礦山斜井跑車防護裝置擋車網及緩沖器試驗分析研究

郭 鑫，曾懷靈，王西濤

（長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012）

礦山斜井提升運輸系統擔負著礦山升降人員、提升礦石、運輸材料和設備的重要任務，它是聯系井上和井下的咽喉。主運輸斜巷多采用串車提升，部分礦山主運斜巷還兼做行人巷道，因此斜井提升運輸系統能否安全可靠運行，直接關系到職工的生命安全和生產任務的完成。多年來，我國礦山斜井提升運輸系統造成的事故時有發生，2018年12月15日，重慶能投集團渝新能源公司逢春礦山發生一起副斜井運輸事故，造成7人死亡、1人重傷、2人輕傷，經初步分析，事故的原因是：副斜井運輸工具承載部件的質量和加工存在缺陷，導致疲勞損傷，并快速擴展斷裂，造成跑車事故。《礦山安全規程》370條要求，斜井內使用串車提升時必須裝設常閉跑車防護裝置，該裝置對保證斜井提升安全有著無可替代的作用。

1 結構組成

國內目前常用的斜井跑車防護裝置，主要由擋車網，緩沖器，電動收放絞車、電控裝置、阻車器等組成。如圖1所示。

圖1 跑車防護裝置布置圖

2 具備的功能

跑車防護裝置應能實現如下功能：

（1）監控功能，可監控礦車的運行距離和速度。

（2）執行功能，當礦車上提或下放到相應設定擋車網開啟位置時，擋車網可正常提起。

（3）擋車功能，系統具有提人和提物兩種狀態，提人時擋車網為常開狀態，提物時擋車網為常閉狀態。

（4）緩沖功能，采用兩臺緩沖器實現緩沖功能。

3 擋車網與緩沖器工作原理

跑車防護裝置用擋車網由壓板式緩沖器、鋼絲繩、防護管、鋼絲繩卡等零部件組成。壓板式緩沖器成對布置在軌道兩側，是實現緩沖攔車的關鍵部件，壓板式緩沖器如圖2所示。其結構形式為緩沖鋼絲繩穿過上下壓板中間的繩槽，并通過螺栓將其緊固，緊固力的大小決定了緩沖力的大小。當有跑車發生時，礦車撞擊攔車網，撞擊力使緩沖鋼絲繩從緩沖器中抽出，產生相應的制動力，擋車網隨車下行，將礦車具有的動能逐漸轉化成鋼絲繩的摩擦變形熱能，使礦車減速并最后停下來，實現了緩沖攔截，將礦車的損傷程度降到最低。

圖2 壓板式緩沖器結構示意圖

4 緩沖器緩沖力值標定

緩沖器作為跑車防護裝置的核心裝置，兩臺緩沖器輸出的緩沖力差別不應大于20%，否則會引起礦車掉道、偏移。該試驗需在實驗室進行，如圖3、圖4所示。

圖3 緩沖器緩沖力標定試驗示意圖

圖4 緩沖器緩沖力標定1，緩沖器緩沖力標定2

由圖4可知，兩緩沖器的緩沖力均值分別為86kN與84kN，經計算，二者偏差為2.5%，符合要求。

5 最大擋車距離的確定

從井口變坡點到擋車網的距離即為擋車距離，在井巷安裝布置前，要確定最大擋車距離，計算公式如下：設最大擋車距離用Lmax表示，已知抗沖擊能量E，跑車下放初速度為零，Lmax可由下式求得：

其中：E——最大抗沖擊能，J；

m——滿載礦車總質量，kg；

g——重力加速度，取g=9.8m/s2；

μ——串車運行阻力系數，取μ=0.015；

α——斜坡軌道傾角，（°）；

Lmax——擋車防護允許的最大距離，m。

6 結論

本文介紹了跑車防護裝置的系統組成及其功能，著重分析了擋車網與緩沖器工作原理，并對緩沖器緩沖力的標定試驗并對試驗數據進行了分析。說明了最大擋車距離的確定方法，斜井跑車防護裝置是保證斜井提升安全，防止各類運輸事故發生的有力保障。