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摘要：为了保证煤矿长期安全生产，国家针对井下轨道斜巷运输过程做出了明确的规定，同时的要求对绞车启动控制回路实行电气闭锁。当检测到巷道中有人员时，系统无法启动绞车；一旦绞车处于启动状态时，则将对试图进入巷道的人员发出警告。本文对煤矿井下轨道斜巷运输进行了深入的研究，设计了一套安全闭锁系统，以提高井下斜巷运输的安全可靠性，同时对绞车启动控制回路实现电气闭锁。
关键词：煤矿；斜巷；安全闭锁
中图分类号：TD524
一直以来，煤炭都是我国工业生产的重要能源，是我国国民经济增长的重要支柱。井下斜巷是煤炭生产的主要物料运输通道以及人员通道，而且斜巷的长度较长，交岔口较多。据统计，由于“三违”而引起的事故是全部事故的85%以上。巷道内有车辆运行时，人员未得到警告直接进入巷道；人员在巷道内时，运输车辆就启动运行，均是引起事故发生的重要因素。为了保证煤矿的正常安全生产，国家针对于这一情况制定了相应的安全生产规定，要求斜巷轨道运输实现“行车不行人，行人不行车”这一目标，对绞车启动控制回路实现电气闭锁。虽然斜巷内发生跑车事故也是引起煤矿生产事故的另一因素，但是只要能够保证做到上述规定，即使出现跑车事故，也不会造成人员伤亡。随着自动检测技术以及生产自动控制技术的发展，对巷道内人员数量可以实现实时检测，同时可以将检测数据传输给绞车控制人员，保证绞车运行与人员通行之间的隔离。
之所以要研究煤矿井下轨道斜巷运输安全闭锁系统，主要是为了能够实现以下几项功能：
（1）实时监测巷道内人员数量，以保证能够准确的记录出入巷道的人员信息，能够给出目前巷道内人员数量的准确数据。
（2）明确人员进出巷道口的信息，一旦有人员进出巷道，主控箱能够明确的显示出该人员所通过的巷道口位置，并提高其出入巷道的方向。
（3）主控箱与绞车控制系统实现安全闭锁连接，实现人车闭锁。
（4）主控箱的闭锁功能可以人工调节，也就是说在一些特殊情况下，可以手动调节是否将绞车控制系统闭锁，同样也可以手动恢复正常运行状态。
（5）系统可进行声光报警，即绞车运行过程中，可以对巷道内的人员发出警告语音以及声光提示。
（6）实现与地面安全监控系统的连接，能够像监控中心发送巷道内人员数量以及绞车运行情况等井下信息。
1、人员检测传感器的研究
系统中的人员检测传感器所起的主要作用就是检测巷道内人员的通过，同时将检测信息转化为数字检测信号发送至监控中心。这就要求传感器具有非常高的灵敏度以及抗干扰能力。通过研究我们发现，被动式红外探测器的红外光电开关能够实现这一目标，所以本文系统中的人员检测传感器模块就是由两组红外光电开关所组成。
（1）入侵传感器
所谓入侵，是指人员没有按照规定擅自进入警戒区或者触发警戒对象。系统要求，在警戒时间范围内，一旦发现“入侵”人员，系统必须要能够准确检测并相应地做出警告。目前，入侵检测装置主要有以下几种类型：微博入侵检测仪、主动红外入侵检测器、超声波入侵检测器、振动入侵检测器等等。这些检测装置的工作原理，均是对入侵范围环境中的物理量进行检测，属于间接检测范畴。当有入侵人员出现在警戒区域时，该区域环境中的声、光、热等物理量一定会有变化，检测装置检测这些变化来判断是否有入侵人员。可以想象，这种检测方式最大的弊端就是可靠性不高。因为在井下复杂的环境当中，想要准确的检测出因人体而引起的环境变化量非常困难，而且这种环境变化量受干扰的可能性非常之大。所以，现在通常是安装多种检测仪器，只有所有仪器均显示有人员入侵信号时，系统才认定确实有人员入侵情况的发生，避免出现漏报或者错报。
（2）传感器安装
