新型斜巷防跑車安全保護(hù)裝置的研制與應(yīng)用

1、新型斜巷防跑車安全保護(hù)裝置的研制與應(yīng)用一、項目背景： 據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料表明，大屯礦區(qū)自建礦至今，斜巷運輸?shù)氖鹿仕?亡人數(shù)占死亡總?cè)藬?shù)的 37.96%，分析其原因都是由于斷繩、脫鉤等造 成跑車事故而致，大屯礦區(qū)現(xiàn)有的斜巷擋車裝置有兩種：一種是礦井 采區(qū)主要斜巷運輸巷道中使用的 SRC102 型雷達(dá)擋車器，該擋車器存 在監(jiān)控范圍?。ㄐ毕镒兤曼c向下只有 3050 米）、成本高（一套高達(dá) 80000多元）、產(chǎn)品本身內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作程序繁瑣（導(dǎo)致機(jī)械 本身故障率高）等缺點；另一種是礦井采區(qū)內(nèi)部輔助斜巷中及上下山 施工過程中使用的門式擋車器，為滿足車輛撞擊時的強(qiáng)度要求，門式 擋車器安全門的門軸、門柱及

2、橫檔均采用的是 11#工字鋼，或不低于該 工字鋼強(qiáng)度的鋼軌制作，因此該擋車器存在橫檔重量大，橫檔與門 軸、門柱相互之間摩擦力大，現(xiàn)場不便于操作等缺點，不能為現(xiàn)場職 工正常使用該擋車器提供物質(zhì)保障，導(dǎo)致該擋車器在現(xiàn)場得不到正常 使用。二、概述： 我們本著造價成本低，能全過程監(jiān)控斜巷中的車輛運行狀況，產(chǎn) 品本質(zhì)安全，性能穩(wěn)定可靠等原則，經(jīng)過現(xiàn)場不斷的摸索、演練和反 復(fù)的推理、計算，自行設(shè)計研制了一種新型的斜巷跑車防護(hù)裝置 鼠式擋車器。它由鼠式裝置及吸能裝置兩部分構(gòu)成，該擋車器可在斜 巷變坡點向下每 100 米范圍內(nèi)安裝一套，不僅能夠避免斜巷運輸過程 中，任何一個地點由于斷繩、脫鉤等造成跑車事故的發(fā)

3、生，對車輛在 斜巷中的運行狀況進(jìn)行全過程監(jiān)控，而且造價便宜，安裝方便，本質(zhì) 安全，性能穩(wěn)定可靠。三、工作原理及強(qiáng)度驗算：1、鼠式擋車器捕車速度的確定： 鼠式擋車器為常開式擋車裝置，工作方式為連續(xù)工作，從鼠式擋 車器在斜巷的安裝示意圖中可以看出，礦車運行過程中來回均要撞擊 制動杠桿 L，但要想使聯(lián)接裝置擺桿鉤上的牽引鋼絲繩脫開，擋車網(wǎng)落 下攔截車輛，杠桿 L 最少所需克服的重力勢能為：EP=mLgh式中： mL杠桿 L 的質(zhì)量（千克）g重力加速度， g=9.8m/s 2h杠桿 L 上升的有效高度（米）即 EP=mL 9.8 ? 1.65=8.08mL忽略空氣阻力和撞擊時的能量損耗，根據(jù)機(jī)械能守恒

4、定律：EP=mLgh=? mLV2=8.08mL即捕車速度 V=4.0m/s從上面的計算結(jié)果可以看出，礦車在正常運行狀況下 （V4.0m/s），制動杠桿 L 不能撞擊到鼠式擋車器中的聯(lián)接裝置 M， 使擋車網(wǎng)落下攔截車輛。但只要當(dāng) V大于煤礦安全規(guī)程中規(guī)定的 斜巷礦車最大運行速度 4.0m/s 時。制動杠桿 L 就會劇烈撞擊聯(lián)接裝置 M，使掛于聯(lián)接裝置 M擺桿鉤上的擋車牽引鋼絲繩脫開，擋車網(wǎng)落下攔 截車輛。2、鼠式擋車器動能吸收裝置的強(qiáng)度計算：2.1 、作用于擋車網(wǎng)上沖擊力 P的強(qiáng)度計算： 串車與擋車網(wǎng)相撞，按一輛礦車相撞的情況計算作用于擋車網(wǎng)上 的沖擊力，這是目前計算沖擊力時廣泛采用的辦法。其

5、理論基礎(chǔ)在 于，組成串車的礦車是以連接環(huán)相連接的，屬于軟連接。串車加速運 行時，連接環(huán)是拉緊的，當(dāng)?shù)谝惠v礦車于擋車網(wǎng)相撞的t 時間內(nèi)，第 二輛礦車由于礦車之間的間隙尚未撞擊到第一輛礦車，或者說，第二 輛礦車撞擊第一輛礦車的瞬間，第一輛礦車于擋車網(wǎng)的撞擊過程已經(jīng) 完成。同理，后一輛礦車撞擊前一輛礦車時，前一輛礦車的撞擊過程 也已經(jīng)完成。因此，無論礦車數(shù)為多少，均以一輛礦車的沖擊力為計 算依據(jù)。P=KQ（N）式中： Q重車作用在擋車網(wǎng)上的靜力， N；Q=（Q。+Q1）（Sin- Cos） gQ。礦車自重， kg，取 Q。 =640kg；Q1礦車載重， kg，取最大值， Q1=1800kg； 斜巷傾

