煤矿井下轨道运输新技术的研究.doc

鉴于使用多年的闸墩式扳道器操作笨重、可靠性差，兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿根 据集成电路、防爆传感器和遥控技术使用日臻成熟的情况，结合煤矿井下现场使用条件，研制出 在煤矿井下适应性强的 SKDC-Ⅱ型气动司控道岔转辙机。 这套装置由伺服信号发生器、伺服信号接收器、气动伺服执行器、岔位显示器和油水过滤器 五个部分组成的。伺服信号发生器可以发射 12 种不同编码数字信号，在 50m 范围内任意控制道岔 岔位。伺服信号接收器是控制气动伺服执行器的重要组成部分。当司机因运输需要改道换向时， 可在机车上直接操纵伺服信号发生器，发射器发出信号至接收器，接收器立即转发伺服信号给执 行器，从而达到运输所需要的改道换向要求。 该机构响应时间快，发信号指示准确。气动伺服执行器是确保道岔伺服换向，并保证轨道密 贴的执行机构，可有效的防止道岔由于位置不正确而发生机车过道岔掉道运输事故。岔位显示器 是道岔控制编号和道岔所处状态的显示装置，显示功能齐全、清晰，便于远距离识别；采用不同 颜色的发光二极管进行不同的显示组合，节能、显示效果俱佳。油水过滤器是针对井下风源条件 差而设的，可以过滤掉风源中的污水和杂物，并且可以确保执行机构的润滑效果，提高执行机构 的使用寿命和动作的灵活性。该转辙机可以直接安装在道岔附近，缩短了传动杆的长度，减少传 动杆变形而出现的岔尖不密贴现象。其动作机构只有一个气缸，结构简单，外形尺寸小，可以直 接安装在道岔尖轨巷道的地巢内，不需要开设安装硐室。气缸动作性质为柔性，动作行程大雨道 岔开程，完全适应道岔开程，使道岔岔尖始终具有一定的紧贴力，及时补偿轨距缓慢变化或连杆 变形而出现的尖轨开程增加值。 10 车场道岔气动操作装置 兖州矿业（集团）公司北宿煤矿通过对车场道岔扳道器改造加装气动管路系统，解决了多年 来车场道岔扳道器操作一直靠人工手动完成的问题，取得了良好的安全技术效果。由于无需油液 作为工作介质，更不需要压力泵，制造成本低廉，具有普遍的推广价值。 原有的矿山井下车场道岔扳道器普遍存在着以下缺陷 扳道器控制车场道岔装置上的连杆多， 连接复杂，容易变形损坏；扳道器控制的时候经常出现道岔合茬不严的情况，容易发生矿车掉道 挤伤操作人员的事故，岗位安全性差；人工操作道岔费时费力，工人劳动强度大。为此，他们在 对原有车场道岔扳道器进行改造的基础上研制出了一种车场道岔气动操作装置。新研制的车场道 岔气动操作装置是由气缸、控制阀、道岔、连杆和高压管五个部分组成的，采用井下压缩空气作 为动力。 其工作原理如下打开控制阀，压缩空气通过高压管从气缸活塞的上端进入，推动活塞向前 运动，活塞带动连杆将道岔拉起合实，即可以安全行车；反之，关闭控制阀，则道岔张开。在该 矿 1617 皮带上山的运行实践表明，车场道岔使用了新研制的气动操作装置以后，改变了以往人工 操作的方式，省时省力；而且，车场道岔采用气动操作装置以后，动作灵敏可靠，岔尖闭合紧密， 增强了道岔的使用安全性能；此外，由于实现了远距离控制，提高了操作的安全性，有效地保证 了施工人员的安全。由于减少了车场扳道器的专门操作每个掘进工作面每年可以节省人工 1000 个；每个掘进工作面每年可以节约投入扳道器 10 个，节省费用 2000 元；由于操作上的方便和事 故的减少，提高了工时利用率，按每个小班节时 60 分钟计算，每个掘进工作面每年可以多生产 1 050 小时，经济效益也是非常显著的。 