煤矿无轨胶轮车感应防撞装置设计应用_张德生.pdf

煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 0引言 随着煤矿生产技术水平的提高， 无轨胶轮车在我 国多数煤矿被广泛应用，与传统架空线电机车相比， 它具有运输效率高、 供电设备少、 适应性强等优点， 无 轨胶轮车主要适用平硐开拓或斜井开拓方式的矿井 中； 但是无轨胶轮车在实际煤矿应用过程中受巷道倾 角影响， 胶轮车一旦出现刹车系统失控很容易发生撞 车施工， 目前现有的胶轮车防撞设施是在坡度大或拐 弯地带安装防撞条， 但是防撞效果差， 不能有效降低 失效车辆速度， 减小车辆碰撞危害； 本文以南阳坡矿 为例设计了一套无轨胶轮车感应防撞装置， 并在实际 中进行应用。 1概述 大同煤矿集团铁峰南阳坡矿位于山阴县西北部 马营乡山峡村北侧， 井田面积为 7.58km2， 矿机设计生 产能力为 0.9Mt/a， 井田回采煤层为 3- 1 层， 平均厚度 为 2.6m。矿井采用斜井开拓方式， 回采工艺采用后退 式、 一次采全高综合机械化采煤法。采用无轨胶轮车 作为辅助运输。 南阳坡矿副斜井设计长度为 3800m， 巷道坡度为 - 7，巷道为拱形断面，断面规格为宽高 5.0 4.5m， 采用无轨胶轮车作为辅助运输。但是由于巷道 坡度大， 巷道从井口至井底车场一直为下坡段， 采用 无轨胶轮车运输时由于刹车制动系统处于长期保护 动作状态， 造成刹车系统经常损坏， 经常出现胶轮车 碰撞事故， 威胁着胶轮车安全行驶。为了防止因刹车 系统失效， 导致运输车辆撞击煤壁事故发生， 南阳坡 矿在斜井两帮处安装防撞条，从而降低撞车破坏力 度， 但是该方法预防撞车效果差。根据矿运输科统计 发现， 2017 年共计发生 5 起胶轮车撞车事故， 造成经 济损失达 47.9 万元， 严重威胁着矿井安全高效运输， 对此大同煤矿集团朔州煤电有限公司辅助运输管理 处设计了一套无轨胶轮车感应防撞装置， 力求保证斜 井运输安全。 2无轨胶轮车感应防撞装置结构及工作原理 2.1感应防撞装置结构 1 ） 无轨胶轮车感应防撞装置主要由横梁、 导向 轮、 立柱、 牵引链、 导向槽、 液压伸缩杆、 传感器、 PLC 控制器、 红外线速度监测器等部分组成， 如图 1 所示。 煤矿无轨胶轮车感应防撞装置设计应用 张 德 生 （大同煤矿集团朔州煤电有限公司 ， 山西 朔州 038300 ） 摘要 为了防止矿用无轨胶轮车在副平硐或近水平 （倾角＜8 ） 巷道行驶过程中出现制动系统失 灵或超速现象， 导致胶轮车失控发生撞车事故， 提高煤矿无轨运输安全， 大同煤矿集团朔州煤电有限 公司通过技术研究， 设计了一套无轨胶轮车感应防撞装置， 并在南阳坡矿进行应用， 通过实际应用发 现， 该装置使无轨胶轮车撞车事故率降低至 3以下， 取得了显著成效。 关键词 煤矿 ； 无轨胶轮车 ； 防撞装置 ； 设计应用 中图分类号 TD525文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 02- 0100- 03 Design and Application of Induction Anti-collision Device for Coal Mine Trackless Rubber-tyred Vehicle ZHANG Desheng （DatongCoal Mine Group Shuozhou Coal and ElectricityCo., Ltd. ，Shuozhou 038300 ，China ） Abstract In order toprevent the brake system from malfunctioning or overspeeding during the driving ofthe mine trackless rubber tire in the sub level or near horizontal inclination ＜8 roadway, the rubber tire car is out of control and a crash occurs, which improves the safety of