【摘要】受煤矿井下的工作环境影响，使用传统的防爆无轨胶 轮车行驶时，存在潜在的安全隐患。因此，需要开发防爆无轨胶 轮车的安全系统。本文主要介绍了此安全系统的优势、影响因素 和系统设计思想。该系统主要用于检测和分析防爆无轨胶轮车的 运行状况和矿井瓦斯浓度等信息，以确保防爆无轨胶轮车的安全 运行。 【关键词】煤矿井下；防爆无轨胶轮车；安全系统；设计研究 doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.31.0413

引言 运输系统是煤矿开采不可或缺的一部分，可分为两种，即轨 道运输和无轨道运输。轨道的运输在实际应用过程中受到许多限 制，并且在许多情况下不能满足实际使用需求。由于无轨运输的 显著优势，它在煤矿工业中越来越受到关注。在现代煤矿中，使 用防爆和无轨胶轮胎的车辆是非常重要的辅助运输设备 [2]。但是， 由于煤矿的特殊工作环境，对装有防爆无轨胶轮胎的车辆的安全 性提出了更严格的要求。由于我国防爆无轨胶轮车的应用研究相 对较晚，导致这种防爆无轨胶轮车的车辆具有一些潜在的安全隐 患，严重危害了煤矿的安全生产。为了提高防爆无轨胶轮车的车 辆运行安全性，因此开发并研究了许多安全系统，这些系统有效 地保证了车辆的运行安全并可以预防各种安全事故。 1 分析防爆无轨胶轮胎运输车辆的优势 在现代采矿业中，防爆无轨胶轮车是最重要的运输方式之一。 根据其功能、用途和性能，它们可以分为轻型车、重型车和乘用 车。作为危险地下环境中的运输辅助工具，它具有一定的运输优 势，主要表现为：（1）防爆无轨胶轮车运输工具具有一定柔性、 运输效率高、承载能力强等的特点。它可以将必要的运输材料直 接移至井底，节省了运输时间和材料转移工作。（2）不必在运输 轨道上铺设导轨或硬化轨道地板。如果巷道的提升存在问题，及 时手动的维修不会影响正常的运输。同时，不需要电缆、绞车等， 扩大了轨道的空间。（3）采煤用支架可通过防爆无轨胶轮车的无 轨车辆整体运输和安装，无需拆装，提高了工作效率，减少了安 装成本以及工人的劳动强度。（4）常规履带车辆的成本很高，约 占每吨煤炭成本的 14％至 21％，而带有防爆无轨胶轮车的车辆可 以降低铺设和维护履带的成本，大大降低了运输成本。例如，在 某一矿区使用无轨轮胎车后，运输成本仅为一元每千米。 2 影响防爆无轨胶轮胎车辆工作条件的安全因素分析 2.1 地下瓦斯 煤矿中的地下气体是一种有害气体，是不同气体的混合物， 其中甲烷是主要成分。因此，通常将矿井瓦斯视为甲烷。这种物 质可以导致爆炸和窒息，一旦气体达到一定浓度并与氧气混合， 就会形成火花，甚至煤层爆炸。通常，气体存储在封闭的岩石裂 缝或煤层中。在提取过程中，煤层被破坏并且释放出大量气体。 隧道中的通风系统无法及时排空瓦斯，这造成了严重的气体积聚， 会令人窒息。因此，实时监控隧道中的气体浓度非常重要。 2.2 废气温度 在使用爆炸性气体时，防爆无轨胶轮车的车辆的危险是高温 废气和柴油机形成的火花与爆炸性气体接触并引起爆炸。柴油机 废气的温度很高，最高可达 645° C 或更高，这会点燃隧道空气 中的可燃气体，所以对防爆轨胶轮车必须使用清洁的冷却水箱来 冷却废气。然而，由于人为损坏或冷却水的损失，冷却效果不够 明显，导致防爆柴油机的排气温度持续升高，这是相对危险的。 因此，有必要监测排气温度并在达到设定标准后停止冷却或大修。 2.3 柴油机的体温 柴油机机体的表面直接接触爆炸性气体，主要危险是高温。 根据适用的技术标准可知，车辆与爆炸性气体直接接触，最高温 度低于 155° C。如果长时间使用车辆，则柴油发动机的机体温度 会持续升高，因此应当监测柴油机机体的表面温度。 2.4 冷却水温度 冷却水可以降低柴油机的温度。如果冷却水的温度过高，则 会降低冷却能力，从而使柴油发动机无法及时冷却。