基于跑車防護裝置的大斜坡全斷面擋車欄安裝方案設計

文/豆軍強

某煤礦是一座年產90萬噸的基建礦井，其副斜井主要擔負井下材料和設備的運輸任務，井筒內敷設有各類電纜及管路，同時兼做進風井口和安全出口。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。

副斜井提升機房內安裝一套JTP-1.2型礦用提升絞車，額定轉速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。

根據煤礦安全規程第三百七十條部分規定：傾斜巷道內使用串車提升時必須遵守以下兩條規定：

（1）在傾斜巷道內安設能夠將運行中短繩脫鉤的車輛阻止住的跑車防護裝置。

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

1 跑車防護裝置原理簡介

跑車防護裝置由光電測速傳感器、電控箱、收放絞車、報警顯示器、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。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。報警顯示器安裝于井口信號房或絞車房內。

擋車欄保持常閉狀態，當礦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；當礦車順利通過擋車欄后遠離擋車欄時，車位傳感器再次檢測到信號，電控箱控制擋車欄下降。

當礦車發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。同時由于絞車與擋車欄閉鎖控制，絞車停止運行，報警顯示器顯示相應的故障，確保井筒內人員和設備的安全。

為滿足煤礦安全規程及相關規定的要求，本次設計選取數臺ZDC30-2.2斜井跑車防護裝置構成斜井跑車防護系統，確保在礦井建設及生產過程中大斜坡運輸的安全。

2 全斷面擋車欄的安裝方案設計計算

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量：

ZDC30-2.2型跑車防護裝置主要性能和技術參數如下：

環境條件：煤礦井下，防爆；

2.2 設計計算

2.2.1 跑車防護裝置最大安設間距計算

（1）按串3輛礦車設計計算。

礦車在下放運行中的初始動能：

式中：v — 最大提升速度，v=1.89m/s。

跑車防護裝置最大吸能量：E=2200000J。

允許最大跑車距離：

式中：f — 礦車與軌道的摩察系數，f=0.015。

中部跑車防護裝置允許最大安裝間距：L0=70m。

（2）按運輸最大件設計計算。

礦車在下放運行中的初始動能：

式中：v — 最大提升速度，v=1.89m/s。

跑車防護裝置最大吸能量：E=2200000J。

允許最大跑車距離：

式中：f — 礦車與軌道的摩察系數，f=0.015。

中部跑車防護裝置允許最大安裝間距：L=52m

根據上述計算，最終確定中部跑車防護裝置安設距離為52米。

2.2.2 擋車欄鋼絲繩的選型計算

跑車最大速度：

式中：f — 礦車與軌道的摩察系數，f=0.015。

圖1：全斷面擋車欄布置圖

s — 跑車防護裝置最大安裝間距，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。

本次設計擋車欄選取8道φ22mm鋼絲繩。

2.2.3 吊掛鋼絲繩的選型

因為在運輸過程一旦發生跑車事故，當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度不應小于擋車欄鋼絲繩的強度。本次設計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 擋車欄安設總體方案

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

（2）為了避免建設期間掘進工作界面放炮時對擋車欄及其附屬設備造成不利的影響，同時保證掘進工作面耙裝機等各類設備正常工作時所必須的空間，根據現場實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，當掘進工作面推進至48米處時，在距井口20米處裝設第一道擋車欄。此后，每當工作面推進至距最近一道擋車欄80米處時，在距離該擋車欄52米處裝設擋車欄。以此類推，最終完成5套擋車欄的安設。

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 跑車防護裝置其他注意事項

（1）在絞車運行過程中，巷道內的所有人員一律應遵循“行車不行人”規定，進入最近的躲避硐內進行避讓，避免發生跑車后車內的矸石、物料或其他設備引起傷亡，確保自己的人身安全。

（2）為防止發生跑車事故后，擋車欄因車位傳感器靈敏度不足導致擋車欄不能正常工作，可以在擋車欄中間部分安裝適當數量的捕車器。

（3）為避免礦車在經過最后一道擋車欄后發生跑車事故，車輛進入井底車場，應在井底車場入口處裝設平臺阻車器。

4 小結

在礦井建設和生產過程中，斜井提升系統在運行過程中發生跑車事故的頻率較高，危害最大，如何采取科學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點，我認為只能從跑車事故的原因上抓起。

（1）設備的不安全狀態及人的不安全行為。例如設備存在嚴重缺陷，包括絞車制動失靈等等，如絞車司機對設備性能缺乏了解，不按相關規程進行操作，誤操作甚至違章操作等均可能引起跑車事故，因此，確保設備質量過關是防止跑車事故的前提，絞車司機及信號工等人員嚴格遵守操作規程是防止跑車事故的關鍵。

（2）礦井運輸管理存在漏洞。例如對提升設備的管理及檢查存在紕漏，一些應該每天進行檢查的項目沒有做到如實檢查，填報虛假記錄，檢修時理應更換的配件未及時進行更換等，亦容易釀成跑車事故。因此，針對運輸系統做到嚴格管理，不留漏洞是防止跑車事故發生的核心。

綜上所述，跑車事故的防止不能僅僅依賴于跑車事故發生后的各類安全防范措施，更多地應依賴于事前的預防，包括運輸系統的管理，人員對相關操作規程的敬畏及遵守以及高質量的設備等。