煤礦柔性斜井?dāng)r網(wǎng)式防跑車裝置探討

摘要：文章首先對(duì)斜井跑車防護(hù)系統(tǒng)的分類、發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，明確了項(xiàng)目的研究背景及意義，在對(duì)國(guó)內(nèi)外技術(shù)成熟的斜井防跑車裝置進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)柔性斜井跑車防護(hù)系統(tǒng)的工作要求和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了常閉式可轉(zhuǎn)動(dòng)攔網(wǎng)架防跑車裝置，并對(duì)該裝置的性能進(jìn)行了理論分析和試驗(yàn)研究。

關(guān)鍵詞：斜井運(yùn)輸；防跑車裝置；攔網(wǎng)式；柔性；煤礦開采 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD553 文章編號(hào)：1009-2374（2015）14-0165-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.082

1 煤礦跑車防護(hù)系統(tǒng)的研究背景與應(yīng)用現(xiàn)狀

礦井軌道運(yùn)輸發(fā)展方向是應(yīng)用重型、高速電機(jī)車及大容量礦車，并采用固定道床鋪設(shè)重軌軌道，而高速、大載重量列車就增加了跑車事故發(fā)生的危險(xiǎn)，因此礦井防跑車技術(shù)研究就顯得極其迫切與重要。

對(duì)于礦井斜巷軌道運(yùn)輸中出現(xiàn)的跑車，往往具有很大的加速度和很強(qiáng)的動(dòng)能，為使其在可控距離內(nèi)停止下來則需采用固定擋門擋車的剛性制動(dòng)形式。目前攔網(wǎng)式防跑車裝置應(yīng)用較廣，其功能特點(diǎn)是攔網(wǎng)的有效攔截面積大，阻車效果明顯，攔阻成功率較大，即使跑車離開軌道也能將其攔截。然而常閉式的動(dòng)作方式以及剛性制動(dòng)使其巷道通過性差，發(fā)生事故時(shí)易造成了系統(tǒng)和礦車的損壞，因此《中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：跑車防護(hù)裝置技術(shù)條件》規(guī)定：跑車防護(hù)裝置應(yīng)具備緩沖功能。為了解決常閉式和剛性擋車裝置的缺點(diǎn)，提出了柔性攔網(wǎng)式擋車裝置設(shè)計(jì)研究。

2 柔性斜井?dāng)r網(wǎng)式防跑車裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 柔性斜井?dāng)r網(wǎng)式防跑車裝置的結(jié)構(gòu)及原理

柔性斜井?dāng)r網(wǎng)式防跑車裝置如圖1攔網(wǎng)阻車器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖所示，該裝置主要由攔網(wǎng)架、攔網(wǎng)、液壓缸、四連桿機(jī)構(gòu)、緩沖器、攔網(wǎng)分離機(jī)構(gòu)和擋塊等組成。

1.攔網(wǎng)；2.攔網(wǎng)架；3.液壓缸；4.四連桿機(jī)構(gòu)；5.鋼絲繩；6.緩沖器

圖1 攔網(wǎng)阻車器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

柔性斜井?dāng)r網(wǎng)式防跑車裝置的工作原理是：在無礦車通行時(shí)，阻車器保持阻車位置。如圖2阻車位：

圖2 阻車位 圖3 放行位

當(dāng)?shù)V車以正常速度運(yùn)行時(shí)，攔網(wǎng)架繞其上部銷軸回轉(zhuǎn)，從而將其上固定的攔網(wǎng)從攔車位帶到巷道頂部與軌面平行的放行位置，礦車即可安全通過。如圖3放行位：當(dāng)發(fā)生跑車事故時(shí)，攔網(wǎng)架不動(dòng)作，攔網(wǎng)處在攔車位，跑車撞上攔網(wǎng)，攔網(wǎng)與網(wǎng)架脫離，攔網(wǎng)與緩沖器通過鋼絲繩相連，依靠緩沖器的作用，最終使跑車停下。