系统对巷道内的人员进行检测是通过光电开关所发出的开、闭信号来确定的，人员出入巷道的方向是通过两组传感器所发出的开、闭信号先后顺序来确定的。因此，要想实现巷道人员准确检测，必须对传感器设定一个高度参数，并对控制器设定检测时间参数。
a、高度参数设定
检测高度信息是传感器输出准确信号的关键，传感器的安装高度一定要确保巷道人员能够实际阻挡到，也就是说巷道内人员挡住了传感器时，控制器可以检测到1信号；巷道内人员未挡住传感器时，控制器可以检测到0信号。根据全国人口普查信息显示，我国成年男性的平均身高在169.7cm，所以我们将传感器的安装高度设定在0-169.7cm范围内。为了排除因为传感器安装过低，出现的因腿部位置變化以及摆臂所引起的检测人员数量误差，我们规定，传感器安装高度应该在140-170cm内，处于人体的肩部至头部范围。
b、距离参数设定
距离参数的设定要满足控制检测传感器磨矿有足够的反应时间来转换检测不同传感器的信号命令。也就是说，当控制检测传感器模块中的第一个传感器发出信号后，需要通过一个指令来运行检测第二个传感器信号，这个过程需要一定的时间。距离参数的设定一定要达到这个时间的要求。因为控制器指令的运行速度是uS级，加之人员检测传感器需要同时接收到两组传感器同时被挡住的信号，所以通过计算可以得到两组传感器之间的最佳距离应该在20cm以内。故本文将两组传感器的距离设定为15cm，以满足控制器所需的检测时间，以及传感器所需的反应时间。
（3）传感器的选取
响应时间以及检测距离是选取传感器的两个重要参数。通过上述的研究可以得到，如果传感器之间的安装距离为15cm，巷道内人员的走动速度在1-2m/s范围内，那么人员从第一个传感器移动到第二个传感器所需的时间在0.075-0.15s范围内，也就是75-150ms。所以传感器的响应时间一定要小于人员移动所需的时间最小值75ms；假设斜巷内人员通行道的宽度是50cm，人员通道与巷道机车运行轨道之间的距离是40cm，同时因为传感器支架是安装在斜巷人员通道的外侧，所以传感器与巷道机车运行轨道之间的距离就是90cm。也就是说，要想避开巷道运行机车以及其他物品的影响，传感器的检测距离应该在90cm以内。
2、人员进出巷道方向检测
巷道内人员进出方向的检测是通过传感器响应信号的先后顺序来判断的。人员进入巷道的过程：两个传感器初始状态均设置为0，有人进入时第一个传感器发出1信号，接着第二个传感器发出1信号，然后第一个传感器发出0信号，最终第二个传感器也发出0信号；人员走出巷道的过程：两个传感器初始状态均为0，首先是第二个传感器发出1信号，接着第一个传感器发出1信号，然后第一个传感器发出1信号，之后第二个传感器发出0信号，最终第一个传感器发出0信号。通过理论研究我们还会提出一些其他形式的顺序，也就是一些干扰信号或者误动作，这里就不在一一描述。但是在实际生产过程中，人员移动均是连续的，因为人员移动出现的检测错误基本不可能出现，所以控制器检测人员进出巷道的正确信号只有以上两种情况。
煤矿斜巷轨道运输是煤矿生产过程中非常重要的一个环节，而且斜巷也是煤矿事故的多发地段。不断地提高井下轨道斜向运输的安全可靠性关乎到煤矿现代化安全生产的发展，本文所论述的安全闭锁系统对于实现这一目标有着非常重大的意义。目前该系统已经在实际生产过程中得以应用，就目前的效果来看，对于斜巷轨道运输安全起到了一定的作用。同时也发现了一些需要进一步改进的地方，在今后的工作中，将继续对该系统的实际应用效果进行研究，以期能够不断提高系统性能。
参考文献
[1] 魏巍.矿井斜巷运输综合监控系统[D].安徽淮南：安徽理工大学，2006.
