傾斜井巷跑車(chē)防護(hù)裝置設(shè)置研究

李彥堃

（中煤天津設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，天津 300130）

1 概述

傾斜井巷串車(chē)提升是煤礦常用的一種輔助運(yùn)輸方式，為保證運(yùn)輸?shù)陌踩裕睹旱V安全規(guī)程》在第三百八十七條對(duì)斜巷內(nèi)跑車(chē)防護(hù)裝置的設(shè)置作出了規(guī)定：“傾斜井巷內(nèi)使用串車(chē)提升時(shí)，必須遵守下列規(guī)定：（一）在傾斜井巷內(nèi)安設(shè)能夠?qū)⑦\(yùn)行中斷繩、脫鉤的車(chē)輛阻止住的跑車(chē)防護(hù)裝置。……上述擋車(chē)裝置必須經(jīng)常關(guān)閉，放車(chē)時(shí)方準(zhǔn)打開(kāi)……”但在工程設(shè)計(jì)和實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常遇到一些問(wèn)題，例如，提升的支架質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于“串車(chē)”質(zhì)量、中部有甩車(chē)場(chǎng)等，此時(shí)，對(duì)跑車(chē)防護(hù)裝置應(yīng)該怎樣設(shè)置才合理，是值得我們研究和探討的。

2 跑車(chē)防護(hù)裝置

跑車(chē)防護(hù)裝置主要由擋車(chē)欄、電控箱、顯示器、收放裝置、傳感器、接近開(kāi)關(guān)等設(shè)備組成，目前，我國(guó)跑車(chē)防護(hù)裝置依據(jù)擋車(chē)欄的動(dòng)作方式的不同主要分為兩種形式：擋車(chē)欄下放式和擋車(chē)欄底升式。

兩種跑車(chē)防護(hù)裝置動(dòng)作原理基本相似，在正常提物情況下，跑車(chē)防護(hù)裝置的擋車(chē)欄處于常閉狀態(tài)，當(dāng)絞車(chē)運(yùn)行，礦車(chē)到達(dá)設(shè)定位置，擋車(chē)欄自動(dòng)打開(kāi)，礦車(chē)通過(guò)后，擋車(chē)欄自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)?shù)V車(chē)超速（跑車(chē)、溜車(chē)等）時(shí)，擋車(chē)欄對(duì)跑車(chē)進(jìn)行可靠的阻攔，通過(guò)緩沖器和緩沖鋼絲繩消耗跑車(chē)動(dòng)能，使礦車(chē)停住，避免事故的發(fā)生。

3 傾斜井巷跑車(chē)防護(hù)裝置設(shè)置問(wèn)題研究

3.1 問(wèn)題的提出

本文以某礦副斜井為例，巷道傾角18°，井筒斜長(zhǎng)1240m，其中井口9°二次變坡段長(zhǎng)20m、井底平車(chē)場(chǎng)，距井口655m有中部甩車(chē)場(chǎng)，單鉤提升3輛1.5t固定車(chē)箱式礦車(chē)，礦車(chē)自重0.97t，載重2.7t；提升最大件為液壓支架，質(zhì)量23t，平板車(chē)自重2t；絞車(chē)提升速度3.6m/s。

3.1.1 按提升串車(chē)計(jì)算跑車(chē)防護(hù)裝置間距

串車(chē)在下放運(yùn)行中的初始動(dòng)能：

允許最大跑車(chē)距離：

式中，m1為串車(chē)總質(zhì)量，11010kg；V為絞車(chē)提升速度，3.6m/s；E為跑車(chē)防護(hù)裝置最大吸能量，2.5×106J；g為重力加速度，取9.81m/s2；β為井筒傾角，18°；f為礦車(chē)運(yùn)行阻力系數(shù)，取0.015。

3.1.2 按提升液壓支架計(jì)算跑車(chē)防護(hù)裝置間距

液壓支架在下放運(yùn)行中的初始動(dòng)能：

允許最大跑車(chē)距離：

式中，m2為支架和平板車(chē)總質(zhì)量，25000kg。

以上計(jì)算中，均沒(méi)有考慮跑車(chē)防護(hù)裝置動(dòng)作所需時(shí)間對(duì)間距的影響。當(dāng)按提升串車(chē)計(jì)算時(shí)，兩道跑車(chē)防護(hù)裝置間距為76m，井筒全長(zhǎng)需要設(shè)置17道跑車(chē)防護(hù)裝置；當(dāng)按提升液壓支架計(jì)算時(shí)，兩道跑車(chē)防護(hù)裝置間距為32m，井筒全長(zhǎng)需要設(shè)置39道跑車(chē)防護(hù)裝置，這為將來(lái)的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)困難。