2.2 各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用與原理分析

該防跑車裝置最主要的阻車特點(diǎn)是，利用攔網(wǎng)的方式將跑車兜住。因此本裝置需要有用于攔車的攔網(wǎng)以及可起到支承和固定攔網(wǎng)的機(jī)構(gòu)或構(gòu)件。同時(shí)該機(jī)構(gòu)或構(gòu)件能夠?qū)崿F(xiàn)在跑車狀態(tài)和正常通行狀態(tài)下的阻車位置和放行位置的改變，本裝置采用回轉(zhuǎn)式作為該機(jī)構(gòu)的動(dòng)作方式。

系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置采用液壓驅(qū)動(dòng)，該種驅(qū)動(dòng)方式特點(diǎn)是，承載力大，動(dòng)作平穩(wěn)，動(dòng)作速度不高，需要有液壓系統(tǒng)支持，也能滿足頻繁啟動(dòng)要求和往復(fù)動(dòng)作要求。

采用液壓驅(qū)動(dòng)，執(zhí)行元件就是液壓缸，液壓缸將作為攔網(wǎng)架動(dòng)作的直接動(dòng)力源。需要有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接在液壓缸與攔網(wǎng)架中間，既能使攔網(wǎng)架按設(shè)想軌跡動(dòng)作，又能使液壓缸動(dòng)作不受影響，保證系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，最主要是能夠滿足安全規(guī)程。能夠滿足網(wǎng)架動(dòng)作要求的機(jī)構(gòu)較多，如四連桿機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、弧形導(dǎo)桿間歇機(jī)構(gòu)等?？紤]到機(jī)構(gòu)要簡(jiǎn)單、靈活、可靠、易于維護(hù)和易于加工，再加上該動(dòng)作非常簡(jiǎn)單，并不需要復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，所以相比較而言四連桿機(jī)構(gòu)要優(yōu)于其他的機(jī)構(gòu)，而且四連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用也非常多，比如工程上使用的挖土機(jī)、裝載機(jī)，它們上面的挖斗與液壓缸的傳動(dòng)就是通過四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，所以將四連桿機(jī)構(gòu)作為本裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

防跑車裝置的另一個(gè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)是，如何實(shí)現(xiàn)當(dāng)跑車發(fā)生時(shí)攔網(wǎng)與攔網(wǎng)架的可靠分離。實(shí)現(xiàn)分離的結(jié)構(gòu)采用膨脹螺栓，膨脹螺栓可以用于攔網(wǎng)與欄架的分離上的，其過盈量可通過螺母或螺釘?shù)男o量來調(diào)節(jié)，而且膨脹螺栓應(yīng)用廣泛、購(gòu)買方便、易于更換。

每當(dāng)?shù)V車需要正常通行時(shí)，攔網(wǎng)架將會(huì)產(chǎn)生上升與下降的動(dòng)作。該裝置最好的放置位置就是在地面上，由于地面較好固定，受力也能滿足，同時(shí)距離欄架所受到的沖擊力作用點(diǎn)也較近，沖擊力能很快地作用到地面上，這樣就減少了對(duì)裝置的破壞。

3 柔性斜井?dāng)r網(wǎng)式防跑車裝置系統(tǒng)與安裝布置

3.1 防跑車裝置系統(tǒng)

柔性斜井?dāng)r網(wǎng)式防跑車裝置除了機(jī)械執(zhí)行部分外，還包括了液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、緩沖機(jī)構(gòu)和所用的鋼絲繩。

液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分別同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩側(cè)欄架完成升降運(yùn)動(dòng)，故動(dòng)作簡(jiǎn)單，只需有推程和回程兩種工作狀態(tài)。

