矿井轨道运输气动保险设施的技术改造.pdf

2 0 1 5 年第 2 期 中州煤炭 第 2 3 0 期 矿井轨道运输气动保 险设施的技术改造 李 红军 ， 靳 攀 ， 张勇斌 1 ． 河南能源化工集 团 焦煤公 司安全监察局 ， 河南 焦作4 5 4 0 0 2 ； 2 ． 河南能源化工集团 焦煤公 司鑫珠春 工业有限责任公 司， 河南 焦作4 5 4 1 5 0 摘要 目前矿井轨道运输保险设施大 多采用气动控制方式 ， 但 气动装置的使 用很不规范。对气动保 险设施进 行 了技术分析， 并结合井下条件 ， 对其进行 了一系列改造和优化 ， 主要包括 气动岔道 简易位置 指示装置 的设 计 、 气 动岔道安装方 式的优化 、 气动联 动挡车栏 的研 制等， 最终形成适用于 井下各 类环境条件 的成 熟产 品， 并 进行推广 应用 。实践表 明， 上述改造使 气动控制保险设施更稳定 、 成 熟， 实现 了节支 降耗。 关键词 气动保 险设施 ； 轨道运输 ； 简易岔道位置指示装置 中图分类号 T D 5 2 4 ． 1 文献标 志码 A 文章编号 1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 1 5 O 2 0 0 8 4一 O 3 Te c h no l o g i c a l Tr a n s f o r m a t i o n o f M i n e Tr a c k Tr a n s p o r t Pn e um a t i c I n s u r a nc e Fa c i l i t i e s L i Ho n g j u n ， J i n P a n ， Z h a n g Yo n g b i n 1 ． C o a l Mi n e S a f e t y S u p e r v i s i o n B u r e a u o f J i a o z u o C o a l I n d u s t r y C o ． ， L t d ． ， H e n a n E n e my a n d C h e mi c a l I n d u s t r y G r o u p， J i a o z u o 4 5 4 0 0 2， C h i n a ；2 ． Xi n z h u c h u n I n d u s t r y C o ．， L t d ． ， J i a o z u o C o a l I n d u s t r y C o ．， L t d ． ， H e n a n E n e my a n d C h e mi c a l I n d u s t r y G r o u p， J i a o z u o 4 5 4 1 5 0， C h i n a 目前矿井轨道运输保险设施大多采用气动控制 方式 ， 如气动挡车栏 、 气动岔道 、 气动阻车器等。气 动控制 装置 具有 结构 简单 、 操作方 便 、 易 于安装 维护 等优点 。但 气动 保 险设 施 的安装 和使 用存 在许 多不 足之处 ， 如气动岔道无岔道位置指示功能 ， 气缸安装 在底板 ， 经常受到水浸 、 踩踏等造成设备损坏 ， 无法 正常工作 ， 气动挡车栏无法实现联动， 气动设施漏风 现象普遍等， 造成了一定的不安全因素 ， 同时不利于 煤矿 轨道 运输 的 规 范化 管 理 。为 此 ， 经 过 技 术分 析 后 ， 结 合井 下实 际条 件 ， 对 轨道 运输 气动保 险设 施进 收稿 日期2 0 1 4一l 22 3 作者简介 李红 军 1 9 7 4 一 ， 男 ， 河 南焦作人 ， 助理工程 师 ， 2 0 1 3年 毕业于河南理工大学 ， 现从事煤矿安全监察管理 工作 。 - 8 4 行 了一系列 的 改造 和优 化 ， 主要 包 括 气 动 岔 道 简易 位 置 指示装 置 的设计 、 气 动岔道 安装 方式 的优 化 、 气 动联 动挡 车栏 的改 造 和优 化 等 内容 ， 增 强 其 稳定 性 和适 用性 ， 使气 动保 险设施 更 为规 范化 ， 并 在 焦煤公 司各 矿井 进行 了推广 应用 。 