煤礦斜井跑車防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

鄭緒坤

（山西霍爾辛赫煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046600）

在煤礦斜井提升設(shè)備中，跑車防護(hù)裝置可以起到有效的保護(hù)性攔截，降低跑車事故造成的損失。山西霍爾幸赫煤業(yè)公司斜井軌道運(yùn)輸中缺少該跑車防護(hù)裝置，無(wú)法滿足《煤礦安全規(guī)程》的要求，從煤礦生產(chǎn)安全的角度出發(fā)，該礦決定自行設(shè)計(jì)煤礦斜井跑車防護(hù)裝置。機(jī)電科技術(shù)人員根據(jù)該礦斜井提升的工作實(shí)況和跑車防護(hù)保護(hù)要求，利用礦井廢舊的設(shè)備材料設(shè)計(jì)了一套煤礦斜井跑車防護(hù)裝置。該裝置經(jīng)樣品設(shè)計(jì)，安裝到井下連續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題不斷修改，最終確定設(shè)計(jì)方案，實(shí)踐應(yīng)用效果理想。

1 跑車防護(hù)裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

國(guó)內(nèi)煤礦斜井跑車防護(hù)裝置類型較多，按照擋車器類型分類可分為：剛性擋車器、柔性擋車器、組合式擋車器。剛性擋車器的優(yōu)點(diǎn)：成形好，形狀易控制；缺點(diǎn)：對(duì)礦車損害重，不好恢復(fù)。柔性擋車器的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)礦車損害小，容易恢復(fù)；缺點(diǎn)：成形有難度。混合式擋車器采用鋼絲繩擋車，鋼絲繩成形，并輔助氣缸阻尼作為緩沖，位置在斜巷下口作為捕車的后備保護(hù)，優(yōu)點(diǎn)較多，應(yīng)用比較廣泛。

對(duì)市面上常見的各種跑車防護(hù)裝置進(jìn)行綜合分析，結(jié)合霍爾幸赫煤業(yè)公司傾斜井巷道的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)和制作了機(jī)械常開式混合擋車器的跑車防護(hù)裝置。

2 跑車防護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)分析

2.1 跑車防護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該跑車防護(hù)裝置主要由兩部分組成。

一部分是防護(hù)欄，如圖1（a）所示。該防護(hù)欄是用50的角鐵焊接制作的2m×1.5m長(zhǎng)方形框架，在框架的四周每隔200mm鉆一個(gè)Φ20mm的圓孔，保證框架相對(duì)的邊框上的圓孔兩兩對(duì)照。再用Φ18.5mm的廢舊鋼絲繩穿入孔中，編成網(wǎng)格狀，鋼絲繩相互錯(cuò)壓。中間鋼絲繩交錯(cuò)的位置用相同規(guī)格鋼絲繩卡固定，鋼絲繩穿過(guò)邊框的圓孔后反壓在鋼絲繩上，用同樣規(guī)格的鋼絲繩卡固定。這樣就編制成一張2m×1.5m帶邊框的鋼絲繩網(wǎng)。在鋼絲繩網(wǎng)1.5m長(zhǎng)的一端焊接帶有兩個(gè)圓孔的厚度超過(guò)15mm的鉸支座，圓孔的直徑大約為35mm，兩個(gè)鉸支座的間距以800mm左右為宜。在巷道支架的橫梁上焊制兩個(gè)同樣規(guī)格的鉸支座，兩個(gè)鉸支座的間距以750～770mm為宜，防護(hù)欄與巷道支架的鉸支座用一根長(zhǎng)度約為850mm的鋼制銷柱連接，銷柱的兩端分別鉆一個(gè)圓孔，打上開口銷。

跑車防護(hù)裝置的另一部分是撞擊引導(dǎo)裝置，如圖1（b）所示。該裝置由兩根長(zhǎng)約1.8m的方鋼并列焊接在兩塊鋼板上，兩根方鋼之間有30mm的間隙，在距方鋼一端200mm左右的位置鉆一個(gè)通孔，通孔的位置裝一根長(zhǎng)度約為1.5m的撞桿，撞桿與兩塊方鋼制成的底座鉸接，并保證撞桿能在底座上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在底座的另一端200m左右的位置也鉆一個(gè)通孔，通孔上裝一個(gè)機(jī)關(guān)掛鉤保證撞桿在受到較大外力撞擊的時(shí)候能向后轉(zhuǎn)起，撞到機(jī)關(guān)掛鉤的尾部。在防護(hù)欄和機(jī)關(guān)撞鉤之間用一根Φ6mm的膠套鋼絲繩連接，在巷道支架防護(hù)欄底端向上抬起的位置處裝一個(gè)導(dǎo)向輪，如圖1（c）所示，用來(lái)改變鋼絲繩傳導(dǎo)力的方向。由于發(fā)生跑車的礦車在到達(dá)防護(hù)欄時(shí)的速度可能極大，所以撞擊引導(dǎo)裝置距防護(hù)梯的距離要合適，這樣才能保證發(fā)生跑車的礦車在撞擊到撞擊引導(dǎo)裝置的撞桿后再到達(dá)防護(hù)梯的位置。