mine trackless transportation. DatongCoal Mine Group Yanzhou Coal and ElectricityCo., Ltd. designed a set oftrackless rubber wheel induc- tion anti- collision device through technical research, and applied it in NanyangpoMine. Through practical application, it found that the device caused the accident rate ofthe trackless rubber tire vehicle. Reduced tobelow3, and achieved remarkable results. Key words coal mine; trackless rubber tire vehicle; anti- collision device; design application 100 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 2 ） 立柱共计两根， 立柱长度为 4.0m， 立柱采用 11 工字钢梁焊制，立柱与巷帮采用锚杆进行固定； 顶梁长度为 5.0m， 顶梁与立柱之间采用卡缆固定， 卡 缆连接螺母预紧力不得低于 200N.m。 3 ） 液压伸缩杆底座与顶板采用地锚进行固定， 伸 缩杆伸缩最大高度为 2.5m， 伸缩杆端头连接牵引链； 液压杆内安装电控液阀， 电控液阀与控制器连接。 4 ） 该装置两个导向轮与横梁固定连接， 距横梁间 距为 0.5m， 导向轮间距为 2.0m， 导向轮内通过牵引链 与液压伸缩杆连接。 5 ） 通过导向轮的两根牵引链端头固定弹性防撞 梁，共计三根，每根防撞梁长度为 3.0m，宽度为 0.3m， 主要采用树脂材料制成， 防撞梁间距为 0.5m。 防撞梁可通过牵引链下方和回收动作； 在最底端防撞 梁上安装传感器并与控制器连接见图 1。 图 1防撞装置结构 6 ） 红外线速度监测仪安装在立柱上， 该仪器主要 由红外发射器、 处理器、 光波接收器等部分组成， 光波 处理器与 PLC 控制器连接，该仪器主要利用红外线 发射至接收器接收时间， 计算出车辆行驶速度， 从而 进行保护动作。 2.2工作原理 1 ） 无轨胶轮车感应防撞装置每隔 500m 安装一 台， 胶轮车正产运输时该装置在动作保护前， 液压伸 缩杆处于收缩状态， 弹性防撞梁通过牵引链回收吊挂 在顶梁上， 距底板间距为 3.5m。 2 ） 当胶轮车失控时， 红外线速度监测仪检测到运 输车辆速度达到 11m/s （40km/h ） 时， 处理器及时对计 算数据进行信号处理，并通过信号线传递至 PLC 控 制器。 3 ） PLC控制器接收到数据信号后及时进行处理， 并发出 “启动” 指令至与液压伸缩杆电控液阀的联锁 开关， 电控液阀接通电液为 112V供电电源。 4 ） 液压伸缩杆电控液阀接通电源后， 在液压作用 下伸缩杆伸出， 从而通过牵引链、 导向轮作用下放弹 性防撞梁。 5 ） 当弹性防撞梁下放至底板 1.2m 处时， 最底部 防撞梁上传感器与安装在导向槽限位器接触后传感 器及时将信号传递至 PLC 控制器，控制器接收信号 后对对液压伸缩杆进行限位作用， 从而阻止了弹性防 撞梁继续下放动作， 进行阻车作用。 6 ） 当车辆通过后红外线速度监测器未检测到车 辆移动或车辆速度低于8m/s （30km/h ） 时， 处理器将数 据传递至 PLC 控制器， 经处理后对联锁开关发出 “关 闭” 信号， 此时液压伸缩杆电控液阀电源关闭， 伸缩杆 复位并通过牵引链、 导向轮将防撞梁收起。 3无轨胶轮车感应防撞装置优点及实际应 用效果分析 3.1装置优缺点 1 ） 结构简单、 成本费用低 该装置结构简单， 便于 安装维护， 制造成本费用低， 通过实际计算发现， 该套 装置成本费用仅需 0.64 万元。 2 ） 自动化水平高 该装置可利用各种传感器监测 车辆速度， 判断车辆是否存在撞车危险， 从而通过控 制器及时发出保护动作， 自动化水平高， 而且该装置 无需专人全天候值守， 降低劳动强度及劳动费用。 