1 气动岔道简易位置指示器 的设计 气动岔道具有结构简单 、 操作方便 、 易于安装维 护等 优点 ， 但 对 于 较 为重 要 的 岔 道 如 主要 斜 巷 运 输轨 道 的偏 口岔道 、 轨道 大 巷 安 装有 风 门 的偏 口岔 道 ， 其缺乏位置指示功能， 即其处于直道还是弯道 位 置无法 直观 看 到 ， 容 易 造 成运 输 失 控 。特 别 是 主 要斜巷运输轨道 ， 只能通过信号工前去偏 口检查确 认 ， 严 重影 响工 作 效 率 ， 且 因不 能 及 时 掌 握 岔 道 位 誉 一 一 一 岫 一 一 一 一 一 一 一 ～ ～ 一 一 一 ～ ～ 一 一 ～ 一 ～ ～ ～ 一 一 ． ～ ．蚕 一 一 一 ～ ～ 一 一 一 ～ ～ _薹 三 ．嘴 ～ 一 ～ 一 ～ ～ ～ 一 一 ～ 一 ～ 一 一 ～ 一 一 ～ 一 ～ ．～ ～ 一 一 ～ 一 一 一 ～ _薹 脚 2 0 1 5年第 2期 李 红 军 。 等 矿 井轨道 运输 气 动保 险设 施的技 术 改造 总第 2 3 0期 置 ， 造 成 了很 大 的不安 全 因素 。 此外 ， 目前带岔道指示功能的气动控制装置多 具 备远 程 控制 功 能 ， 结 构 复杂 、 成本 高 、 不 易 安装 维 护 ， 很 有必 要 安 装 一 种 简 易 的位 置 指 示 装 置 ， 以及 时 、 准 确地 反 映岔道 位置 。设 计 时 ， 主要从 岔道 位置 指 示 和结构 的简 化 2个方 面考 虑 。 最能真实反映岔道位置及密贴情况的是岔尖密 贴基 本 轨轨 道处 ， 但 在该 处安 装传 感器 ， 由于基本 轨 是 负荷 重轨 ， 当车辆 通过 时基 本轨 会产 生上 下振 动 、 岔道岔尖处车辆掉道易砸坏传感器 ， 长时 间易造成 传感器安装孑 L 变形及传感器不灵敏 、 损坏等问题 ； 同 时岔 道 一般 处 于低 洼 地 面 造 成 漫 水 ， 维 护 困 难 。因 此 ， 此处 不适 合安 装传 感器 。 如果在电磁阀开关内安装传感器 如干簧管器 件等 ， 实现 岔道 位置的标识 ， 则会造 成设备增多 、 结构复杂 ， 从而导致成本增加。同时此方案存在传 动机 构误 差大 、 可 靠性差 的问题 ， 易 出现盘 面显 示岔 道位置与现场实际岔道位置不符 ， 造成岔道位置指 示 错 误 ， 因此也 不 可取 。 考虑 到 以上 因素 ， 决 定 采 用 G A D 4 0 A 型 矿用 本安型车流传感器作为岔道位置的传感器 ， 该传感 器利用车流传感器 的工作方式 ， 通过检测与车流传 感 器 的配套 的衔铁 动作 ， 来确 定岔 道位 置 ， 而不 是直 接 检 测岔 道动 作 。将 配 套衔 铁通 过钢 绞线 与岔 道连 杆 直 接相连 ， 岔 道动 作 时衔铁 随之 动作 ， 同时将 车流 传感器 固定到巷帮上合适位置 具体位置可根据巷 道条件灵活调整 ， 通过 滑轮组将配 套衔铁引至传 感器附近合适 位置 以车流传感器检测 范围为准 ， 确保感应灵敏 、 准 确 ， 这样只要岔道动作 ， 衔铁 即 会 随之 远离 或靠 近 车 流传 感 器 ， 从 而真 实地 反 映 岔 道 实 际位置 。改变 了 以往 传感 器 直接检 测 岔道 动作 或 电磁 阀动作 的感 应 方式 ， 使 传感 器 安 装 位 置 变 得 灵活， 有效解决了维护 困难 、 损坏率高的问题 ， 同时 也避免了设备多 、 结构复杂、 成本较高及可靠性差的 问题 。 简易 岔道 位 置指示 装 置安装 如 图 I 所 示 。井 下 的安 装试 验表 明 ， 设 计 的 气 动 岔道 具 备 了岔 位 指示 功能 ， 且具有结构简单 、 成本低 、 安装维护方便 、 损坏 率低 、 可靠性高等优点。