煤礦機(jī)電運(yùn)輸安全管理

機(jī)電科

魏濤

煤礦機(jī)電運(yùn)輸安全管理

             在煤礦生產(chǎn)中點(diǎn)的應(yīng)用十分廣泛，掌握煤礦安全用電至關(guān)重要?，F(xiàn)就電的基礎(chǔ)知識(shí)、礦井供電設(shè)備、井下電氣設(shè)備的隔爆與失爆、井下電網(wǎng)的三大保護(hù)、觸電事故分述如下：

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一、電的基礎(chǔ)知識(shí)

（一）電流、電壓和電阻

    1、電流----電荷有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)稱為電流。也作為電流強(qiáng)度的簡稱。電流有方向性，習(xí)慣上把正電荷流動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向。

      電流有兩種及：交流與直流。

      交流電----電流的大小和方向隨時(shí)間作周期性變化。

      直流電----電流的大小和方向不隨時(shí)間變化。

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     電流用符號(hào)I 表示，單位為安培，簡稱安，用符號(hào)A表示。常用單位還有千安（kA）、毫安（mA）和微安（µA）。它們之間的關(guān)系是：

     1 kA（千安）=1000A（安）

     1A（安）=1000 mA（毫安）

     1 mA（毫安）1000µA

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      2、電壓

      在電路中，由于電源中電動(dòng)勢(shì)的作用，使電源的一端聚集正電荷，另一端聚集負(fù)電荷，形成電源的正極和負(fù)極。人們規(guī)定，正極電位高，負(fù)極電位低，在正負(fù)極間接上負(fù)載（如燈泡），構(gòu)成閉合回路后，電流就會(huì)從高電位的正極經(jīng)負(fù)載流向低電位的負(fù)極。電源正極和負(fù)極之間的電位差，稱為電壓。

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     電壓用符號(hào)U表示，單位為伏特，簡稱伏，用符號(hào)V表示。常用單位有千伏（kV）、毫伏（mV）等。它們之間的關(guān)系是：

     1 kA（千伏）=1000V（安）

     1V（伏）=1000 mV（毫伏）

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 3、電阻

   物體對(duì)電流通過所呈現(xiàn)的阻力稱為電阻。電阻與導(dǎo)體的長度、斷面和材料等有關(guān)。導(dǎo)體愈長，電阻愈大。斷面愈大，電阻愈??；材料對(duì)電阻的影響用電阻系數(shù)來衡量。電阻系數(shù)以銀為最小，銅次之，呂再次之。因?yàn)殂y的價(jià)格昂貴，所以人們一般以銅和呂來做導(dǎo)線。

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     電阻用符號(hào)R或r表示，單位為歐姆，簡稱歐，用符號(hào)Ω表示。常用單位有千歐（kΩ）和兆歐（MΩ）。它們之間的關(guān)系是：

     1 kΩ千歐=1000Ω（歐）

     1MΩ（兆歐）=1000000Ω（歐）

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  （二）導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體

 1、導(dǎo)體

      電荷容易流過的物體稱為導(dǎo)體。常見的金屬如銀、銅、鋁等都是良好的導(dǎo)體，所以，礦用電纜的導(dǎo)電芯線，都是用銅和鋁作為導(dǎo)體。

   除銀、銅、鋁外，還有其他金屬及各種水溶液等都是導(dǎo)體，大地也可作為導(dǎo)體。

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2、絕緣體

   除導(dǎo)體之外，電荷難以流過的物體稱為絕緣體。常見的如橡膠、塑料、陶瓷、空氣等等。習(xí)慣上把絕緣體的電阻專門叫做絕緣電阻。用兆歐作單位，它是衡量絕緣性能好壞的依據(jù)。

絕緣體的絕緣性能隨條件而變化，一旦正常的絕緣受到損傷、過熱、受潮或加壓超過規(guī)定時(shí)，都能使其絕緣性能急劇下降，甚至失去絕緣性能，可能引起嚴(yán)重的后果。

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3、半導(dǎo)體

導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間絕緣體之間的物質(zhì)，稱為半導(dǎo)體。常見的半導(dǎo)體有鍺、硅、硒和半導(dǎo)體橡膠等。半導(dǎo)體經(jīng)過加工后可以制成各種晶體管、半導(dǎo)體器件、集成電路等，廣泛應(yīng)用于各種電子電路中，如手機(jī)、電視和煤礦生產(chǎn)中使用的硅整流、可控硅、綜合保護(hù)器等。

