远程气动装置在煤矿斜巷运输安全设施使用中的应用

远程气动装置在煤矿斜巷运输安全设施使用中的应用

康桥

铜川西川矿业有限公司陕西省铜川市727102

【摘要】煤矿在斜巷安全运输管理始终是个薄弱环节，为了提高安全运输的可靠性，减少跑车事故的发生，对西川煤矿采区斜巷手动安全设施改为远程启动装置，经过实践证明，气动设施操作简便，控制灵活，维护方便，有利于操作人员的安全，既提高了运输的安全性，又减少了工人的劳动强度，大大提高了煤矿的自动化水平，为矿井的安全提供了保障。

【关键词】斜巷运输、远程控制、气动装置、道挡、挡车栏、联锁安全门

1.前言

随着采煤技术的不断发展，煤矿自动化程度越来越高，各类设施都推广自动化，为了保证斜巷运输安全、减少劳动强度，在西川煤矿推广远程气动装置，经实践得到了验证，操作简便，控制灵活，维护方便，有利于操作人员的安全，杜绝了人工手动操作，提高了操作的安全性，充分利用了矿井的风源，装置在确保机构润滑、工作介质干净、零部件联接可靠不漏风的情况下可长期无故障可靠运行，可以推广在斜巷上车场平台挡车栏、联锁安全门、斜巷下口常闭安全门、各甩道口常闭安全门、风门防撞挡车栏、无极绳绞车运输车场挡车栏及道岔等，应用范围广，大大提高了矿井运输设施的自动化操作水平，保证了斜巷运输的安全，同时节约的成本，取得良好的经济效果。

2.方案确定

2.1方案设计

根据《煤矿安全规程》370条规定：（1）在倾斜巷道内安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止住的跑车防护装置。（2）在各车场安装能够防止带绳车辆误入非运行车场或区段的阻车器。（3）在上部平车场入口安设能够控制车辆进入摘挂钩地点的阻车器。（4）在上部平车场接近变坡点处，安设能够阻止车场的车辆滑入斜巷的阻车器。（5）在变坡点下发略大于1列车长度的地点，设置能够防止车辆继续往下跑车的挡车栏。（6）在个车场安设甩车时能发出静好的信号装置。上述挡车装置必须常闭，放车时方可打开。兼作行驶人车的倾斜井巷，在提升人员时，倾斜井巷中的挡车装置和防跑车装置必须常闭，并可靠地锁住。

因此煤矿斜巷必须形成“一坡三挡”系统，确保轨道运输安全,用以防止发生跑车事故而使用的预防和防止手段，西川煤矿斜巷采用的PCL集中控制器，上车场联锁安全门、挡车栏、下口常闭安全门、各甩道口挡车栏未能实现自动化，设计气动远控装置用于斜巷安全设施中。

操作阀安装在斜巷道、各甩道口躲避硐室内，硐室长*宽*高=2*2*2m，道岔操作阀有硐室的安装在硐室内，没有的安装在绳道外或操作空间大于700mm的宽敞地方。

挡车栏设计，采用11#工字钢制作而成，挡车栏采用厚度20mm宽度150mm钢板制作（见安装图1、图2），利用八个螺栓固定在轨道上，两侧分别可以安装气缸车场距离变坡点1-2m处设置气动挡车栏，阻车挡板降落后高度高于轨道面60mm不影响矿车及平板车运输，升起高度400mm，西川煤矿使用的矿车、平板车最低高度280mm，车轴高于轨道100mm，用于上下车场阻止车辆误入车场或斜巷中、风门防撞、无极绳绞车车场联锁挡车栏，气缸安装与轨道底平面相齐，最后使用护罩盖上，防止杂物污染气缸，同时确保行人安全，不易撞脚，为了方便井下安装使用，轨道两侧均可安装气缸，中间的挡车板采用套管利用两个螺栓固定在圆钢上，方面左右调节不磨钢丝为准及方便现场操作。

安装图1安装图2

图1为挡车栏降落时的状态，裸漏的气缸使用护罩保护，为了方便看清取掉了护罩，图2为挡车栏升起的状态。

安全门设计，有两种方式，一种是门框式采用直径50-70mm钢管制成的常闭安全门或联锁安全门，顶底施工地锚固定，中间用钢管或钢丝绳作为立柱，升降挡车栏采用钢管焊制成高400mm，宽2100mm（根据各矿运输的最大特种车辆而定）或配合钢丝绳栓刚性安全挡车门帘，安全挡车门帘具有柔韧特点伸缩自如便于现场操作，确保特种车辆通过与门框安全距离大于300mm；一种是梯子式采用11#工字钢制作而成的梯子形状的闭安全门或联锁安全门，顶部施工地锚吊挂在顶板上；以上两种升起高度达到2000mm，降落距离轨道不得大于200mm，安装在变坡处列大于一列车的距离安装，下口常闭安全门安装在下部车场向上10-15m之间，确保起到挡车作用及顺利安全的通行，一般门框式用于各个甩道入口，门框式、梯子式安全挡车杠常用于斜巷上下口联锁安全门及常闭安全门，安全门采用红白相间的漆进行粉刷，鲜亮可以设置一些醒目的安全警示标语，同时提示行人不容易被撞（见设计图3及安装图4、图5）。