传感器固定在巷帮上 ， 避免 了因车流造成 的传感器不灵敏 、 损坏等问题 。同时 由于 衔铁 是通 过 钢绞 线 直 接 与 岔 道 连 杆 连接 ， 因此 动作灵敏 、 可靠 ， 岔道密贴位置可通过调节钢绞线的 长度 来实 现 ， 调节 方便 ， 通过 调节 该气 动控 制结 构 可 达 到 电动岔道 的 密贴标 准 2 mm 。 基本 轨 堕 岔位显示 器 尖轨 ＼ ． 图 1简易岔道位置指示装置安装示意 2 气 动岔道、 阻车器气缸安装方式改进 气动岔道 、 阻车器的气缸 因需与其连杆水平连 接 ， 以往均安装在底板上， 经常会受到水浸 、 踩踏等， 造成 了气缸密封性差 ， 降低了机械使用寿命 ， 在使用 中经常会产生漏气 、 工作不稳定 、 损坏等 问题 ， 且 由 于其 位 置处 于低洼 地段 ， 日常检查 维护 困难 。 为从根本上解决此问题 ， 通过设计气缸连杆传 动机构 ， 利用机械传动 ， 实现气缸与岔道的连杆垂直 连接 ， 然后在巷帮上设置壁龛， 将气缸移至巷帮壁龛 中 ， 离开 地面 。改 进后 的气 动 岔 道增 加 了气 缸 连杆 传动 机构 ， 使得 气缸 离开 地 面安装 在巷 帮壁 龛 中 ， 不 再受水浸 、 踩踏等 ， 显著改善了气缸 的工作环境 ， 延 长了使用寿命 ， 大大增加气动岔道 的稳定性和安全 性 ， 且便于 日常 的检查和维 护工作。改进前后气动 岔道 控制结 构 如 图 2所示 。 a 改进前 b 改进后 图 2 改进前后气动岔道控制结构 3 气动联动挡 车栏 改造和优化 目前井下斜巷轨道绞车要求在上平道距变坡点 8 5 2 0 1 5年第 2 期 中州煤炭 总第2 3 0期 阻轴 式 阻车器 0 ． 6 ～1 ． 0 m 的位 置安装 1道常 闭式 挡 车栏 ， 在变 坡 点 以下 大 于 一 列 车长 度 的位 置 一 列车 5 m， 以挡车栏的升降不影响正常运输为准 装设 第 2道挡 车栏 ， 该 挡 车 栏 与变 坡 点 处 装 设 的挡 车栏 实 现联动 ， 两 者 不 能 同 时 打开 。针 对 以上 斜坡 道运 输管 理要 求 ， 为 实现 边 坡 点 上下 两 道 挡 车 栏 的 联 动 ， 对 气动 挡车栏 进行 优化 设计 ， 主要 包括 联动 挡 车栏 绳 索连接 方式 的设 计 、 联 动挡 车栏 的气 缸选择 。 1 挡车栏 绳 索连 接方 式 的设计 。采 用定 滑 轮 与 动滑 轮组 的方 式连 接 气 缸 和两 组 挡 车 栏 ， 在 活 塞 杆 顶部 增加 一个 动 滑轮 ， 在 巷 帮 合 适位 置处 固定 一 个 定滑 轮 ， 通 过 滑轮组 、 钢丝 绳将 两个需 要 联动 的挡 车栏连 接起 来 ， 从 而 实现 挡 车 栏 的联 动 。 同 时新 增 加 的动 滑轮 ， 使得 气缸 工作 行程 大大缩 短 ， 而且 动滑 轮安装 在气 缸上 ， 定 滑 轮 的 安装 位 置 可 根 据巷 道 实 际条件 灵活 选择 ， 便 于安装 ， 更能 适应 井下 多变 的安 装条件 ] 。 2 联 动挡车 栏 的气 缸选 择 。增 加 了滑 轮组 之 后 ， 原 来一 个气 缸需 同时 带动两 个挡 车栏 ， 工作 阻力 加大 ， 易造 成升 降 速 度太 慢 或 升 降 不 到位 。为加 快 挡车栏 的动作 速度 、 提 高 轨 道 运输 的工 作 效 率 和可 靠性 ， 通过计算改造后 的挡车栏升降阻力 ， 将原有气 缸直 径 由 1 2 5 m m 增 大 至 1 5 0 mm， 增 大 气 缸 推 力 ， 以加 快 了气缸 的活 塞 动作 速 度 ， 起 吊时 间 由原来 的 1 9 s 缩 短至 8 s ， 在 井 下使 用 后 ， 大 大缩 短 了挡 车栏 的起 吊时间 。 经 改造 优 化并 在 井 下 实施 后 ， 采 用此 种 连 接方 式可 实 现一缸 两栏 的联 动运 动 ， 不 需 要 再 使 用 配重 块进行配重 ， 提高了轨道挡车设施 的 自动化水平 。 