当冷却水的 温度达到一定水平时，应使机器停止运转或更换冷却水。因此， 必须监控冷却水的温度。 2.5 有害废气CO 和氮氧化物是废气中最重要的有害气体。其中，氮氧化 物包括 SO 和 SO2。这些有害气体由于油机中燃料燃烧不充分而 产生的，其尾气中大多数未完全燃烧的气体是有毒的或刺激性的， 并具有一定的致癌性。车道内的气体循环不好，且有害气体长时 间积累，其浓度增加，很容易使人因为窒息而死亡。 2.6 车辆油压 发动机油，即发动机润滑油，具有润滑、清洁、冷却、密封 并减少发动机磨损的功能。车辆行驶时，油压应正常。如果油压 太低，则表明润滑不足会加速磨损。导致机油压力低的情况很多， 例如机油泵磨损、机油泵进油量减少、泄漏量大、冷却器堵塞、 机油粘度调整不当等，都会导致车辆故障。 3 防爆无轨胶轮车安全系统的总体构 为确保使用防爆无轨胶轮车的车辆安全，应实时记录运行 状态信息和要显示的现有数据类型，且不同数据类型的格式是不 同的。 因此，有必要将数据信息转换成各种格式，进行标准化处理， 然后输入到控制系统中进行基准测试，以实现防爆无轨胶轮车的 安全性检查。 3.1 数据采集与转换 数据采集是系统评估防爆无轨胶轮车运行状况的基本条件和 前提。数据获取模块的功能是获取信息，例如这种车辆的运行状 态以及井眼中的气体浓度。图3-1 显示了需要收集的特定数据。 可以看出，有许多类型的数据信息需要收集，并且应该使用合适 的专业传感器来获取和收集每个数据信号。因此，导致最终数据 信息的格式存在差异。传感器可分为模拟和数字信号传感器。因 为控制器只能识别数字信号，因此在将模拟信号传感器收集的数 据信息输入到控制器进行分析和处理之前，必须先通过一定的转 换器将其转换为相应信号。数字信号传感器收集数字信号，可以 直接将其输入到控件中进行格式化，而无需进行格式转换。 3.2 控制功能 控制器的功能是分析和处理各种专业传感器捕获的信号数据。 对于每个要检测的数据信号，可以在控制器中预先设置一个安全 阈值，该阈值对应于煤矿的特定条件。该命令将传感器记录的信 号数据与系统定义的安全阈值进行比较和分析。如果检测信号在 安全阈值内，则认为是安全的；如果检测信号超过安全阈值，则 认为是危险的。控制器根据过程分析的果传递相应的控制量， 以达到控制目的。驱动器直接由防爆无轨胶车辆电池供电。 3.3 果的响应 响应控制模块由一个控制单元、一个声光报警系统和一个显 示器组成。传感器采集到的数据信息经过控制器处理后，可以实 时显示在监视器上，以供人员观察，然后评估防爆无轨胶轮车的 工作状况。如果控制系统分析并确定实际检测数据信息超过安全 阈值，则发出控制信号。此时，声光报警系统将响起并打开，以 提醒工作人员。 4 束语 该安全保护系统使用专业的传感器来收集和分析有关防爆无 轨胶轮车上车辆运行状况和气体浓度的实时信息。它具有很好的 高效性，并且可以标准化以不同格式收集的数据。该系统可以对 收集到的数据进行深入的分析和计算，并分析带有防爆无轨胶轮 胎的车辆的安全状况。当检测到安全风险时，系统会发出声音和 灯光警告，员工可以快速找到问题并使用警告信息解决问题。借 助内置的相应微处理器，可提供卓越的性能和相对稳定的控制， 非常适用于车辆系统。

参考文献：

[1] 周炎 . 防爆无轨胶轮车安全保护系统研究 [D] 西安科技大 学 ,2013.

[2] 郭跃 . 无轨胶轮车安全影响分析及保护系统研究 [J] 江西煤 炭科技 ,2016,03:7-8.

[3] 张伟 . 矿用无轨胶轮车安全性能检测新技术应用与研究 [J] 中国新技术新产品 ,2015,04:189.

[4] 谢帅 , 张海斌 . 浅谈井下无轨胶轮车的管理与维护 [J] 科技 风 ,2015,22:49.