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（三）歐姆定律

   水管中流過水流的大小與水管兩端壓力差成正比，與水管的阻力成反比，這是我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)驗(yàn)。同樣，由實(shí)驗(yàn)證明。一段電阻內(nèi)流過的電流大小與加在它兩端的電壓成正比，與電阻本身的電阻值成反比，這就是歐姆定律，可用下式表示：

       I=U/R

  式中： I——電流，A；

            U——電壓，V；

            R——電阻，Ω。

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（四）簡單電路

   電流所流過的路徑稱為電路。電路是由電源、用電設(shè)備（負(fù)載）、連接導(dǎo)線和開關(guān)組成。

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      圖1中所示，當(dāng)開關(guān)2沒有閉合時(shí)，叫做開路，電路中沒有電流流過。當(dāng)開關(guān)2閉合時(shí)，整個(gè)電路呈閉合狀態(tài)，有電流流過，此時(shí)叫做閉路。

      如圖2所示，當(dāng)開關(guān)2在閉合狀態(tài)時(shí)，電路因某中原因致使導(dǎo)線絕緣損壞，導(dǎo)致a點(diǎn)與b點(diǎn)連到一塊，此時(shí)電流不流經(jīng)負(fù)載電阻，而是經(jīng)負(fù)載很小的導(dǎo)線直接形成回路，這種現(xiàn)象就叫做“短路”。

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     短路的特點(diǎn)是電流很大，其值可達(dá)額定電流的幾十倍或更大，很大的短路電流不僅能在極短的時(shí)間內(nèi)迅速燒毀設(shè)備，甚至可能引起煤礦井下瓦斯煤塵爆炸事故。為了防止短路故障的發(fā)生，煤礦井下在電氣設(shè)備中裝設(shè)過流保護(hù)裝置，以防止因短路故障所造成的危害。

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 （五）電功與電功率

   我們知道燈泡是要消耗能量的，這個(gè)能量由電功或電能轉(zhuǎn)化而來。在單位時(shí)間，即一秒鐘內(nèi)所作的電功，稱為電功率，或簡稱功率。

   電功率用符號(hào)P表示，單位為瓦特，簡稱瓦，用符號(hào)W表示。功率和電壓與電流之間都保持著正比關(guān)系，可用下式表示：

  P=U.I

式中   P——電功率.W.

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     在實(shí)用中，經(jīng)常用KW做單位，即1KW=1000W。例如電機(jī)銘牌標(biāo)明的40KW就是指他的功率來說的，有時(shí)也罷功率叫做容量。

      電功和電能通常用“度電”來表示。每1度電等于1KW的設(shè)備工作1h所消耗的電能，即1千瓦.小時(shí)。例如10個(gè)500W的燈泡工作1h，消耗5度電。     

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二、煤礦企業(yè)要求供電具有：

      1、可靠性----就是要求供電不間斷。

      2、安全性----就是在供電過程中，不應(yīng)發(fā)生人身觸電事故和設(shè)備事故，也不致引起火災(zāi)和爆炸事故。

      3、技術(shù)合理性----即供電質(zhì)量要穩(wěn)定。

      4、經(jīng)濟(jì)性----即基本建設(shè)投資少；設(shè)備材料消耗低；運(yùn)行成本小。

     

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      礦井供電設(shè)備主要包括：高壓控制設(shè)備，變電設(shè)備，低壓饋電設(shè)備及線路。主要任務(wù)是分配與輸送電能以及控制電路通與斷，完成供電。

      目前，我國煤礦井下常用的供電電壓等級(jí)，交流有10kV或6kV及1140V、660V或380V、127V、36V和供架線式電機(jī)車使用的250V、250V直流電壓等級(jí)，以適應(yīng)不同類型礦井的用電設(shè)備。

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（一）礦用高壓配電箱（俗稱高壓開關(guān)）

      高壓配電箱可作為配電開關(guān)或控制保護(hù)變壓器、高壓電動(dòng)機(jī)或高壓線路。礦用高壓配電箱分為兩種，即礦用一般型和隔爆型。

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（二）礦用變壓器

      礦用變壓器是為適應(yīng)煤礦生產(chǎn)對(duì)變壓器結(jié)構(gòu)提出特殊要求的特種變壓器。它是供電系統(tǒng)中的主要設(shè)備，用途是改變交流電壓。煤礦常用的變壓器大多為降壓變壓器。分動(dòng)力和照明。有油浸和干式隔爆型之分。

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（三）低壓隔爆饋電開關(guān)

