基于跑車防護(hù)裝置的大斜坡全斷面擋車欄安裝方案設(shè)計(jì)

文/豆軍強(qiáng)

某煤礦是一座年產(chǎn)90萬噸的基建礦井，其副斜井主要擔(dān)負(fù)井下材料和設(shè)備的運(yùn)輸任務(wù)，井筒內(nèi)敷設(shè)有各類電纜及管路，同時兼做進(jìn)風(fēng)井口和安全出口。副斜井斜長256m，井筒傾角22°，采用單鉤串車提升，車場型式為上、下平車場。

副斜井提升機(jī)房內(nèi)安裝一套JTP-1.2型礦用提升絞車，額定轉(zhuǎn)速r=741r/min。配行星齒輪減速器及恒力矩液壓站，減速比i=24.6。電控部分采用低壓供電，變頻控制。建設(shè)期間提升容器為KFVH-6翻斗式礦車，自重540kg，載重1980kg，軌距600mm。

根據(jù)煤礦安全規(guī)程第三百七十條部分規(guī)定：傾斜巷道內(nèi)使用串車提升時必須遵守以下兩條規(guī)定：

（1）在傾斜巷道內(nèi)安設(shè)能夠?qū)⑦\(yùn)行中短繩脫鉤的車輛阻止住的跑車防護(hù)裝置。

（2）在變坡點(diǎn)下方略大于一列車長度的地點(diǎn)設(shè)置能夠防止未連掛的車輛繼續(xù)往下跑的擋車欄。

1 跑車防護(hù)裝置原理簡介

跑車防護(hù)裝置由光電測速傳感器、電控箱、收放絞車、報(bào)警顯示器、擋車欄等部分組成。車位傳感器由兩臺光電測速傳感器組成，其分別安裝于擋車欄上方和下方一定距離的軌道兩側(cè)。擋車欄由收放絞車牽引，電控箱和收放絞車放置于巷道硐室內(nèi)。報(bào)警顯示器安裝于井口信號房或絞車房內(nèi)。

擋車欄保持常閉狀態(tài)，當(dāng)?shù)V車以正常的速度上行或下行接近擋車欄時，車位傳感器檢測到信號，電控箱控制擋車欄升起；當(dāng)?shù)V車順利通過擋車欄后遠(yuǎn)離擋車欄時，車位傳感器再次檢測到信號，電控箱控制擋車欄下降。

當(dāng)?shù)V車發(fā)生跑車事故或其他故障時，車位傳感器檢測到超速信號，電控箱控制擋車欄保持常閉狀態(tài)。同時由于絞車與擋車欄閉鎖控制，絞車停止運(yùn)行，報(bào)警顯示器顯示相應(yīng)的故障，確保井筒內(nèi)人員和設(shè)備的安全。

為滿足煤礦安全規(guī)程及相關(guān)規(guī)定的要求，本次設(shè)計(jì)選取數(shù)臺ZDC30-2.2斜井跑車防護(hù)裝置構(gòu)成斜井跑車防護(hù)系統(tǒng)，確保在礦井建設(shè)及生產(chǎn)過程中大斜坡運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

2 全斷面擋車欄的安裝方案設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 初始條件

巷道全長：256m

巷道傾角：22°

絞車最大提升速度：

一次提升最大串車質(zhì)量：

ZDC30-2.2型跑車防護(hù)裝置主要性能和技術(shù)參數(shù)如下：

環(huán)境條件：煤礦井下，防爆；

2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算

2.2.1 跑車防護(hù)裝置最大安設(shè)間距計(jì)算

（1）按串3輛礦車設(shè)計(jì)計(jì)算。

礦車在下放運(yùn)行中的初始動能：

式中：v — 最大提升速度，v=1.89m/s。

跑車防護(hù)裝置最大吸能量：E=2200000J。

允許最大跑車距離：

式中：f — 礦車與軌道的摩察系數(shù)，f=0.015。

中部跑車防護(hù)裝置允許最大安裝間距：L0=70m。

（2）按運(yùn)輸最大件設(shè)計(jì)計(jì)算。

礦車在下放運(yùn)行中的初始動能：

式中：v — 最大提升速度，v=1.89m/s。

跑車防護(hù)裝置最大吸能量：E=2200000J。

允許最大跑車距離：

式中：f — 礦車與軌道的摩察系數(shù)，f=0.015。

中部跑車防護(hù)裝置允許最大安裝間距：L=52m

根據(jù)上述計(jì)算，最終確定中部跑車防護(hù)裝置安設(shè)距離為52米。

2.2.2 擋車欄鋼絲繩的選型計(jì)算

跑車最大速度：

式中：f — 礦車與軌道的摩察系數(shù)，f=0.015。

圖1：全斷面擋車欄布置圖

s — 跑車防護(hù)裝置最大安裝間距，取52m。

（1）串車跑車撞擊擋車欄瞬間，擋車欄所受的力：

式中：t — 串車與擋車欄的撞擊時間，取0.1s。

（2）運(yùn)輸大件的平板車撞擊擋車欄瞬間，擋車欄所受的力：

式中：t — 串車與擋車欄的撞擊時間，取0.1s。

本次設(shè)計(jì)擋車欄選取8道φ22mm鋼絲繩。

2.2.3 吊掛鋼絲繩的選型

因?yàn)樵谶\(yùn)輸過程一旦發(fā)生跑車事故，當(dāng)車輛沖撞擋車欄時極易引起反彈，如果在二次沖擊前因吊掛擋車欄的鋼絲繩斷裂脫落，則擋車欄立即失效。所以，吊掛擋車欄的鋼絲繩強(qiáng)度不應(yīng)小于擋車欄鋼絲繩的強(qiáng)度。本次設(shè)計(jì)中吊掛擋車欄的鋼絲繩亦采用φ22mm鋼絲繩。

