斜巷机械式防跑车装置设计研究

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摘要：为保证伯方煤矿斜巷运输安全，针对伯方煤矿斜巷原有传统防跑车装置，维修材料成本、人工维护成本高、存在一定安全隐患的问题，设计出一种矿车仅在跑车时，触发阻车立杆，对跑车起到阻挡限位作用的机械装置。经改造后，东西翼轨道上山运输没有发生过一起跑车事故，且改用机械式防跑车装置，可节约成本67.4万元

关键词：斜巷运输；防跑车装置；安全性；机械式

我国煤矿实际井巷布置中，采区上、下山等准备巷道以及倾斜长壁工作面的回采巷道，多采用斜巷轨道运输来满足生产运料需求，而斜巷轨道极易发生绞车断绳、跑车等事故，严重威胁着井下运输人员的安全[1-3]。对此，相关规程及标准明令要求，斜巷必须设置“一坡三挡”，防跑车装置即为其中之一。

1现有防跑车装置及弊端

伯方煤矿东、西翼采区轨道上山，承担着整个东、西翼采区的生产物料运输任务，该斜巷主要采用巷道内分段布设电控气动液压绳拦以及电控气动保险梯来防止跑车事故的发生，一般两者均处于常闭状态，当矿车运输通过时，操作人员通过电控装置，提升绳拦及保险梯；矿车通过后，操作人员再通过电控装置，降下绳拦及保险梯，在实际应用过程中，现有防跑车装置具有以下弊端：

1.1维修材料成本较高

由于现有的防跑车装置，均采用电控启动、气动牵引，零配件损坏后，维修、更换成本较高，且零配件不易购置。

1.2人工维护成本较高

除安排人员在矿车运输前后，操作电控装置之外，还要投入人员对电控、气动装置进行检查维护。

1.3存在一定的安全隐患

电控、气动装置均是人为操作，当矿车在运输过程中，绳拦及保险梯已升起时，若出现断绳跑车，将造成不可避免的事故[2]。因此，如何设计一种既能有效防止跑车事故发生，又能节约维修材料及人工维护成本的矿车防跑车装置，显得极具现实意义。

2防跑车装置设计

机械式防跑车装置主要由安装在斜巷上部的触发碰杆，斜巷下部的阻车立杆组成。

2.1触发碰杆

触发碰杆的顶部为550mm×550mm×20mm的废旧钢板，钢板中心处、距钢板两边各70mm处，分别预设3个锚杆孔，用来将触发碰杆的顶部钢板锚固于巷道顶板，钢板中心应位于运输斜巷轨道中心线上；在钢板中心两侧170mm处，各焊接一个特殊加工的侧护板，该侧护板大致呈直角梯形，上底宽200mm（上底与固定于顶板的钢板焊接），下底宽500mm，高450mm，斜边长350mm，斜边与下底夹角为45°，斜边共挖设3个槽位，用来放置连接钢丝绳的脱硝。此外，在两个侧护板上预设直径为23mm的圆孔，用来悬吊碰杆；碰杆由轻质花杆扎制而成，规格为200mm宽×1800mm长，碰杆上端预留圆孔，用穿销将碰杆悬吊起来，碰杆下端900mm采用软质防撞材料进行包裹，以防碰撞造成损坏，其长度可根据运输斜巷的实际高度及坡度确定，一般以碰触到矿车上沿以下300～500mm为准[4]。触发碰杆正面、侧面见图1、图2。

2.2阻车立杆

阻车立杆的顶部为550mm×550mm×20mm废旧钢板，钢板中心处、距钢板两边各50mm处，分别预设3个锚杆孔，用来将阻车立杆顶部的钢板锚固于巷道顶板，钢板中心应位于运输斜巷轨道中心线上；在钢板中心两侧190mm处，各焊接一个300mm×300mm的侧护板，在两个侧护板上预设直径为23mm的圆孔，用来悬吊阻车立杆，阻车立杆由原保险梯改制而成，规格为250mm宽×2000mm长，用穿销将阻车立杆固定，其长度可根据运输斜巷的实际高度及坡度确定，一般以接触到道轨上面为准。阻车立杆正面、侧面见图3、图4。

2.3触发碰杆与阻车立杆的连接

触发碰杆固定于斜巷的上部，阻车立杆固定于斜巷的下部，两者之间的距离为斜巷运输最大串车长度的1.5倍，在两者中间的巷道顶部固定一个定滑轮，钢丝绳通过定滑轮，一端与触发碰杆槽位上的脱销相连，另一端与阻车立杆相连。此外，触发碰杆顶部固定钢板往定滑轮方向1400mm（长度可由阻车立杆长度确定）处，将一卡具固定于巷道顶板钢丝绳的绳道上，用来限位触发碰杆上的脱销，使阻车立杆起到阻车效果。

3工作原理

根据斜巷的坡度、满载串车的重量、碰杆的重量以及正常牵引运输的速度，确定触发碰杆的安全摆幅[5]，当矿车以正常速度运行时，碰杆的摆幅不会超过安全摆幅，即碰杆接触不到位于侧护板槽位内的脱硝，斜巷下部的阻车立杆也不会随之落下；当矿车断绳跑车，矿车速度超过正常速度时，碰杆的摆幅大于安全摆幅，碰杆随之接触到脱硝，斜巷下部的阻车立杆随之落下，对跑车起到阻挡限位的作用。其使用效果见图5。

4应用效果

4.1应用效果分析

伯方煤矿以前使用的电控气动液压绳拦每套12万元，电控气动保险梯每套约13万元，东、西翼采区轨道上山共计布设电控气动液压绳拦4套、电控气动保险梯2套，共计74万元，改用机械式防跑车装置后，每套仅需1.1万元，总计节约67.4万元。该防跑车装置自2019年10月安装应用以来，一直使用正常，防跑车装置的安装大大提高了巷道运输安全性。

4.2有待进一步完善的缺点

斜巷机械式防跑车装置自投入应用以来，虽具有诸多优点，使用过程中仍发现了一些缺点，具体如下：（1）由于斜巷运输量较大，由轻质花杆扎制而成的碰杆，虽经软质防撞材料包裹，但使用5个月后，花杆发生了变形，有待寻找弹性更好的材料来制作碰杆。（2）钢丝绳处于巷道顶板，检修较为不便。

5结语

机械式防跑车装置在斜巷中的设计应用，改变了伯方煤矿原有防跑车装置维修材料成本、人工维护成本高的问题，增加斜巷运输过程中防跑车的安全性，保证了运输作业人员的人身安全，具有很好的推广应用价值。

参考文献：

［1］蔡云领，赵帅.防范煤矿斜巷提升运输事故的对策［J］.能源与环保，2019（12）：17-23.

［2］侯相聪.井下斜巷轨道运输事故原因与防范措施［J］.机械管理开发，2019（1）：254-256.

［3］李庚.煤矿井下斜坡气动跑车防护装置的设计与应用［J］.煤矿现代化，2017（6）：55-56.

［4］周德利，晏银辉.矿井斜巷跑车防护装置的探讨［J］.内蒙古煤炭经济，2002（2）：75-76.

［5］孙俊彦.煤矿斜井常闭式防跑车装置设置［J］.中州煤炭，2017（5）：134-136.

作者：韩方超 单位：山西兰花科技创业股份有限公司伯方煤矿分公司