斜巷機械式防跑車裝置設計研究

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摘要：為保證伯方煤礦斜巷運輸安全，針對伯方煤礦斜巷原有傳統(tǒng)防跑車裝置，維修材料成本、人工維護成本高、存在一定安全隱患的問題，設計出一種礦車僅在跑車時，觸發(fā)阻車立桿，對跑車起到阻擋限位作用的機械裝置。經(jīng)改造后，東西翼軌道上山運輸沒有發(fā)生過一起跑車事故，且改用機械式防跑車裝置，可節(jié)約成本67.4萬元

關鍵詞：斜巷運輸；防跑車裝置；安全性；機械式

我國煤礦實際井巷布置中，采區(qū)上、下山等準備巷道以及傾斜長壁工作面的回采巷道，多采用斜巷軌道運輸來滿足生產(chǎn)運料需求，而斜巷軌道極易發(fā)生絞車斷繩、跑車等事故，嚴重威脅著井下運輸人員的安全[1-3]。對此，相關規(guī)程及標準明令要求，斜巷必須設置“一坡三擋”，防跑車裝置即為其中之一。

1現(xiàn)有防跑車裝置及弊端

伯方煤礦東、西翼采區(qū)軌道上山，承擔著整個東、西翼采區(qū)的生產(chǎn)物料運輸任務，該斜巷主要采用巷道內(nèi)分段布設電控氣動液壓繩攔以及電控氣動保險梯來防止跑車事故的發(fā)生，一般兩者均處于常閉狀態(tài)，當?shù)V車運輸通過時，操作人員通過電控裝置，提升繩攔及保險梯；礦車通過后，操作人員再通過電控裝置，降下繩攔及保險梯，在實際應用過程中，現(xiàn)有防跑車裝置具有以下弊端：

1.1維修材料成本較高

由于現(xiàn)有的防跑車裝置，均采用電控啟動、氣動牽引，零配件損壞后，維修、更換成本較高，且零配件不易購置。

1.2人工維護成本較高

除安排人員在礦車運輸前后，操作電控裝置之外，還要投入人員對電控、氣動裝置進行檢查維護。

1.3存在一定的安全隱患

電控、氣動裝置均是人為操作，當?shù)V車在運輸過程中，繩攔及保險梯已升起時，若出現(xiàn)斷繩跑車，將造成不可避免的事故[2]。因此，如何設計一種既能有效防止跑車事故發(fā)生，又能節(jié)約維修材料及人工維護成本的礦車防跑車裝置，顯得極具現(xiàn)實意義。

2防跑車裝置設計

機械式防跑車裝置主要由安裝在斜巷上部的觸發(fā)碰桿，斜巷下部的阻車立桿組成。

2.1觸發(fā)碰桿

觸發(fā)碰桿的頂部為550mm×550mm×20mm的廢舊鋼板，鋼板中心處、距鋼板兩邊各70mm處，分別預設3個錨桿孔，用來將觸發(fā)碰桿的頂部鋼板錨固于巷道頂板，鋼板中心應位于運輸斜巷軌道中心線上；在鋼板中心兩側(cè)170mm處，各焊接一個特殊加工的側(cè)護板，該側(cè)護板大致呈直角梯形，上底寬200mm（上底與固定于頂板的鋼板焊接），下底寬500mm，高450mm，斜邊長350mm，斜邊與下底夾角為45°，斜邊共挖設3個槽位，用來放置連接鋼絲繩的脫硝。此外，在兩個側(cè)護板上預設直徑為23mm的圓孔，用來懸吊碰桿；碰桿由輕質(zhì)花桿扎制而成，規(guī)格為200mm寬×1800mm長，碰桿上端預留圓孔，用穿銷將碰桿懸吊起來，碰桿下端900mm采用軟質(zhì)防撞材料進行包裹，以防碰撞造成損壞，其長度可根據(jù)運輸斜巷的實際高度及坡度確定，一般以碰觸到礦車上沿以下300～500mm為準[4]。觸發(fā)碰桿正面、側(cè)面見圖1、圖2。