[2]田宝丰，高春生，刘天习.JZB-1型斜巷运输智能综合闭锁装置及其应用[J]，中国煤炭，2004，30（4）：43-5.
关键词：煤矿；斜巷；安全闭锁
中图分类号：TD524
一直以来，煤炭都是我国工业生产的重要能源，是我国国民经济增长的重要支柱。井下斜巷是煤炭生产的主要物料运输通道以及人员通道，而且斜巷的长度较长，交岔口较多。据统计，由于“三违”而引起的事故是全部事故的85%以上。巷道内有车辆运行时，人员未得到警告直接进入巷道；人员在巷道内时，运输车辆就启动运行，均是引起事故发生的重要因素。为了保证煤矿的正常安全生产，国家针对于这一情况制定了相应的安全生产规定，要求斜巷轨道运输实现“行车不行人，行人不行车”这一目标，对绞车启动控制回路实现电气闭锁。虽然斜巷内发生跑车事故也是引起煤矿生产事故的另一因素，但是只要能够保证做到上述规定，即使出现跑车事故，也不会造成人员伤亡。随着自动检测技术以及生产自动控制技术的发展，对巷道内人员数量可以实现实时检测，同时可以将检测数据传输给绞车控制人员，保证绞车运行与人员通行之间的隔离。
之所以要研究煤矿井下轨道斜巷运输安全闭锁系统，主要是为了能够实现以下几项功能：
（1）实时监测巷道内人员数量，以保证能够准确的记录出入巷道的人员信息，能够给出目前巷道内人员数量的准确数据。
（2）明确人员进出巷道口的信息，一旦有人员进出巷道，主控箱能够明确的显示出该人员所通过的巷道口位置，并提高其出入巷道的方向。
（3）主控箱与绞车控制系统实现安全闭锁连接，实现人车闭锁。
（4）主控箱的闭锁功能可以人工调节，也就是说在一些特殊情况下，可以手动调节是否将绞车控制系统闭锁，同样也可以手动恢复正常运行状态。
（5）系统可进行声光报警，即绞车运行过程中，可以对巷道内的人员发出警告语音以及声光提示。
（6）实现与地面安全监控系统的连接，能够像监控中心发送巷道内人员数量以及绞车运行情况等井下信息。
1、人员检测传感器的研究
系统中的人员检测传感器所起的主要作用就是检测巷道内人员的通过，同时将检测信息转化为数字检测信号发送至监控中心。这就要求传感器具有非常高的灵敏度以及抗干扰能力。通过研究我们发现，被动式红外探测器的红外光电开关能够实现这一目标，所以本文系统中的人员检测传感器模块就是由两组红外光电开关所组成。
（1）入侵传感器
所谓入侵，是指人员没有按照规定擅自进入警戒区或者触发警戒对象。系统要求，在警戒时间范围内，一旦发现“入侵”人员，系统必须要能够准确检测并相应地做出警告。目前，入侵检测装置主要有以下几种类型：微博入侵检测仪、主动红外入侵检测器、超声波入侵检测器、振动入侵检测器等等。这些检测装置的工作原理，均是对入侵范围环境中的物理量进行检测，属于间接检测范畴。当有入侵人员出现在警戒区域时，该区域环境中的声、光、热等物理量一定会有变化，检测装置检测这些变化来判断是否有入侵人员。可以想象，这种检测方式最大的弊端就是可靠性不高。因为在井下复杂的环境当中，想要准确的检测出因人体而引起的环境变化量非常困难，而且这种环境变化量受干扰的可能性非常之大。所以，现在通常是安装多种检测仪器，只有所有仪器均显示有人员入侵信号时，系统才认定确实有人员入侵情况的发生，避免出现漏报或者错报。
（2）传感器安装
系统对巷道内的人员进行检测是通过光电开关所发出的开、闭信号来确定的，人员出入巷道的方向是通过两组传感器所发出的开、闭信号先后顺序来确定的。因此，要想实现巷道人员准确检测，必须对传感器设定一个高度参数，并对控制器设定检测时间参数。