3 ） 防撞效果好 与传统巷帮防撞条相比， 该装置 采用的是弹性防撞梁，弹性好对车辆头部损坏率低， 能够及时降低车辆速度， 起到很好的防撞效果。 4 ） 适用性强 该装置不仅可用于煤矿生产过程 中， 而且还可以用于建筑、 运输等领域中适用性强， 应用前景广。 5 ） 但是该装置在使用过程中还存在一些不足， 主要表现在以下几方面防撞梁长期碰撞出现变形 现象， 需定期进行更换； 受巷道电气设备影响， 红外 线速度监测器出现信号接收失真现象，影响接收数 据准确性。 3.2实际应用效果分析 南阳坡矿于 2018 年 3 月在副斜井中共计安装 4 部无轨胶轮车感应防撞装置，分别安装在巷道 300m （坡度为 - 6） 、 920m（坡度为 - 8） 、 1410 拐弯地 带，坡度为 - 4） ， 2700m（距风门为 50m，坡度为 - 6 ） ， 3100m （距井底水泵房 240m， 坡度为 - 5 ） ， 截 至 2018 年 9 月， 通过 6 个月应用观察发现， 在此期间 共计发生 7 次胶轮车超速、 4 次胶轮车刹车系统失效 （下转第 105 页 ） 101 ChaoXing （上接第 101 页 ） 事故， 该装置共计阻车 9 次， 使斜井运输撞车事故率 降低至 3以下， 预计全年可为煤矿节约经济费用达 40 余万元。 4结束语 大同煤矿集团朔州煤电有限公司辅助运输管理 处通过技术研究， 对南阳坡矿运输斜井设计了一套无 轨胶轮车感应防撞装置， 通过实际应用发现， 该装置 与传统防撞条相比，它具有对运输车防撞效果好， 自 动化水平高， 成本费用低， 安全系数高、 适用性强等优 点， 大大降低了斜井运输事故率， 保证了矿井安全高 效运输， 取得了显著的安全、 经济效益。 参考文献 [1] 姜彪.综采工作面配套辅助设备跟进无轨运输车[J].煤矿 机械， 2015 （09） 167- 169 [2] 贾庆良. 煤矿井下重型胶轮运输车增设辅助驱动的探讨 [J].煤炭工程.2001 （12） 45- 46 [3] 孙林帅.矿用无轨胶轮车全自动防爆紧急制动系统[J].科 技与创新.2019 （03） 49- 50 [4] 郝亚星.一种无轨胶轮车速度失控保护系统[J].煤矿机电. 2018 （02） 14- 15 [5] 李志国.矿用无轨胶轮车辆监控仪设计[J]矿业装备， 2018 （03） 120- 121 作者简介 张德生 （1992.12-） ， 男， 毕业于大同煤炭职业技术学院 机电一体化专业， 大专， 助理工程师， 现就职于大同煤矿集团 朔州煤电有限公司辅助运输管理处， 从事煤矿运输安全管理 工作。 （收稿日期 2019- 4- 25） 煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 将尾煤灰分与石英含量拟合， 得到图 4。从上述 试验可以看出， 矿物质石英并非在每一步产品中都有 富集， 只在高灰分产品中分布明显。 拟合结果显示， 尾 煤灰分与石英含量满足一次函数 y0.32x- 1.3752， 相 关系数 R 大于 0 小于 1， 随着灰分增加， 石英含量逐 渐升高， 但其变化范围不是很宽泛， 相关性一般。 即石 英在煤泥浮选过程中对灰分变化不敏感。 图 4尾煤累计灰分 - 石英累计含量关系曲线 同样，将尾煤灰分与方解石含量拟合在一个图 中， 拟合结果如图 6 所示。方解石也只是富集于高灰 分的产物中。拟合结果表明， 尾煤灰分与方解石含量 并不存在明显的数学关系， 随灰分的增加， 方解石的 含量变化不明显， 这就反应了方解石在浮选过程中不 存在精煤夹带。 3结论 不同变质程度的煤进行浮选，分离出精煤后， 不 同灰分的尾煤中高岭石均有夹带，且随灰分的增加， 高岭石含量逐渐增多， 但其增加速率会越来越缓。石 英和方解石只富集在高灰分产品中，随着灰分的增 加， 其含量并无明显的变化， 拟合后的数据显示相关 性不高。 参考文献 [1] 郭晓松. 高硫煤洗选粒度上限问题探讨 [J]. 城市建设理 论研究, 2014 （15） . 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