2.2阻車立桿

阻車立桿的頂部為550mm×550mm×20mm廢舊鋼板，鋼板中心處、距鋼板兩邊各50mm處，分別預設3個錨桿孔，用來將阻車立桿頂部的鋼板錨固于巷道頂板，鋼板中心應位于運輸斜巷軌道中心線上；在鋼板中心兩側(cè)190mm處，各焊接一個300mm×300mm的側(cè)護板，在兩個側(cè)護板上預設直徑為23mm的圓孔，用來懸吊阻車立桿，阻車立桿由原保險梯改制而成，規(guī)格為250mm寬×2000mm長，用穿銷將阻車立桿固定，其長度可根據(jù)運輸斜巷的實際高度及坡度確定，一般以接觸到道軌上面為準。阻車立桿正面、側(cè)面見圖3、圖4。

2.3觸發(fā)碰桿與阻車立桿的連接

觸發(fā)碰桿固定于斜巷的上部，阻車立桿固定于斜巷的下部，兩者之間的距離為斜巷運輸最大串車長度的1.5倍，在兩者中間的巷道頂部固定一個定滑輪，鋼絲繩通過定滑輪，一端與觸發(fā)碰桿槽位上的脫銷相連，另一端與阻車立桿相連。此外，觸發(fā)碰桿頂部固定鋼板往定滑輪方向1400mm（長度可由阻車立桿長度確定）處，將一卡具固定于巷道頂板鋼絲繩的繩道上，用來限位觸發(fā)碰桿上的脫銷，使阻車立桿起到阻車效果。

3工作原理

根據(jù)斜巷的坡度、滿載串車的重量、碰桿的重量以及正常牽引運輸?shù)乃俣?，確定觸發(fā)碰桿的安全擺幅[5]，當?shù)V車以正常速度運行時，碰桿的擺幅不會超過安全擺幅，即碰桿接觸不到位于側(cè)護板槽位內(nèi)的脫硝，斜巷下部的阻車立桿也不會隨之落下；當?shù)V車斷繩跑車，礦車速度超過正常速度時，碰桿的擺幅大于安全擺幅，碰桿隨之接觸到脫硝，斜巷下部的阻車立桿隨之落下，對跑車起到阻擋限位的作用。其使用效果見圖5。

4應用效果

4.1應用效果分析

伯方煤礦以前使用的電控氣動液壓繩攔每套12萬元，電控氣動保險梯每套約13萬元，東、西翼采區(qū)軌道上山共計布設電控氣動液壓繩攔4套、電控氣動保險梯2套，共計74萬元，改用機械式防跑車裝置后，每套僅需1.1萬元，總計節(jié)約67.4萬元。該防跑車裝置自2019年10月安裝應用以來，一直使用正常，防跑車裝置的安裝大大提高了巷道運輸安全性。

4.2有待進一步完善的缺點

斜巷機械式防跑車裝置自投入應用以來，雖具有諸多優(yōu)點，使用過程中仍發(fā)現(xiàn)了一些缺點，具體如下：（1）由于斜巷運輸量較大，由輕質(zhì)花桿扎制而成的碰桿，雖經(jīng)軟質(zhì)防撞材料包裹，但使用5個月后，花桿發(fā)生了變形，有待尋找彈性更好的材料來制作碰桿。（2）鋼絲繩處于巷道頂板，檢修較為不便。

5結(jié)語

機械式防跑車裝置在斜巷中的設計應用，改變了伯方煤礦原有防跑車裝置維修材料成本、人工維護成本高的問題，增加斜巷運輸過程中防跑車的安全性，保證了運輸作業(yè)人員的人身安全，具有很好的推廣應用價值。

參考文獻：

［1］蔡云領，趙帥.防范煤礦斜巷提升運輸事故的對策［J］.能源與環(huán)保，2019（12）：17-23.

［2］侯相聰.井下斜巷軌道運輸事故原因與防范措施［J］.機械管理開發(fā)，2019（1）：254-256.

［3］李庚.煤礦井下斜坡氣動跑車防護裝置的設計與應用［J］.煤礦現(xiàn)代化，2017（6）：55-56.

［4］周德利，晏銀輝.礦井斜巷跑車防護裝置的探討［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2002（2）：75-76.

［5］孫俊彥.煤礦斜井常閉式防跑車裝置設置［J］.中州煤炭，2017（5）：134-136.

作者：韓方超 單位：山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司伯方煤礦分公司