a、高度参数设定
检测高度信息是传感器输出准确信号的关键，传感器的安装高度一定要确保巷道人员能够实际阻挡到，也就是说巷道内人员挡住了传感器时，控制器可以检测到1信号；巷道内人员未挡住传感器时，控制器可以检测到0信号。根据全国人口普查信息显示，我国成年男性的平均身高在169.7cm，所以我们将传感器的安装高度设定在0-169.7cm范围内。为了排除因为传感器安装过低，出现的因腿部位置變化以及摆臂所引起的检测人员数量误差，我们规定，传感器安装高度应该在140-170cm内，处于人体的肩部至头部范围。
b、距离参数设定
距离参数的设定要满足控制检测传感器磨矿有足够的反应时间来转换检测不同传感器的信号命令。也就是说，当控制检测传感器模块中的第一个传感器发出信号后，需要通过一个指令来运行检测第二个传感器信号，这个过程需要一定的时间。距离参数的设定一定要达到这个时间的要求。因为控制器指令的运行速度是uS级，加之人员检测传感器需要同时接收到两组传感器同时被挡住的信号，所以通过计算可以得到两组传感器之间的最佳距离应该在20cm以内。故本文将两组传感器的距离设定为15cm，以满足控制器所需的检测时间，以及传感器所需的反应时间。
（3）传感器的选取
响应时间以及检测距离是选取传感器的两个重要参数。通过上述的研究可以得到，如果传感器之间的安装距离为15cm，巷道内人员的走动速度在1-2m/s范围内，那么人员从第一个传感器移动到第二个传感器所需的时间在0.075-0.15s范围内，也就是75-150ms。所以传感器的响应时间一定要小于人员移动所需的时间最小值75ms；假设斜巷内人员通行道的宽度是50cm，人员通道与巷道机车运行轨道之间的距离是40cm，同时因为传感器支架是安装在斜巷人员通道的外侧，所以传感器与巷道机车运行轨道之间的距离就是90cm。也就是说，要想避开巷道运行机车以及其他物品的影响，传感器的检测距离应该在90cm以内。
2、人员进出巷道方向检测
巷道内人员进出方向的检测是通过传感器响应信号的先后顺序来判断的。人员进入巷道的过程：两个传感器初始状态均设置为0，有人进入时第一个传感器发出1信号，接着第二个传感器发出1信号，然后第一个传感器发出0信号，最终第二个传感器也发出0信号；人员走出巷道的过程：两个传感器初始状态均为0，首先是第二个传感器发出1信号，接着第一个传感器发出1信号，然后第一个传感器发出1信号，之后第二个传感器发出0信号，最终第一个传感器发出0信号。通过理论研究我们还会提出一些其他形式的顺序，也就是一些干扰信号或者误动作，这里就不在一一描述。但是在实际生产过程中，人员移动均是连续的，因为人员移动出现的检测错误基本不可能出现，所以控制器检测人员进出巷道的正确信号只有以上两种情况。
煤矿斜巷轨道运输是煤矿生产过程中非常重要的一个环节，而且斜巷也是煤矿事故的多发地段。不断地提高井下轨道斜向运输的安全可靠性关乎到煤矿现代化安全生产的发展，本文所论述的安全闭锁系统对于实现这一目标有着非常重大的意义。目前该系统已经在实际生产过程中得以应用，就目前的效果来看，对于斜巷轨道运输安全起到了一定的作用。同时也发现了一些需要进一步改进的地方，在今后的工作中，将继续对该系统的实际应用效果进行研究，以期能够不断提高系统性能。
参考文献
[1] 魏巍.矿井斜巷运输综合监控系统[D].安徽淮南：安徽理工大学，2006.
[2]田宝丰，高春生，刘天习.JZB-1型斜巷运输智能综合闭锁装置及其应用[J]，中国煤炭，2004，30（4）：43-5.