斜巷轨道常闭阻车器设计及应用效益分析

斜巷轨道常闭阻车器设计及应用效益分析
霍树丛
摘要：针对斜巷运输事故多，特别是轨道跑车事故，危害程度大，在斜巷轨道中设计、加工、安装了常闭阻车器。常闭阻车器安装简单、使用方便、便于维修，经实地使用安全效果良好，确保了斜巷轨道安全提升。
关键词：斜巷运输；常闭阻车器；设计；应用。
0 前言
斜巷轨道运输一直是煤矿事故易发地点，也是煤矿安全生产管理的重点、难点。斜巷轨道阻车器是井下斜巷轨道运输，尤其是斜巷运输过程中必不可少的安全阻挡滞停保护装置，为矿井的斜巷运输安全提供了有效的保障。
目前井下使用的阻车器完全依靠人工扳动，需要两人相互配合，一人扳挡杆，一人控制绞车；不仅操作不便、单人作业困难，也很不安全，并且很难实现《煤矿安全规程》第三百七十条中倾斜井巷内的阻车器必须经常关闭的规定。为此，经过对现场认真研究，设计加工了常闭式阻车器，并在斜巷轨道进行了安装使用，安全效果良好。
1 设计方案
本着便于安装维护、简单实用、节约人力、安全可靠的原则，进行了方案设计。
1.1 阻车器的常闭
首先考虑到阻车器能实现可靠的常闭，课题攻关小组人员经认真分析研究，选择在阻车器的挡杆上联结两根拉伸弹簧，弹簧的一端固定在距挡杆(长500mm)顶端150mm安装的长300mmφ10mm的直杆上，另一端固定在阻车器底架的中后部的槽钢两耳上，依靠拉伸弹簧的拉力实现了阻车器的常闭。
1.2 阻车器的打开
考虑到阻车器要实现单人作业、远距离控制的特点，在阻车器的挡杆正面距挡杆顶端180mm的挡杆中部打一φ10mm的钻孔，并在钻孔处穿一根φ6mm的细钢丝绳，穿出30mm后用绳卡子卡上；矿车通过阻车器后，松开钢丝绳，联结在阻车器挡杆上的拉伸弹簧拉动阻车器的挡杆，使其复位，从而实现阻车器的自动关闭。绞车司机可在原地操作阻车器，不但安全有了保证，而且每处节省了一个人，提高了工效。
2 材料选型
对生产现场使用的阻车器的结构、材料进行了认真的测量、分析研究。加工常闭阻车器的材料除拉伸弹簧外，其它材料均易于加工、取材，而拉伸弹簧要考虑长度、风度、对井下环境的适用性等众多因素，需要进行认真地计算选型。
根据阻车器的结构尺寸，通过对阻车器的挡杆进行受力分析，根据力矩平衡原理，计算出每根拉伸弹簧所需的最大拉力F2=105N，弹簧变形f2=240mm；最小拉力F1=10N，变形f1=20mm。
2.1 选材料
因弹簧受变负荷作用次数N＜103，属Ⅱ类弹簧，综合考虑后，选用碳素钢弹簧钢丝C级制造，查表取弹簧的切变模量G=80×103Mpa。
2.2 确定弹簧钢丝直径d及中径D2

2.5为提高系统的稳定性
采用LⅢ（圆钩环压中心）型拉伸弹簧，弹簧长度
H0=(n＇+1.5)d+2D1=211(mm)
结合井下特殊的作业环境，确定常闭阻车器需采用标准号GB4357碳素钢弹簧钢丝C级制造、钢丝直径2.0mm、弹簧中径16mm、长度211mm、有效圈数90圈(有效长度180mm)的右旋冷卷LⅢ型（圆钩环压中心）拉伸圆钩环（两圈）弹簧。
3 结构原理
井下斜巷阻车器的打开和闭合，实际是阻车器挡杆的扳倒和扳起，通过在阻车器的挡杆上联结两根拉伸弹簧，当矿车通过阻车器后，松开钢丝绳，联结在阻车器挡杆上的拉伸弹簧拉动阻车器挡杆，使其复位，从而实现阻车器的自动关闭。
4 特点
该常闭阻车器具有以下特点：
1）加工、安装简单，既实用又安全可靠。比原来靠人工扳动，每个安设点节省一个人，并且缩短了摘挂钩地点矿车的滞停时间，提高了掘进巷道的工效和斜巷运输的效率。
2）设计合理，整体生根于轨道下方，系统可承受30吨的冲击力，可承受冲击最大速度1.2m/s，适用于倾斜巷道变坡点、坡度不大于12°的位置，最多阻挡重车数可达3辆。
3）它不仅能够实现《煤矿安全规程》常闭的要求，而且由绞车司机自己控制绞车及阻车器，既节省了人员，又增大了操作人员的安全系数，有效杜绝了放大滑事故的发生。
4）该常闭阻车器的阻车方式，是目前相同条件下斜巷轨道运输最安全的阻车方法。此常闭阻车器已成为一代更新换代的新产品。
5）改善了现场工作环境，解决了多年来的难题，每年节约100多万元的人工工资，取得了良好的经济和社会效益。
5 应用效益分析
直接经济效益：该常闭阻车器，比原来单靠人工扳动，每个安设点节省一个人，缩短了摘挂钩地点矿车的滞停时间，提高了掘进巷道的工效和斜巷运输的效率。其它回采运输斜巷按每天节约10人计算，全矿每天节约70人，按人均工资1500元/月计算，每年创直接经济效益126万元，经济效益显著。
社会效益：采用常闭阻车器后，改变了原有的阻车器需要人工扳动、操作不便、单人作业困难的缺陷，由此消除了存在的不安全因素，并可有效防止放大滑事故，大大提高了系统的安全性和可靠性，使斜巷轨道运输又系上了一条可靠的“安全带”。
该项技术，与其它同类产品相比，具有装置加工、安装简单，安全可靠性高的优点，成功实现了《煤矿安全规程》第三百七十条中倾斜井巷内的阻车器必须常闭的规定。该常闭阻车器与其它类型的常闭阻车器相比，不仅成本低，而且系统的可靠性高，具有无比的优越性，具有十分广阔的推广应用前景。