挡车杠或牵引气缸的安装可在巷道顶板打高强度锚杆，锚杆深度1.8m，将挡车杠或牵引气缸固定盘固定在巷道顶板上，固定盘与巷道顶板贴实。

挡车杠牵引钢丝绳及联动挡车杠限位钢丝绳直径应在12.5毫米以上，且长度适中，确保挡车杠落下时紧贴底板，抬高时不低于1.6米。

牵引气缸固定在起吊滑轮前方2－3米处，起吊滑轮固定点位置与钢丝绳在挡车杠上的固定点的连线与闭合状态下的挡车杠呈垂直状态。

平台井底车场使用横梁安装挡车杠时，可采用横梁固定板15mm厚钢板，Φ16×160mm螺栓，分别固定在巷道横梁上卡紧。挡车杠与巷道所成的夹角不得大于60°，使用横梁安装挡车杠时，使用的挡车杠规格不得小于3200×400mm，横梁高度不低于2.6米，不能影响特种车辆等大型设备的通过。

设计图3

设计图3为安全挡车杠参数图及效果图。

安装图4安装图5

图4为门框式安全门，图5为梯子型挡车杠。

道岔气动装置设计，将原来采用重力手动扳的道岔拆除，改装成气缸，安装在道岔轨枕之间，链接道岔连杆直接传动实现道岔开合，然后用盖板改好，与轨枕上平面齐，不影响行人安全，同时美观（见安装图6、图7）。

安装图6安装图7

图6为道岔气动驱动装置，固定在道岔轨枕之间，图7为未取护板的状态。

2.2气缸选型

道挡、道岔、常闭安全门、联锁挡车器、联锁安全门，分别采用二位四通手动操作阀组，型号SDPC-HV04-G1/2、SDPC-HV02-G1/4，以保证操作阀组转向中间位置处于常闭状态或排气状态实现动作。

联锁安全门、常闭安全门采用7655式气腿凿岩机的气腿，型号FT160BC，行程1800mm，安全门距离轨道最低不得大于200mm，安全门升起后高度确保2000mm，确保“特种车辆”顺利通行。

道岔安装采用SC50*200Y型气缸直接通过连杆传动，带动道接开合，确保贴密实及开合，开合范围在80mm-110mm，确保安全矿车顺利通过。

上车场挡车栏：斜巷绞车运输采用SC100*250Y型气缸直接通过连杆传动阻车挡板升降，来达到阻止车辆的目的；工作面顺槽无极绳运输：上平台采用采用SC100*250Y联锁挡车栏，之间的距离列大于一列车的距离。

3.工作原理

轨道运输安全设施实现气动化，以达到安全、可靠、灵敏、易于安装维修的目的，我们以气缸为主要元件设计了气动控制装置、相关的操阀组及制作相关配套的机械装置，利用矿井压风系统作为气动设施的动力源，通过固定在躲避硐室的手动远控操作阀组换向直接驱动气缸，经传动装置，实现联锁挡车栏、安全门、道岔转辙器的动作。

以气动式挡车栏为例，在斜巷运输中的应用该装置主要运用于斜巷运输中，系统采用常闭式，以气缸带动挡车杠动作，挡车机构由挡车器、起重气缸、导向滑轮、固定支架组成，控制部分由控制箱、连接管路组成。挡车杠是由11#工字钢焊成的，安装时由卡兰转动轴固定在巷道的顶板的横梁上。挡车杠为常闭状态，操作手动换向阀手把后，气缸动作，挡车杠被钢丝绳拉起，挡梁处于车辆放行状态；车辆通过以后，将手动换向阀手把扳到相反位置，执行机构反向动作，挡车杠被放下，恢复到常闭挡车状态。其它同理，通过气缸伸缩带动链接传动装置实现升降低，从而达到关闭于放行状态。

4.应用效果与经济效益

材料费用降低,以往采用液压式挡车栏、手动式机械弹簧式挡车器、手动重力扳道器，每年电机损坏，安装成本、维修费用、人工费用、安装费用高且重复劳动，安全性差，挡车栏、联锁安全门、常闭安全门、道岔更换为气动远控后，一次投入终身重复利用，稳定性好，易于维护，给矿节约材料费、人工费等，经济效益显著，得到了广泛的推广及应用，操作简单安全性高，大大节约了人工来回跑提高了效率及安全系数。

5.结论及建议

经过西川煤矿多年的实践与改进，远控气动设施，安全可靠性高，更换原有手拉配重式挡车栏或液压式挡车栏为现有气动式挡车栏，以压风为动力，通过气缸、定滑轮等原件带动挡车栏动作，代替人工操作，完全避免了操作不到位造成的挡车杠距地面距离较高而产生的安全隐患，避免掉道、跑车等一系列的运输事故的发生，极大的提高了斜巷运输的安全性及可靠性。

操作简单方便，降低工人劳动强度以往采用人工操作，工人的劳动强度较大且不安全。采用气动远程控制后，只需旋动气动控制箱的把手即可完成操作，极大的降低了操作工的劳动强度，且使其操作时更加安全。

改进措施如果安全梯、常闭安全门安装受巷道限制，无法通过设备时，可采用安装固定在轨道上的联锁气动挡车器进行代替上口联锁安全梯及下口常闭安全门，同样起到一坡三挡的作用，安全性能可以通过选择钢的类型实现强度起到挡的效果。

【参考文献】：

杜兖贤、于学谦《矿井运输提升》，中国矿业大学出版。

李福门《矿井运输与提升》，中国矿业大学出版。

【作者简介】

康桥（1986.4）男，辽宁省本溪市，毕业于辽宁工业大学，机械设计制造与自动化，现任铜川西川矿业有限公司安全生产部副经理。