   這種開關(guān)適用于有瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井，是一種手動(dòng)或電動(dòng)合閘供電開關(guān)。主要用于井下低壓配電線路中，設(shè)在變壓器出口的一側(cè)，作為1140V及660V或380V低壓電網(wǎng)總配（饋）電開關(guān)，因此有“饋電”開關(guān)之稱。同時(shí)因?yàn)殚_關(guān)內(nèi)有自動(dòng)保護(hù)裝置，可以再線路中出現(xiàn)過流或漏電故障時(shí)，能自動(dòng)跳閘切斷故障電源，所以又稱“自動(dòng)”開關(guān)。

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（四）礦用電纜

    礦用電纜主要有鎧裝電纜、橡套電纜和塑料電纜三種。用途是傳輸和分配電能。

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三、井下電氣設(shè)備的隔爆與失爆

      各類電氣設(shè)備，對(duì)其采取一定的安全措施以后，能保證其在一定的爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所實(shí)現(xiàn)安全供用電，這種電氣設(shè)備通稱為防爆電氣設(shè)備。隔爆型電氣設(shè)備是防爆電氣設(shè)備的一種類型，它的防爆標(biāo)志為ExdI，其含義Ex為防爆總標(biāo)志；d為隔爆型代號(hào)；I為煤礦用防爆電氣設(shè)備。讀作煤礦用隔爆型防爆電氣設(shè)備。

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      隔爆，就是當(dāng)電氣設(shè)備外殼內(nèi)部的爆炸氣體發(fā)生爆炸時(shí)，不會(huì)引起外殼周圍的爆炸性氣體發(fā)生爆炸，凡是具有這種隔爆外殼的電氣設(shè)備就叫隔爆型電氣設(shè)備。

      失爆，電氣的隔爆外殼失去了耐爆性或隔爆性就叫失爆。

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煤礦井下常見的電氣失爆現(xiàn)象有：

（1）、由于隔爆接合面嚴(yán)重銹蝕，有較大的機(jī)械傷痕，連接螺釘沒有壓緊而使隔爆間隙超過規(guī)定要求而造成失爆。

（2）、由于外力作用，如砸、壓、擠、碰等原因，使隔爆外殼變形或損壞；隔爆外殼上的蓋板、接線嘴、接線盒的連接螺釘折斷、螺紋損壞；連接螺釘不齊全，使機(jī)械強(qiáng)度達(dá)不到規(guī)定而失爆。

（3）、連接電纜沒有使用合格的密封圈或沒有密封圈，不用的電纜接線孔沒有使用合格的封堵?lián)醢寤驔]有擋板而失爆。

（4）、接線柱、絕緣套管燒毀，使兩個(gè)空腔連通，外殼內(nèi)部爆炸是時(shí)產(chǎn)生高的壓力使外殼損壞，發(fā)生失爆。

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四、井下電網(wǎng)三大保護(hù)

      為了保證井下低壓供電安全，必須裝置漏電、接地、過流等三大保護(hù)。

 （一）漏電保護(hù)

       煤礦井下電氣事故大多數(shù)是因絕緣下降造成相間短路或接地（碰殼）等故障引起的，由于電氣的故障極易造成觸電或引起瓦斯、煤塵爆炸的危險(xiǎn)，因此

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   當(dāng)絕緣下降到有危險(xiǎn)的程度時(shí)能自動(dòng)切斷電源，找出隱患，就能避免事故，保證安全用電。

      為了達(dá)到這一目的，目前我國煤礦井下廣泛采用檢漏繼電器，作為絕緣監(jiān)視和漏電保護(hù)裝置。

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（二）保護(hù)接地

把電氣設(shè)備中所有正常情況下不帶電的金屬外殼和構(gòu)架，用導(dǎo)線與埋在地下的接地極連接起來，稱為保護(hù)接地。

（三）過流保護(hù)

過流是過電流的簡稱。是指流過電氣設(shè)備或電纜的電流超過正常允許值。過流可分為允許過流和不允許過流兩種，通常所說的過流是指不允許過流。

常見的過流故障有短路、過負(fù)荷和斷相三種。

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五、觸電事故

（一）觸電對(duì)人體的危害

      觸電事故是人身觸及帶電體或接近高壓帶電體時(shí)，有電流通過人身而造成的。

      觸電事故可分為兩大類，即電擊和電傷。

      電擊主要造成人體內(nèi)傷。

      電傷主要是造成人體外傷。

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（二）發(fā)生觸電事故的原因

發(fā)生觸電事故的原因很多，一般常見的有：

（1）作業(yè)人員違反《規(guī)程》規(guī)定，如帶電作業(yè)，帶電檢修、搬遷電氣設(shè)備、電纜等。

（2）電氣設(shè)備或電纜受潮進(jìn)水，絕緣損壞或設(shè)備外殼漏電，沒有及時(shí)修復(fù)。

（3）沒有嚴(yán)格執(zhí)行停送電制度，如開關(guān)停電后沒設(shè)傳人看管或未掛警示標(biāo)志牌等造成誤送電或停錯(cuò)電以及沒驗(yàn)電。