同时增 大气缸后 起 吊时 间缩短 至 8 s ， 提高 了工 作效 率 和安 全系数 。 4 自制气动装置风管快接风 嘴 原 轨道运 输气 动保 险设施 管路 元件 中的连接 风 嘴为铜接箍。在使用过程 中存在连接密封性不好 、 内部 的弹簧容 易 生锈 失 去 弹 性 ， 造成 井 下 气 动 设 施 漏 风现 象普遍 ， 严 重浪 费 压 风 资 源 。同 时需 经 常 维 护更换 ， 维护更换工作量大 、 投人人工多、 材料费高， 每 套气 动设 备需要 约 8个 铜 接 箍 ， 保 险设 施 气 动 控 制 装置 使用量 最 大 的运 输 区 ， 有 各 类气 动 控 制 装 置 约 6 0套， 铜接箍单价为 1 9元 ， 平均每半 年更 换一 遍 ， 仅年维修材料费就高达 1 8 0 0 0余元 ， 给 区队造 成 了很 大 的压力 。 ．86 针对 以上 存 在 的 问题 ， 组 织研 究 采 用报 废 风 钻 的钻 杆 自制快 接风 嘴 ， 将 原 铜 接 箍 与 风管 连 接 一 端 改为管密封螺纹形式。这种 自制风嘴为一体式 结 构 ， 自身不存在 因零 部件损坏 、 失效导致 的漏 风问 题 。 同时连接 密 封性 好 ， 基 本 上 解 决 了气 动 控 制 装 置漏 风这 一大 难题 。 每个 自制 风 嘴加 工 成 本 仅 为 3 ． 5元 ， 并 且 可 以 长 时 间使 用 ， 一次 投入 约 1 6 0 0元 ， 可 以节 省在 这 方 面 的材 料费投 入 。此 次 改 革 不 仅节 省 了材 料 费 ， 极 大 降低 了气 动设施 的维 修 率 ， 同时 也 彻 底解 决 了风 嘴漏 风的难 题 。 5 结 语 气 动控 制 保 险设 施 在 井 下 轨 道 运 输 中应 用 广 泛 ， 针 对气 动控 制保 险 设 施 在使 用 过 程 中 出现 的 问 题 和不 足 ， 进 行 了一 系列 优 化 、 改 造 ， 包 括 简 易岔 道 位置 指示装 置 的设计 、 气 动控制 联 动挡车 栏 的设 计 、 气动岔道及阻车器气缸固定方式的改造等， 特别是 简易 岔道位 置 指示 器 的设 计 ， 使气 动 岔 道 具 备 了 岔 位指 示功 能 ， 且 增加设 备 少 ， 结 构简 单 ， 成 本低 ， 符合 目前 煤矿 企业 “ 节支 降耗 、 提 效 增 质 ” 的 总体 工 作要 求， 使气动控制保险设施形成 了稳定 、 成熟的产 品， 大大增加了轨道运输的安全性 和可靠性 ， 轨道运输 效率也得到了显著提高 ， 安全效益和经济效益 明显 ， 改进 后 的产 品 在 焦 作 煤 业 有 限 责 任公 司 各 矿 井 得到 了广 泛 的推广 和应 用 。 参 考文 献 [ 1 ] 国家安全生产监督管理总局， 国家煤矿安全监察 局． 煤矿安全 规程 [ M] ． 北京 煤 炭工业 出版社 ， 2 0 1 1 ． [ 2 ] 陈维建 ， 齐秀丽 ， 肖林 京 矿 山运 输与提 升设备 [ M] ． 徐 州 中 国矿 、 大 学 出版 社 。 2 0 1 1 ． 中华人 民共 和国能源 部． MT 2 8 7 --1 9 9 2煤矿信 号设备 通用技 术条件 [ S ] ． 北京 中国标准出版社 ， 1 9 9 2 ． 钟春晖 ， 丁元春 ， 唐敏康 ， 等． 矿井运输与提升 [ M] ． 北京 化学 工业 出版 社 ， 2 0 1 3 ． 何凡 ， 张兰胜． 矿井辅助运输设备 [ M] ． 哈尔滨 东北大学 出版 社 ， 2 0 1 2 ． 姜汉军． 矿井辅助运输设备 [ M] ． 徐州 中国矿业大学 出版 社 ， 2 0 0 8 ． 崔海波． 煤矿机 电与运输 [ M] ． 湘潭 湘潭大学 出版社 ， 2 0 0 9 ． 吴希华． 气动联 动挡车 设施控 制装置 的创新 应用 [ D] ． 焦 作 鑫珠 春公 司， 2 0 1 2 ． 责任 编辑 刘欢欢