因此，筆者提出以下問(wèn)題進(jìn)行探討：

（1）礦車(chē)提升過(guò)程中易造成跑車(chē)的危險(xiǎn)點(diǎn)主要有哪些？

（2）上部、下部平車(chē)場(chǎng)和中部甩車(chē)場(chǎng)的跑車(chē)防護(hù)裝置設(shè)置如何設(shè)置？

（3）井筒中跑車(chē)防護(hù)裝置設(shè)置間距是否必須按提升支架等最大件要求設(shè)置？

3.2 問(wèn)題研究與探討

（1）礦車(chē)提升過(guò)程中跑車(chē)事故分為以下四種情況：

情況①：主要是因?yàn)橛捎谏喜科杰?chē)場(chǎng)變坡點(diǎn)處阻車(chē)器誤打開(kāi)或失效，車(chē)場(chǎng)內(nèi)未連掛鋼絲繩的車(chē)輛滑入井筒內(nèi)，造成跑車(chē)事故；

情況②：主要是因?yàn)檐?chē)輛由上部平車(chē)場(chǎng)進(jìn)入井筒時(shí)，牽引鋼絲繩由松弛狀態(tài)突然繃緊回彈，鉤頭受到瞬時(shí)拉力，此時(shí)，鉤頭未連接好而脫鉤，造成跑車(chē)。同理，車(chē)輛由下部平車(chē)場(chǎng)進(jìn)入井筒起坡點(diǎn)，牽引鋼絲繩由松弛突然繃緊也易造成脫鉤跑車(chē)。特別是運(yùn)輸液壓支架等大型設(shè)備時(shí)更易出現(xiàn)問(wèn)題。

情況③：當(dāng)車(chē)輛在井筒進(jìn)、出中部甩車(chē)場(chǎng)時(shí)，由于車(chē)輛需經(jīng)過(guò)甩車(chē)道岔，易發(fā)生礦車(chē)掉道；同時(shí)，牽引鋼絲繩改變牽引方向也易造成脫鉤跑車(chē)。

情況④：因?yàn)闋恳摻z繩斷繩而造成跑車(chē)，這種情況發(fā)生的概率較情況①、②、③要少。由此可見(jiàn)，在①、②、③情況下更易造成跑車(chē)事故，跑車(chē)防護(hù)裝置的設(shè)置應(yīng)充分考慮這三種情況。

通過(guò)分析，上部車(chē)場(chǎng)、下部車(chē)場(chǎng)、中部甩車(chē)場(chǎng)均為易發(fā)生跑車(chē)事故的危險(xiǎn)點(diǎn)。

（2）對(duì)于上部車(chē)場(chǎng)，《煤礦安全規(guī)程》第三百八十七條第（五）款“在變坡點(diǎn)下方略大于一列車(chē)長(zhǎng)度的地點(diǎn)，設(shè)置能夠防止未連掛的車(chē)輛繼續(xù)往下跑車(chē)的擋車(chē)欄”，這道擋車(chē)欄可以用跑車(chē)防護(hù)裝置代替，實(shí)現(xiàn)跑車(chē)防護(hù)功能。

（3）對(duì)于中部和下部車(chē)場(chǎng)，《煤礦安全規(guī)程解讀》（文獻(xiàn)[2]）中建議“傾斜井巷中布置有中部車(chē)場(chǎng)時(shí)，安設(shè)在各中部車(chē)場(chǎng)甩車(chē)道岔岔尖以上5～10m處；在下部車(chē)場(chǎng)起坡點(diǎn)以上5～15m處；”。出于以下兩點(diǎn)考慮：①這兩處是跑車(chē)易發(fā)生地點(diǎn)；②在正常提升過(guò)程中，當(dāng)?shù)V車(chē)運(yùn)行到此處時(shí)，跑車(chē)防護(hù)裝置打開(kāi)，若發(fā)生跑車(chē)情況，由于此時(shí)礦車(chē)距離車(chē)場(chǎng)距離較短，跑車(chē)后的礦車(chē)很快進(jìn)入車(chē)場(chǎng)平段，跑車(chē)動(dòng)能較小，不會(huì)造成重大損失。

