置。
通过将该设备进行装配时需要选用螺丝的方式
进行固定，当绞车进行作业的过程中，红外线会通过
发射器进行产生，当遇到异常情况时，红外线将会折
射返回，最终会被设备的接收器接收，处理器通过对
接收红外线的时长来确定周围的异常情况距离绞车
的位置。当测到的距离在预期范围之外时会进行启动
语音播报系统进行提示，从而能够及时地降低绞车的
工作速度，避免发生意外事故。
1）在设备的两边装有散热装置，能够将工作过程
中产生的热及时散出，并且散热板能够大幅度将热量
传输出去，从而大大降低了因工作热量太大导致设备
出现故障。
2）在设备上装有相应的异常情况探测装置，及时
的将设备周围的出现的故障进行探测，确保在绞车工
作的过程中不会出现安全事故。
4 实践应用及效果分析
该煤矿属于晋能集团，通过调查发现，每年的生
产值约为150万t，该矿井主要的开采方式为主立副斜，
配备有4个井筒进行作业，工艺手段为综采顶煤。
在该煤矿的C3号煤层安装的无极绳绞车的型号
为SQ-120/132P 进行作业，通过一段时间的研究发
现，该绞车运行时出现过多次的异常情况，严重的情
况下出现脱轨现象。
该煤矿中绞车作业过程中，选择的巷道底板坡度
为12°，长为703 m。能够实现采用该绞车将矿井中
的设备进行运输作业。在进行运输作业时，应该注意
的是需要通过保护装置进行操作，确保能够进行对设
备的运输任务。绞车的保护装置能够大大提高绞车在
作业过程中的顺利运行，避免出现故障，能够对周围
出现的额故障进行提前探测，提前针对异常情况进行
相应的调整。
5 结语
无极绳绞车作为煤矿行业中广泛使用的设备，能
够很好地适应坡度为8°以下的巷道作业，此外，还
可以在综采工作面处进行投入使用。面对目前在胶带
输送机的普遍运行过程中，采用设备的质量不断增
加，这就使得无极绳绞车能够体现出独有的特点和优
势。为了能够确保绞车在井下进行作业，应该从对绞
车的固定和综合保护装置设立等方面进行有效地完
善和优化，确保无极绳绞车能够在井下最大程度地发
挥其工作优势和特点。
参考文献
[1] 吴姗姗.改进人工鱼群算法在无极绳绞车控制系统中的应用[J].
电子制作，2021（14）：61-63.
[2] 薛敬宇. 矿用JD-25 型调度绞车自动控制系统设计研究与应用
[J].机械管理开发，2021，36（1）：88-90.
[3] 耿祥魁.绞车滚筒高低速离合器控制系统改进研究[J].江西化
工，2020（3）：77-79.
（编辑：王慧芳）
图2 无极绳绞车保护装置工作原理模块结构示意图
障碍监测模块
数据处理模块
单片机
扬声器语音提示模块
（下转第210 页）
王浩伟：矿用无极绳绞车安全保护装置的设计及应用分析 窑205窑
机械管理开发
jxglkfbjb@126.com 第37 卷
Simulation Analysis of Constant Deceleration and Braking System for Coal Mine Hoist
Guo Wenqiang
（Shanxi Xingxin Safety Production Technology Service Co., Ltd., Taiyuan Shanxi 030024）
Abstract: In order to further improve the transport efficiency and transport safety of the hoist in coal mine production, the liquid control
sub-system and electric control sub-system of the constant deceleration brake were completed in combination with the actual working
conditions of the hoist, and the control parameters of the PID controller in the constant deceleration brake system were optimally adjusted
based on the RBF network to ensure the safe and stable braking requirements under various working conditions of the hoist. The braking
effect of the designed constant deceleration brake system is simulated and analysed.The results show that the wire rope speed can complete
the braking according to the predetermined speed curve, with a relative error of only 9%, meeting the design requirements.
Key words: hoist; constant deceleration brake; PID controller; RBF network; safety
仿真分析可知：所设计的提升机恒减速制动系统可按
照预定曲线完成制动功能，而且理论速度和实际速度
的误差控制在9%以内，满足小于15%的要求。
参考文献
[1] 李娟娟，胡亮，孟国营，等. 矿井提升机恒减速制动系统故障仿真
分析[J].工矿自动化，2017（8）：50-60.
[2] 赵瑞峰，黄家海，权龙，等. 矿用提升机恒减速制动系统研制[J].
机床与液压，2016，44（12）：11-15.
[3] 康喜富，李斌，权龙，等.矿用提升机恒减速制动特性研究[J].液
压与气动，2017（5）：79-83.
[4] 黄家海，郭晓霞，权龙，等. 软硬件冗余矿井提升机恒减速制动系
统研制[J].中国机械工程，2016，27（4）：475-478.
[5] 于培，赵斌，黄家海，等. 紧急制动工况下矿井提升机动力学特性
研究[J].太原理工大学学报，2019，50（3）：357-363.
（编辑：王慧芳）
Design and Application of Belt Break Catching Device for a Belt Conveyors
Liu Huacheng
（Tashan Coal Mine, Jinneng Holding Coal Group, Datong Shanxi 037031）
Abstract: In view of the fact that when the belt conveyor is broken, the belt break protection device cannot protect the belt conveyor in
time, or there is a false protection phenomenon, which restricts the safe and stable operation of the belt conveyor, Tashan coal mine
installed a set of automatic delayed belt break catching device on the SSJ-800 type belt conveyor in 2301 lane of the third tray area. The
actual application effect shows that after the installation of the device on the belt conveyor, it reduces the phenomenon of belt-break
misoperation and improves the effect of belt-break protection of the conveyor, which has achieved significant application results.
Key words: belt conveyor; belt break protection; catching device; mistake action
（上接第207 页）
Design and Application of Safety Protection Devices for Mining Induction Rope Winches
Wang Haowei
（Jincheng Coal Division, Jinneng Holding Coal Group, Changzhi Shanxi 046000）
Abstract: In view of the serious potential safety hazard of the colliding and derailing of the endless rope winch in the daily application of
the mine, a kind of anti-collision safety protection device for the endless rope winch is designed, which has the voice prompt function. The
installation and application tests of the device have been carried out, and good application results have been achieved. The device can give
early warning to the potential collision hazard and brake the winch in time, It can better ensure the safe and stable operation of the endless
rope winch.
Key words: winch; safety protection device; crash; derailment; early warning
（上接第205 页）
Application of Joint Support Technology in End-Face Fractured Roofs
Yang Renli
（Shanxi Coking Coal Group Huozhou Coal and Electric Huokou Coal Company, Linfen Shanxi 041000）
Abstract: Aiming at the broken end face of 8809 working face, the end face distance reaches 1.7 m, which makes it difficult to move the
frame of the working face, and the initial bracing force and working resistance of the brace are not up to standard. Combined support
technology. Through the practical application effect, the joint support technology has effectively controlled the end face crushing
phenomenon, the end face distance is controlled below 0.5 m, and the initial support force and working resistance of hydraulic bracket is
increased to more than 96%, which has achieved significant application effect.
Key words: comprehensive mining face; end face crushing; crushing mechanism; joint support
（上接第203 页）
窑210窑

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