斜巷機(jī)械式防跑車裝置設(shè)計(jì)研究
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摘要：為保證伯方煤礦斜巷運(yùn)輸安全，針對(duì)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(hù)成本高、存在一定安全隱患的問題，設(shè)計(jì)出一種礦車僅在跑車時(shí)，觸發(fā)阻車立桿，對(duì)跑車起到阻擋限位作用的機(jī)械裝置。經(jīng)改造后，東西翼軌道上山運(yùn)輸沒有發(fā)生過一起跑車事故，且改用機(jī)械式防跑車裝置，可節(jié)約成本67.4萬(wàn)元
關(guān)鍵詞：斜巷運(yùn)輸；防跑車裝置；安全性；機(jī)械式
我國(guó)煤礦實(shí)際井巷布置中，采區(qū)上、下山等準(zhǔn)備巷道以及傾斜長(zhǎng)壁工作面的回采巷道，多采用斜巷軌道運(yùn)輸來(lái)滿足生產(chǎn)運(yùn)料需求，而斜巷軌道極易發(fā)生絞車斷繩、跑車等事故，嚴(yán)重威脅著井下運(yùn)輸人員的安全[1-3]。對(duì)此，相關(guān)規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)明令要求，斜巷必須設(shè)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(dān)著整個(gè)東、西翼采區(qū)的生產(chǎn)物料運(yùn)輸任務(wù)，該斜巷主要采用巷道內(nèi)分段布設(shè)電控氣動(dòng)液壓繩攔以及電控氣動(dòng)保險(xiǎn)梯來(lái)防止跑車事故的發(fā)生，一般兩者均處于常閉狀態(tài)，當(dāng)?shù)V車運(yùn)輸通過時(shí)，操作人員通過電控裝置，提升繩攔及保險(xiǎn)梯；礦車通過后，操作人員再通過電控裝置，降下繩攔及保險(xiǎn)梯，在實(shí)際應(yīng)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(dòng)、氣動(dòng)牽引，零配件損壞后，維修、更換成本較高，且零配件不易購(gòu)置。
1.2人工維護(hù)成本較高
除安排人員在礦車運(yùn)輸前后，操作電控裝置之外，還要投入人員對(duì)電控、氣動(dòng)裝置進(jìn)行檢查維護(hù)。
1.3存在一定的安全隱患
電控、氣動(dòng)裝置均是人為操作，當(dāng)?shù)V車在運(yùn)輸過程中，繩攔及保險(xiǎn)梯已升起時(shí)，若出現(xiàn)斷繩跑車，將造成不可避免的事故[2]。因此，如何設(shè)計(jì)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(hù)成本的礦車防跑車裝置，顯得極具現(xiàn)實(shí)意義。
2防跑車裝置設(shè)計(jì)
機(jī)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(yù)設(shè)3個(gè)錨桿孔，用來(lái)將觸發(fā)碰桿的頂部鋼板錨固于巷道頂板，鋼板中心應(yīng)位于運(yùn)輸斜巷軌道中心線上；在鋼板中心兩側(cè)170mm處，各焊接一個(gè)特殊加工的側(cè)護(hù)板，該側(cè)護(hù)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(zhǎng)350mm，斜邊與下底夾角為45°，斜邊共挖設(shè)3個(gè)槽位，用來(lái)放置連接鋼絲繩的脫硝。此外，在兩個(gè)側(cè)護(hù)板上預(yù)設(shè)直徑為23mm的圓孔，用來(lái)懸吊碰桿；碰桿由輕質(zhì)花桿扎制而成，規(guī)格為200mm寬×1800mm長(zhǎng)，碰桿上端預(yù)留圓孔，用穿銷將碰桿懸吊起來(lái)，碰桿下端900mm采用軟質(zhì)防撞材料進(jìn)行包裹，以防碰撞造成損壞，其長(zhǎng)度可根據(jù)運(yùn)輸斜巷的實(shí)際高度及坡度確定，一般以碰觸到礦車上沿以下300～500mm為準(zhǔn)[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(yù)設(shè)3個(gè)錨桿孔，用來(lái)將阻車立桿頂部的鋼板錨固于巷道頂板，鋼板中心應(yīng)位于運(yùn)輸斜巷軌道中心線上；在鋼板中心兩側(cè)190mm處，各焊接一個(gè)300mm×300mm的側(cè)護(hù)板，在兩個(gè)側(cè)護(hù)板上預(yù)設(shè)直徑為23mm的圓孔，用來(lái)懸吊阻車立桿，阻車立桿由原保險(xiǎn)梯改制而成，規(guī)格為250mm寬×2000mm長(zhǎng)，用穿銷將阻車立桿固定，其長(zhǎng)度可根據(jù)運(yùn)輸斜巷的實(shí)際高度及坡度確定，一般以接觸到道軌上面為準(zhǔn)。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(yùn)輸最大串車長(zhǎng)度的1.5倍，在兩者中間的巷道頂部固定一個(gè)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(zhǎng)度可由阻車立桿長(zhǎng)度確定）處，將一卡具固定于巷道頂板鋼絲繩的繩道上，用來(lái)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(yùn)輸?shù)乃俣?，確定觸發(fā)碰桿的安全擺幅[5]，當(dāng)?shù)V車以正常速度運(yùn)行時(shí)，碰桿的擺幅不會(huì)超過安全擺幅，即碰桿接觸不到位于側(cè)護(hù)板槽位內(nèi)的脫硝，斜巷下部的阻車立桿也不會(huì)隨之落下；當(dāng)?shù)V車斷繩跑車，礦車速度超過正常速度時(shí)，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(duì)跑車起到阻擋限位的作用。其使用效果見圖5。
4應(yīng)用效果
4.1應(yīng)用效果分析
伯方煤礦以前使用的電控氣動(dòng)液壓繩攔每套12萬(wàn)元，電控氣動(dòng)保險(xiǎn)梯每套約13萬(wàn)元，東、西翼采區(qū)軌道上山共計(jì)布設(shè)電控氣動(dòng)液壓繩攔4套、電控氣動(dòng)保險(xiǎn)梯2套，共計(jì)74萬(wàn)元，改用機(jī)械式防跑車裝置后，每套僅需1.1萬(wàn)元，總計(jì)節(jié)約67.4萬(wàn)元。該防跑車裝置自2019年10月安裝應(yīng)用以來(lái)，一直使用正常，防跑車裝置的安裝大大提高了巷道運(yùn)輸安全性。
4.2有待進(jìn)一步完善的缺點(diǎn)
斜巷機(jī)械式防跑車裝置自投入應(yīng)用以來(lái)，雖具有諸多優(yōu)點(diǎn)，使用過程中仍發(fā)現(xiàn)了一些缺點(diǎn)，具體如下：（1）由于斜巷運(yùn)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(gè)月后，花桿發(fā)生了變形，有待尋找彈性更好的材料來(lái)制作碰桿。（2）鋼絲繩處于巷道頂板，檢修較為不便。
5結(jié)語(yǔ)
機(jī)械式防跑車裝置在斜巷中的設(shè)計(jì)應(yīng)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(hù)成本高的問題，增加斜巷運(yùn)輸過程中防跑車的安全性，保證了運(yùn)輸作業(yè)人員的人身安全，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
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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