6、角 ,取=20o ； 鋼軌與礦車之間的滾動磨擦系數(shù)，取 =0.01； Q=（640+1800）（ Sin20o 0.01Cos20o ） 9.8 =7953.23NK動載荷系數(shù) ,K=1+1+Vk2/（g 。 ）1/2Vk撞擊擋車網(wǎng)時的礦車速度煤礦安全規(guī)程中規(guī)定 ,在斜巷運輸過程中 , 礦車的最大速度不 應(yīng)超過 4.0m/s, 鼠式擋車器在斜巷中每 100米范圍內(nèi)安裝一套 ,因此 Vk 的最大值為：Vk=4+gtt 礦車斷繩或脫鉤后到達(dá)擋車網(wǎng)處所需的最大時間S。=44.45m/s。礦車碰頭的彈性變形 ,m,G1 型礦車為雙列螺旋彈簧鋼 碰頭, 其彈簧鋼度 k=529.2103N/m。 =Q/K

7、=7953.23/529200=0.015mK=1+1+44.452/（9.8 0.015）1/2=116.93P=KQ=116.937953.23=0.93 106N22 動能吸收裝置的強(qiáng)度計算：（1）24（624） mm鋼絲繩擋車網(wǎng)的強(qiáng)度計算：一根 24（624） mm鋼絲繩破斷拉力總和為 40950kgf ，擋車網(wǎng) 采用了四根 24（624） mm鋼絲繩，因此，擋車網(wǎng)的破斷拉力總和 為 1.61 106N（2）吸能裝置安裝基礎(chǔ)的強(qiáng)度計算：202000mm螺紋鋼樹脂錨桿的最大錨固力為 15 噸根，安裝 基礎(chǔ)采用了 12根 202000mm螺紋鋼樹脂錨桿，因此，吸能裝置安 裝基礎(chǔ)能承受的最大

8、拉力為 1.76 106N。23 結(jié)論： 從上面的計算結(jié)果可以看出鼠式擋車器動能吸收裝置能承受的最 大拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于作用在擋車網(wǎng)上的沖擊力 P，因此，鼠式擋車器動能吸 收裝置的強(qiáng)度完全符合安全要求。四、安裝：鼠式裝置的安裝采用 4根 202000mm螺紋鋼樹脂錨桿，將其固 定于軌道中心正上方的巷道頂板上，并保證鼠式裝置為水平。為使所 拉物體能夠順利通過，鼠式裝置的吊掛高度距永久軌面不得小于 2.2m, 具體情況詳見鼠式擋車器在斜巷中的安裝示意圖。擋車網(wǎng)在巷道底板上的固定方法為：一邊用 6根 202000mm螺 紋鋼樹脂錨桿，將焊有底座的 159 鋼管（長度為 1m，底座的鋼板厚 度為 10mm）

9、固定在澆灌好的混凝土基礎(chǔ)上（混凝土基礎(chǔ)深度 1m，距 軌道的安全距離 0.7m，軌道兩邊各一個）。另外，為緩沖礦車對擋 車網(wǎng)鋼絲繩的沖擊力，可在 159 鋼管內(nèi)裝置一個彈性較大的鋼性彈 簧。最后用四個 26mm圓保卡子將穿過鋼管的鋼絲繩一端卡牢。擋車網(wǎng)在巷道頂板上的吊掛方法為：首先在鼠式裝置下方的巷道 頂板上安裝一定滑輪；然后用一段 119-9 的鋼絲繩通過定滑輪將擋 車網(wǎng)拉到巷道頂板上，此段 119-9 鋼絲繩的另一端掛于鼠式擋車器 聯(lián)接裝置 M的擺桿鉤上，為保證牽引機(jī)構(gòu)的受力平衡，此段牽引鋼絲 繩應(yīng)平行于斜巷中線；最后再用一段 119-9 鋼絲繩將擋車網(wǎng)于巷道 頂板相聯(lián)，這樣當(dāng)聯(lián)接裝置 M

10、擺桿鉤上的牽引鋼絲繩脫開后，此段鋼 絲繩將自動把擋車網(wǎng)中的四根 24（624） mm鋼絲繩分開（間距為 200mm），并下放至軌面上 0.3m 的位置攔截車輛。五、實施實例及效果： 鼠式擋車器已在上海大屯能源股份有限責(zé)任公司孔莊煤礦 I6 、 6人行下山及軌道下山、1 人行暗斜井、 -375 軌道暗斜井等五條斜 巷中成功應(yīng)用。安裝后有效的保證了車輛的安全運行，為礦井的安全 生產(chǎn)提供了有利保障。六、使用時的注意事項： 1、為確保鼠式擋車器的正常使用，必須對其每周不少于兩次的全 面安全檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。2、鼠式裝置中的制動杠桿 L 嚴(yán)禁人為擺動，聯(lián)接裝置 M嚴(yán)禁人為 抬起，以防機(jī)構(gòu)脫扣，擋車網(wǎng)動作造成事故。3、斜巷軌道運輸高度不得超過 2.2m，否