11 矿井气动道岔控制与技术改造 气源充足的矿井轨道运输大多采用气动道岔实现轨道转轨，但是目前国内使用的气动道岔很 不规范。为此，兖州矿业（集团）公司兴隆庄煤矿通过对气动道岔的技术分析，根据其工作特点 进行了技术改进，使其性能达到规范标准。 气动道岔控制结构由气缸、电磁阀和尖轨等组成。其中，尖轨完成岔尖与基本轨的密贴，使 道岔处于直道或者弯道；电磁阀通过电源控制线圈控制气阀门，实现气缸中活塞进行直线运动， 活塞牵引拉杆直线运动，拉杆带动尖轨密贴基本轨，实现道岔的转轨功能。这种控制具有结构简 单、成本低廉、容易维护等优点，但是远程控制没有岔位表示，即道岔处于直道还是弯道的位置 仍然不知道，容易造成失控。此外，由于气缸的活塞安装位置低于道轨，因此经常泡在水里，缩 短了机械的寿命。因此，气动道岔多为就地控制而很少用于远程控制，在操作道岔的同时还要观 察道岔岔尖的密贴情况，要实现远程控制使用则必须解决气动道岔位置表示和岔尖与基本轨密贴 的问题，做到控制与表示一致。 改进以后的气动道岔结构增加了水泥墩，使得气缸抬高离开了地面，这样可以保证气缸不会 受到水的浸泡，延长了气缸的使用寿命；此外，还增加了道岔定位杆，主要是用来调节活塞与道 岔密贴的位置，使得气缸活塞的伸缩位置与道岔的位置相对应；鱼口和拉杆用于连接活塞与道岔， 拉杆选用直径大一些的材料制作以提高其强度。这个矿的使用实践表明改进以后的气缸控制结 构可以达到电动道岔的密贴标准（小于 2mm）；改进以后的气动道岔可以实现道岔的远程控制， 有效地解决了气动道岔的位置表示，其安装维护非常方便，具有推广应用的价值。 12 交直流转辙机控制原理与应用 中国矿业大学总结了井下轨道运输监控关键设备矿用转辙机的研制和发展，并且对交、 直流电动转辙机的结构原理及性能进行了分析， 同时还提出了转辙机的日常维护和故障处理措施。 转辙机的发展可归纳为两个阶段从 60 年代研制信集闭开始至 80 年代为一个阶段，一直围 绕开发使用交流电动机驱动的转辙机；从 80 年代末至今，研制开发了直流电动机驱动的转辙机。 煤矿对电动转辙机有着特殊的要求应保证岔尖与基本轨密贴；应保证列车挤岔运行后不损 坏道岔；岔尖被卡住时能切断电源；有可靠的岔位检测指示信号。以兖州矿业（集团）公司东滩 煤矿地面机车排矸运输为例，架线电机车作为牵引动力，每列车牵引 20 节矿车，矿车载重 2t。 根据统计数据，该矿平均每天运量 2000 多车，需运 100 多趟；车场共有转辙机 19 台，其中有 6 台使用最为频繁，每接 1 列车需扳动道岔 4 次，一天须扳动 400 多次。可见煤矿道岔使用的频繁 度远远超过国铁。 长期使用表明，交流电动转辙机存在着故障率高和维护量大等缺点。由于直流电动转辙机性 能好，现在煤矿窄轨铁路已经得到广泛推广。此项研究根据现场的使用经验归纳出了机外拉杆变 形、机内大拉簧断、电机转而摆臂时动时不动、转辙机不动作、正或反位打不动、电机在某个位 置动、有车时岔位指示闪烁、电机空转 8 类常见故障的产生原因、造成后果及处理方法之后，并 总结出转辙机使用的好坏完全取决于平时的维护，要保持道床的清洁；例行检查转辙机拉杆变形 情况，保证尖轨与基本轨密贴值不小于 4mm；及时检查和清洁电机滑环，火花过大应及时更换电 机等措施。