筆者認(rèn)為，應(yīng)綜合考慮提升“串車(chē)”和提升“大件”兩種運(yùn)輸情況。首先，對(duì)于中部車(chē)場(chǎng)，在甩車(chē)道岔岔尖以上5～10m處設(shè)置一道跑車(chē)防護(hù)裝置，與上一道的間距和與下一道的間距，均要滿(mǎn)足即能擋住“串車(chē)”又能擋住“大件”的距離要求。假如礦車(chē)在這三道跑車(chē)防護(hù)裝置中上部第一道處跑車(chē)，則岔尖附近第二道能夠擋住跑車(chē)，不使其沖入中部車(chē)場(chǎng)和下部車(chē)場(chǎng)；假如礦車(chē)沖入甩車(chē)場(chǎng)，由于跑車(chē)距離短、動(dòng)能小，不會(huì)造成較大損失；若是沿斜巷沖向下部車(chē)場(chǎng)，此時(shí)，第三道跑車(chē)防護(hù)裝置可以擋住跑車(chē)，保護(hù)下部巷道和車(chē)場(chǎng)。

同理，對(duì)于下部車(chē)場(chǎng)，在起坡點(diǎn)上方5～15m處設(shè)置最后一道跑車(chē)防護(hù)裝置，其與上一道跑車(chē)防護(hù)裝置的間距，要滿(mǎn)足擋住“串車(chē)”和“大件”的距離要求。

按照以上原則，某礦副斜井跑車(chē)防護(hù)裝置設(shè)置結(jié)果為：在井口變坡點(diǎn)下方15m處設(shè)置第一道，在655m處中部車(chē)場(chǎng)甩車(chē)場(chǎng)道岔岔尖以上10m處設(shè)置一道，其與上一道跑車(chē)防護(hù)裝置的間距30m，其與下一道跑車(chē)防護(hù)裝置的間距30m；在下部平車(chē)場(chǎng)起坡點(diǎn)上方10m處設(shè)置最后一道跑車(chē)防護(hù)裝置，其與上一道跑車(chē)防護(hù)裝置的間距30m；井筒內(nèi)其余各道跑車(chē)防護(hù)裝置間距均為75m，共計(jì)19道。布置見(jiàn)圖1。

圖1 跑車(chē)防護(hù)裝置布置示意圖

3.3 結(jié)論和建議

通過(guò)以上研究和探討，筆者認(rèn)為，對(duì)于跑車(chē)防護(hù)裝置的設(shè)置，在井筒中部，按照“串車(chē)”跑車(chē)的情況設(shè)置為宜；在上部平車(chē)場(chǎng)變坡點(diǎn)下方略大于一列車(chē)長(zhǎng)度的地點(diǎn)設(shè)置第一道，既能擋住“串車(chē)”又能擋住“大件”；在下部平車(chē)場(chǎng)起坡點(diǎn)上方5～15m處設(shè)置最后一道，與上一道的間距，要滿(mǎn)足擋住“串車(chē)”和“大件”的距離要求；對(duì)于中部甩車(chē)場(chǎng)，在道岔岔尖以上5～10m處設(shè)置一道，其與上一道以及下一道的間距，均要滿(mǎn)足擋住“串車(chē)”和“大件”的距離要求。

按照以上原則設(shè)置跑車(chē)防護(hù)裝置，既滿(mǎn)足“串車(chē)”又滿(mǎn)足“大件”運(yùn)輸?shù)陌踩Ｕ希瑫r(shí)，又不會(huì)因間距過(guò)小，數(shù)量過(guò)多，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)操作造成困難。

目前，取得“MA”認(rèn)證的跑車(chē)防護(hù)裝置吸收最大動(dòng)能僅為2.5×106J，建議有能力的設(shè)備廠商研制開(kāi)發(fā)具有更大吸能能力的新型跑車(chē)防護(hù)裝置。