斜井防跑車設(shè)施多為人工操作，存在著人為因素。許多跑車事故是因?yàn)槊旱V工人人為操作不規(guī)范造成的。要想徹底改變這種被動(dòng)狀態(tài)，只有通過提高斜巷裝備水平，提高設(shè)施的自動(dòng)化程度來實(shí)現(xiàn)?；赑LC控制器功能和特點(diǎn)，結(jié)合跑車防護(hù)系統(tǒng)對(duì)其控制功能的要求，為保證安全生產(chǎn)和適應(yīng)井下現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，跑車防護(hù)裝置采用PLC電氣控制系統(tǒng)是一種理想而可行的選擇。

緩沖機(jī)構(gòu)工作原理，在發(fā)生跑車事故時(shí)，礦車與防跑裝置碰撞后，在礦車?yán)^續(xù)下行的過程中拉動(dòng)纏繞在卷筒上的鋼絲繩，從而牽動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，卷筒護(hù)板與卷筒通過焊接成為整體，在卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，卷筒護(hù)板也開始轉(zhuǎn)動(dòng)，卷筒護(hù)板與轉(zhuǎn)軸通過花鍵連接，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；摩擦副中的動(dòng)片通過花鍵套與軸連接，最終使得動(dòng)片隨著卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，但靜片保持靜止，而卷筒護(hù)板也相當(dāng)于動(dòng)片，動(dòng)片與靜片之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而將礦車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為摩擦熱，最終使得礦車緩沖制動(dòng)。

礦用鋼絲繩，按捻制特性可分為點(diǎn)接觸鋼絲繩、線接觸鋼絲繩和面接觸鋼絲繩；按表面狀態(tài)可分為光面鋼絲繩、鍍鋅鋼絲繩和涂塑鋼絲繩；按股的斷面形狀可分為圓股鋼絲繩和異形股鋼絲繩。根據(jù)分析，應(yīng)用于緩沖器中的鋼絲繩適宜采用圓股，面接觸，交互捻鋼絲繩，且在實(shí)際生產(chǎn)中要按照相應(yīng)的規(guī)章制度進(jìn)行定期保質(zhì)的檢查，主要的項(xiàng)目包括斷絲、繩徑變細(xì)、銹蝕檢查，并定期對(duì)鋼絲繩做潤(rùn)滑維護(hù)，以保證其正常安全的工作。

3.2 防跑車裝置安裝

柔性斜井?dāng)r網(wǎng)系統(tǒng)的安裝與布置如圖4攔網(wǎng)阻車系統(tǒng)安裝布置圖所示：

圖4 攔網(wǎng)阻車系統(tǒng)安裝布置圖

斜井上部有絞車提升裝置和防跑車系統(tǒng)的控制箱，斜巷上面每隔300m左右就會(huì)布置一套阻車裝置，圖中所布置的就是攔網(wǎng)式阻車裝置，其前后軌道上每隔一段距離都安裝有傳感器，用于測(cè)量礦車參數(shù)。緩沖器安裝位置距離攔網(wǎng)架約5m左右，吊環(huán)分別安在軌道兩側(cè)，相距2.2～2.4m，與攔網(wǎng)架相距3m左右。攔網(wǎng)架支撐梁距離軌面的垂直距離為2.5m左右。梁與巷道兩側(cè)墻壁的固定方式參考了燕子山礦上電纜等設(shè)備與巷道壁的固定方式，即通常所說的牛腿結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語(yǔ)

斜井柔性攔網(wǎng)式防跑車裝置，在煤礦斜井軌道運(yùn)輸過程中，既能滿足巷道的通過要求，又能實(shí)現(xiàn)在跑車事故發(fā)生時(shí)擋車的作用，且是柔性的擋車裝置，對(duì)沖擊力有緩沖作用，減少了對(duì)礦車和擋車裝置的破壞。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝與維修，可靠性較強(qiáng)，能夠極大地提高斜井軌道運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>

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作者簡(jiǎn)介：彭曉寧（1965-），男，大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程師，研究方向：工業(yè)控制技術(shù)。

（責(zé)任編輯：王 波）