圖1 跑車防護(hù)裝置圖

2.2 巷道模擬計(jì)算分析

針對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)械常開式混合擋車器的跑車防護(hù)裝置，以中普煤業(yè)25絞車運(yùn)行巷道為實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，采用巷道模擬計(jì)算從而確定相關(guān)技術(shù)參數(shù)。巷道坡度25°，長(zhǎng)度約230m，巷道斷面8m2。巷道模擬計(jì)算示意圖如圖2所示。

圖2 巷道模擬計(jì)算示意圖

設(shè)定礦車從擋車梯自由落下的最大速度為v2，礦車行車速度為v1，撞擊引導(dǎo)裝置的速度為v3。從擋車梯到撞擊引導(dǎo)裝置的距離為120m，從自由落下的最大速度起至撞擊引導(dǎo)裝置為52m。

假設(shè)從經(jīng)過(guò)擋車梯的位置就發(fā)生跑車事故，計(jì)算礦車從擋車梯自由落下的最大速度：

經(jīng)試驗(yàn)，礦車從擋車梯自由落下的時(shí)間大約為0.5s，故

從撞擊引導(dǎo)裝置到防護(hù)欄的距離最小應(yīng)該為21.4m。

當(dāng)然，這里計(jì)算的距離僅僅適合于該礦25絞車安裝巷道，如果針對(duì)其他不同的巷道，還要進(jìn)行具體的分析。

2.3 跑車防護(hù)裝置的原理

運(yùn)行中的礦車發(fā)生跑車事故時(shí)，礦車會(huì)以較大的速度向巷道底部沖去，當(dāng)?shù)V車撞到撞擊引導(dǎo)裝置上的撞桿時(shí)，撞桿會(huì)以極大的力量向后彈起，撞擊在引導(dǎo)裝置另一端的機(jī)關(guān)掛鉤上，接受撞擊的機(jī)關(guān)掛鉤的一端向上旋轉(zhuǎn)，另一端向下旋轉(zhuǎn)，掛在機(jī)關(guān)掛鉤上的連接鋼絲繩脫落，防護(hù)網(wǎng)落下?lián)踝「咚傧蛳聸_的礦車。

決定跑車防護(hù)裝置能否起作用的一個(gè)重要因素就是發(fā)生跑車事故的礦車與撞桿撞擊瞬間的速度，只有這一瞬間速度達(dá)到一定值時(shí)撞擊到撞桿，撞桿才能有足夠的速度和力量彈起，而決定這個(gè)瞬間撞擊速度的因素主要有兩個(gè)：（1）斜巷傾角的大小。斜巷傾角的大小直接影響了跑車速度的大小，又決定了沖力的大小。（2）發(fā)生跑車事故的位置到跑車防護(hù)裝置的距離，還有撞擊引導(dǎo)裝置防護(hù)欄之間的距離。要保證從最上面發(fā)生跑車事故時(shí)，該裝置能夠有效地?cái)r住跑車的礦車。

3 實(shí)踐應(yīng)用情況分析

霍爾幸赫煤業(yè)公司的25絞車坡度大約為25°，長(zhǎng)度235m，巷道斷面為8m2，肩負(fù)著往工作面上巷運(yùn)送材料的任務(wù)。由于礦井的顯示條件，巷道還兼做行人巷，在巷道上邊坡點(diǎn)裝了一組自動(dòng)阻車器，邊坡點(diǎn)下5m處裝有一組擋車梯，巷道的下邊坡點(diǎn)上一列車處裝了一個(gè)擋車梯，巷道的支護(hù)方式為架棚支護(hù)。井口變坡點(diǎn)以下約30m安裝一套設(shè)計(jì)的防跑車裝置后強(qiáng)度不足以應(yīng)對(duì)事故跑車的沖擊，因此需要對(duì)安裝防跑車裝置處前后兩米的巷道及支護(hù)支架進(jìn)行加固。對(duì)巷道頂部要加裝錨桿，與頂部巖巷接頂，中間空當(dāng)位置打上水泥混凝土，最下面一層的四排支護(hù)支架要相互連鎖。

在實(shí)踐中，自行設(shè)計(jì)的斜井跑車防護(hù)裝置可以有效控制擋車梯的提升、下放，能有效攔截車輛跑動(dòng)，保證了礦井運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>

4 結(jié)論

設(shè)計(jì)和安裝的斜井跑車防護(hù)裝置是利用鋼絲繩繩卡、廢舊的鋼絲繩、角鋼、膠套鋼絲繩錨等廢舊材料和煤礦常用的廢舊材料自制而成。該裝置可以對(duì)發(fā)生跑車事故的礦車進(jìn)行保護(hù)性攔截，把可能發(fā)生的事故損失降到最低。設(shè)計(jì)的斜井跑車防護(hù)裝置費(fèi)用較低，實(shí)際應(yīng)用效果較好，安全和經(jīng)濟(jì)效益明顯，目前正在山西霍爾幸赫煤業(yè)公司進(jìn)行全面推廣，適宜在任何有斜巷軌道的礦井進(jìn)行推廣。