风控道岔扳道器在煤矿中的开发及应用

风控道岔扳道器在煤矿中的开发及应用

杨庆范

杨庆范YANGQing-fan

（平煤神马集团平煤股份一矿，平顶山467011）

（TheFirstMineofPingmeiShenmaGroup，Pingdingshan467011，China）

摘要：本文介绍平煤股份一矿井下轨道运输及道岔的使用情况，指出原有扳道器在使用中存在的问题和使用风控道岔扳道器的原因；阐述了风控道岔扳道器的结构、主要技术经济指标、工作原理。经过使用后的实践表明：该装置可实现车辆通过时由信号把钩工控制道岔搬动，并实现自动转辙,实现了采区轨道运输的自动化，减少了作业环节，提高了矿井运输效率和生产的安全性。

Abstract:ThispaperintroducestheapplicationsituationofunderminerailtransportandturnoutofPingmeiShares,pointsoutthereasonsforthecontrolledturnoutoperatingdeviceexistingrailwayswitchproblemsinuseandtheuseofwind;describesthestructure,maintechnicalandeconomicindexes,theworkingprincipleofwindcontrolturnoutdevice.Practiceshowsthat:thedevicecanrealizethevehiclecontrolturnoutmovingbythesignaltohook,theautomaticswitchandtheautomationinrailtransportofminingfield,reducetheoperationlinks,improvetheefficiencyofminetransportandthesafetyofproduction.

关键词：风控；自动道岔；结构；工作原理；自动转辙

Keywords:windcontrol；automaticturnout；structure；worksprinciple；automaticswitch

中图分类号：TD524文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）14-0056-02

1立项背景依据和目的意义

平煤股份一矿是一座现代化矿井，现生产能力为480万吨/年，矿井运输主要分为三个水平，其中各采区的主要运输线路距离为15600米，道岔62付，担负着各采区物料运送、人员运送、设备运输、出渣、回收等任务。传统的人工扳道器连杆多，容易变形损坏，维修量大、扳道速度慢；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。而近年在主要运输大巷使用的司控道岔由于结构复杂、价格昂贵、需要开凿硐室、维护量大，难以在各采区得到广泛推广使用。在各采区运输线路道岔上采用风控道岔扳道器后，有效地解决了上述问题。

通过对各采区车场和片盘道岔扳道器加装风动管路系统，解决了多年来车场和片盘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。

2研究内容和技术方案

2.1系统结构

新研制的风控道岔扳道器操作装置是由风源及管路、三位四通控制阀、气缸、联动杆和道岔5个部分组成，通过三位四通控制阀使气缸进气和回气，实现气缸活塞的伸缩通过联动杆带动尖轨改变位置，采用井下压缩空气作为动力。风控道岔扳道器方框图如图1所示。

2.2风路机构组成及工作原理

打开三位四通阀门4，压缩空气从主压风管路1，经过单向阀2和高压管3进入三位四通阀4，然后高压管5进入气缸6，通过活塞杆7的伸缩运动带动联动杆8，最终推动道岔9转辙。风路机构图如图2所示。

工作原理如下：将三位四通控制阀把手从中位扭动45°，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，活塞带动联动杆推动道岔尖轨合严，即可以安全行车；反向操作三位四通控制阀手柄45°，则道岔尖轨张开。

2.3理论数据分析

①道岔分为单开、对称和渡边3种，质量在300kg-2500kg之间，要推动其转辙，需要的工作推力只要克服与地面的摩擦力即可，大约在50kg-100kg之间，为保证其可靠动作，取100kg作为工作推力计算，即1000N。

②选择适合的气缸体，在压缩空气的作用下要能完全推动道岔。考虑到井下环境狭窄，选择体积小、行程必须达到道岔转辙行程（即80-110mm）的活动轴。

③选用的气缸体尺寸长为300mm，外径100mm，内径90mm，活塞轴径50mm，轴的伸长量为200mm。

④平煤股份一矿空压机的输出压强为0.8MPa，经过长距离自地面至井下输送，除去沿途消耗，出口处压强为0.6MPa，将其加在活塞上，则压力为：

F推=PS1=0.6×（902/2）π=3815N＞1000N

F拉=P（S1-S2）=0.6×[（90/2）2π-(50/2)2π]=2638N＞1000N

可见缸体的活动轴无论推出与缩进都可推动道岔，以保证尖轨与基本轨的充分密贴及密贴的侧压力。

2.4安装与调试

在道岔接近风源一侧挖500×300×250基础坑，四周用水泥打平，在基础坑内预埋固定气缸吊耳的固定件；然后将气缸吊耳安装在固定件上，用联动杆将气缸活塞杆与道岔横杆连接；最后再用高压管接三位四通控制阀到气缸上；用10mm厚钢板将基础坑盖住，以保护气缸。连接三位四通控制阀到风源，气路连接应保证无泄漏。

三位四通控制阀经风管分别接通风源和气缸，缸体必须可靠的固定在轨道一侧，严防松动，不得妨碍车辆驶过。联动杆长度要合适，与缸体和道岔的联接牢固，能承受车辆的剧烈冲击。

风控道岔扳道器接通气源前，先检查道岔滑床板有无东西，若有必须清理干净。操作三位四通控制阀时，道岔上严禁站人。日常使用中道岔滑床板要经常润滑，以减小气缸运行阻力。

3应用情况

新研制的风控道岔扳道器在平煤股份一矿井下得到了广泛应用，本套设备突破了以往手动搬动重锤扳道器的落后模式，省时省力，引用了另一个动力源，实现了自动化；而且采用风控道岔扳道器后，动作灵敏可靠，道尖闭合紧密，增强了道岔的使用安全性能；此外，由于实现了远距离控制，操作人员不必在矿车与道岔之间往复走动搬动道岔，有效地保证了操作人员的安全，对于提高煤矿生产效率和安全生产水平具有重要的意义。风控道岔扳道器结构简单、体积小、重量轻、安装方便、维修量小、动作可靠、经济实惠等特点，特别适合在井下各采区车场及片盘条件相对较差，凡是有压风路管线的地方均可广泛使用。

该风控道岔扳道器在该矿井下投入使用至今，使用效果良好，操作简单、动作灵敏可靠、成本低廉。

4经济社会效益分析

①该装置实现了远距离控制，减少了扳道器的专门操作，减少人工投入；由于操作上的方便和事故减少，提高了工时利用率，提高了经济效益。

②道岔采用气动机构，尖轨易保持恒定侧压力，尖轨密贴性能和挤岔保护性能好，可有效解决车辆通过道岔时发生窜车及掉道现象。

③该装置结构简单、体积小、重量轻、安装方便、维修量小、动作可靠，是一种经济实惠、性能优良的道岔控制器。

④该装置的使用，解决了传统人工扳道岔的困难，极大地减轻了职工的工作强度，并有效地避免作业人员在人工扳道岔往复行走过程中易造成人身伤害事故，进一步提高了作业人员的安全系数。

⑤该装置自投入使用以来，不仅有效地提高了职工的工时利用率，而且还大大提高了车辆的运输效率，取得了较好的经济社会效益，适合在煤矿井上下轨道运输线路广泛推广使用。

参考文献：

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[2]苏小博.矿车与窄轨道岔、曲线段作用机理分析[J].煤炭工程，2007(08).

[3]徐星华.简易道岔的改进技术[J].矿山机械,2008,22.

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