3 擋車欄的安裝方案

3.1 擋車欄安設(shè)總體方案

（1）根據(jù)以上計(jì)算，初步計(jì)劃在井筒內(nèi)安設(shè)5套常閉式斜井跑車防護(hù)裝置（全斷面擋車欄）。隨著掘進(jìn)工作面的推進(jìn)逐級進(jìn)行安裝。第一臺安設(shè)在井口變坡點(diǎn)下方約20m處，防止未連掛的車輛繼續(xù)往下跑車，即同時承擔(dān)擋車欄的作用；最后一臺安設(shè)在井底車場上方約28m處，其余3臺均勻分布（間距約52m）安設(shè)在井筒內(nèi)，將運(yùn)行中斷繩、脫鉤的車輛阻止住。

（2）為了避免建設(shè)期間掘進(jìn)工作界面放炮時對擋車欄及其附屬設(shè)備造成不利的影響，同時保證掘進(jìn)工作面耙裝機(jī)等各類設(shè)備正常工作時所必須的空間，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定工作面距其最近一道擋車欄的距離始終介于28m至80m之間。

（3）以井口為起始點(diǎn)，當(dāng)掘進(jìn)工作面推進(jìn)至48米處時，在距井口20米處裝設(shè)第一道擋車欄。此后，每當(dāng)工作面推進(jìn)至距最近一道擋車欄80米處時，在距離該擋車欄52米處裝設(shè)擋車欄。以此類推，最終完成5套擋車欄的安設(shè)。

3.2 全斷面擋車欄的具體安裝斷面圖

（1）全斷面擋車欄采用吊掛式布置，利用巷道錨索作為掛鉤，三道吊掛鋼絲繩等間距排列。

（2）為保證擋車欄鋼絲繩的有效性，安裝時最上方一道鋼絲繩不得超出礦車輪廓線的水平上沿。

（3）為提升擋車欄鋼絲繩的強(qiáng)度，可將中部攔截礦車的鋼絲繩穿過2吋無縫鋼管，并用鎖鏈連接，亦保證了在發(fā)生跑車時各條鋼絲繩攔截的同時性。

全斷面擋車欄具體布置見圖1。

3.3 跑車防護(hù)裝置其他注意事項(xiàng)

（1）在絞車運(yùn)行過程中，巷道內(nèi)的所有人員一律應(yīng)遵循“行車不行人”規(guī)定，進(jìn)入最近的躲避硐內(nèi)進(jìn)行避讓，避免發(fā)生跑車后車內(nèi)的矸石、物料或其他設(shè)備引起傷亡，確保自己的人身安全。

（2）為防止發(fā)生跑車事故后，擋車欄因車位傳感器靈敏度不足導(dǎo)致?lián)踯嚈诓荒苷９ぷ?，可以在擋車欄中間部分安裝適當(dāng)數(shù)量的捕車器。

（3）為避免礦車在經(jīng)過最后一道擋車欄后發(fā)生跑車事故，車輛進(jìn)入井底車場，應(yīng)在井底車場入口處裝設(shè)平臺阻車器。

4 小結(jié)

在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中，斜井提升系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生跑車事故的頻率較高，危害最大，如何采取科學(xué)的方法去避免或減輕跑車事故所造成的危害是本文的首要出發(fā)點(diǎn)，我認(rèn)為只能從跑車事故的原因上抓起。

（1）設(shè)備的不安全狀態(tài)及人的不安全行為。例如設(shè)備存在嚴(yán)重缺陷，包括絞車制動失靈等等，如絞車司機(jī)對設(shè)備性能缺乏了解，不按相關(guān)規(guī)程進(jìn)行操作，誤操作甚至違章操作等均可能引起跑車事故，因此，確保設(shè)備質(zhì)量過關(guān)是防止跑車事故的前提，絞車司機(jī)及信號工等人員嚴(yán)格遵守操作規(guī)程是防止跑車事故的關(guān)鍵。

（2）礦井運(yùn)輸管理存在漏洞。例如對提升設(shè)備的管理及檢查存在紕漏，一些應(yīng)該每天進(jìn)行檢查的項(xiàng)目沒有做到如實(shí)檢查，填報(bào)虛假記錄，檢修時理應(yīng)更換的配件未及時進(jìn)行更換等，亦容易釀成跑車事故。因此，針對運(yùn)輸系統(tǒng)做到嚴(yán)格管理，不留漏洞是防止跑車事故發(fā)生的核心。

綜上所述，跑車事故的防止不能僅僅依賴于跑車事故發(fā)生后的各類安全防范措施，更多地應(yīng)依賴于事前的預(yù)防，包括運(yùn)輸系統(tǒng)的管理，人員對相關(guān)操作規(guī)程的敬畏及遵守以及高質(zhì)量的設(shè)備等。