（4）在電氣設(shè)備不完好、保護(hù)功能失效或沒有保護(hù)裝置以及有保護(hù)裝置甩掉不用而發(fā)生觸電事故

（5）人員在設(shè)有架線的巷道內(nèi)行走，攜帶較長金屬工具或金屬材料等導(dǎo)電物體，觸及電機(jī)車架線而發(fā)生觸電事故。

（6）接近或觸及剛停電但未放電的高壓設(shè)備或高壓電纜

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（三）預(yù)防觸電事故的一般方法和措施

1、防止人體接觸或接近帶電導(dǎo)體

（1）將電氣設(shè)備的裸露帶電部分安裝在一定高度或加上圍欄。如井下電機(jī)車架線，按《規(guī)程》規(guī)定必須懸掛在一定高度以上。

（2）對(duì)于人體經(jīng)常觸及的電氣設(shè)備采用低電壓，如照明、手持式電氣設(shè)備以及電話、信號(hào)裝置的供電額定電壓，不超過127V。遠(yuǎn)距離控制線路的額定電壓，不超過36V。

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2、嚴(yán)格遵守各項(xiàng)安全用電制度

（1）井下不得帶電檢修、搬遷電氣設(shè)備等。

（2）非專職人員或非值班電氣人員，不得擅自操作電氣設(shè)備；操作高壓電氣設(shè)備主回路時(shí)，操作人員必須戴絕緣手套，并穿電工絕緣靴或站在絕緣臺(tái)上；127V手持式電氣設(shè)備的操作手柄和工作中必須接觸部分必須有良好絕緣。

（3）在切斷電源后，應(yīng)將開關(guān)操作手柄閉鎖，并懸掛“有人工作，不準(zhǔn)送電”警示牌，只有執(zhí)行這項(xiàng)停電操作的人員，才有權(quán)取下此牌并送電。

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3、采取保護(hù)措施

（1）嚴(yán)禁井下配電變壓器中性點(diǎn)直接接地。嚴(yán)禁由地面中性點(diǎn)直接接地的變壓器或發(fā)電機(jī)直接向井下供電。

（2）井下電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)接地。

（3）井下電網(wǎng)必須裝設(shè)漏電保護(hù)裝置。

（4）井下開關(guān)、控制設(shè)備應(yīng)裝設(shè)過流保護(hù)裝置。

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提升與運(yùn)輸

一、礦井提升設(shè)備

礦井提升設(shè)備是煤礦最重要的大型機(jī)電設(shè)備之一，是聯(lián)系地面與井下的主要生產(chǎn)設(shè)備。

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（一）礦井提升設(shè)備的分類

根據(jù)井筒的傾角、用途、提升機(jī)和拖動(dòng)類型的不同，礦井提升設(shè)備可分為如下類型。

（1）、按用途分類：

     ①主井提升設(shè)備。是專門提升井下生產(chǎn)的煤炭。

     ②副井提升設(shè)備。是專門提升矸石、下放材料，升降人員。

（2）、按提升機(jī)類型分類：

①單繩纏繞式提升設(shè)備。

②多繩摩擦式提升設(shè)備。

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（3）、按拖動(dòng)類型分為交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)和直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)提升設(shè)備。

（4）按井筒傾角分為立井和斜井提升設(shè)備。

（二）礦井提升設(shè)備的組成

礦井提升設(shè)備主要由井架、天輪、提升容器、鋼絲繩、提升機(jī)等部分組成。

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（三）提升設(shè)備的工作系統(tǒng)

根據(jù)提升設(shè)備的特點(diǎn)和使用礦井條件的不同分為立井和斜井提升設(shè)備的工作系統(tǒng)。

立井提升系統(tǒng)

          立井提升系統(tǒng)根據(jù)使用要求的不同，可分為立井單繩纏繞式箕斗或罐籠提升系統(tǒng)；立井磨擦式單、多繩箕斗或罐籠提升系統(tǒng)。

斜井提升系統(tǒng)

        斜井可分為串車、箕斗和人車等提升系統(tǒng)，現(xiàn)主要介紹串車提升系統(tǒng)。

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二、井下運(yùn)輸設(shè)備

（一）帶式輸送機(jī)

帶式輸送機(jī)主要使用在井下水平巷道和傾斜巷道的運(yùn)輸。向上運(yùn)輸傾角≤18º，向下運(yùn)輸傾角≤15º。目前使用的主要類型有以下幾種：

（1）固定式和鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)，用于井下主要運(yùn)輸斜巷和水平運(yùn)輸大巷。

（2）可伸縮帶式輸送機(jī)，主要使用在機(jī)械化采煤工作面的順槽運(yùn)輸。

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（二）刮板輸送機(jī)

刮板輸送機(jī)又稱溜子，是井下運(yùn)輸中最常見的運(yùn)輸設(shè)備。主要使用在采煤工作面運(yùn)輸及順槽運(yùn)輸。根據(jù)使用條件可分為以下三類：

（1）普通刮板輸送機(jī)，其特點(diǎn)是輸送機(jī)只能直線鋪設(shè)。隨工作面推進(jìn)，人工拆卸移溜。

（2）可彎曲刮板輸送機(jī)，可配合采煤機(jī)，金屬或單體液壓支架使用?？勺鳛椴擅簷C(jī)的導(dǎo)軌，隨工作面的推井可實(shí)現(xiàn)蛇形自移。

（3）多機(jī)傳動(dòng)高效鎧裝可彎曲刮板輸送機(jī)，主要是為綜合機(jī)械化采煤工作面配套。

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（三）礦用小絞車

井下運(yùn)輸用的小絞車，主要是指卷簡直徑1.6m以下的搬運(yùn)絞車、調(diào)度絞車和回柱絞車。

（1）搬運(yùn)絞車主要使用在大中型礦井的井下傾斜巷道運(yùn)送物料。

（2）調(diào)度絞車一般使用在水平巷道調(diào)度車輛，或在中間巷拖動(dòng)礦車，或用于輔助搬運(yùn)。

（3）回柱絞車主要用在工作面的回柱放頂，可安裝在回風(fēng)巷內(nèi)，或回采工作面上端和中間。

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（四）礦用機(jī)車

礦用機(jī)車主要使用在井下水平運(yùn)輸大巷。

我國使用的礦用機(jī)車主要是直流電機(jī)車。按使用條件和設(shè)備特點(diǎn)不同分為架線式電機(jī)車、防爆特殊型蓄電池機(jī)車、防爆柴油機(jī)車、防爆柴油齒軌機(jī)車、防爆柴油膠套輪機(jī)車等類型。

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三、提升運(yùn)輸?shù)陌踩O(shè)施

礦井提升運(yùn)輸能否做到安全運(yùn)行，安全設(shè)施有著十分重要的的作用?，F(xiàn)介紹如下：

（1）井口安全門。在使用罐籠提升的立井井口及各水平的井底車場(chǎng)靠近筒處，必須設(shè)置防止人員、礦車及其實(shí)他物品墜落到井下的安全門。井口安全門必須和提升信號(hào)系統(tǒng)相閉鎖。

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（2）罐籠防墜器。《規(guī)程》規(guī)定：升降人員或升降人員和物料的單繩提升罐籠、帶乘人間的箕斗，必須設(shè)置可靠的防墜器。當(dāng)提升繩或連接裝置一旦發(fā)生斷裂，防墜器可使罐籠安全而平穩(wěn)地支承在井筒的罐道上，起到保護(hù)作用。

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（3）防過卷保護(hù)裝置。立井提升時(shí)，當(dāng)容器超過正常終端停止位置0.5m時(shí)，該裝置能使提升系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。

（4）滿倉和松繩保護(hù)裝置。立井或斜井箕斗提升時(shí)，當(dāng)煤倉滿或箕斗卡住造成松繩，該裝置能自動(dòng)發(fā)出警告信號(hào)并進(jìn)行安全保護(hù)。

煤礦機(jī)電運(yùn)輸安全管理

（5）斜井平臺(tái)阻車器。在斜井上部的水平車場(chǎng)設(shè)置。目的是防止因推車工失誤時(shí)，造成礦車自行下滑。

（6）防跑車裝置。所有軌道斜井必須設(shè)置“一坡三擋”。

（7）斜井人車斷繩防墜裝置。

（8）斜井帶式輸送機(jī)安全裝置。