姚志功

(中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司,山西省太原市,030006)

煤礦鏟板式支架搬運(yùn)車超載使用的危害及對(duì)策

姚志功

(中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司,山西省太原市,030006)

隨著煤礦井下鏟板式支架搬運(yùn)車超載使用現(xiàn)象越來(lái)越普遍,嚴(yán)重影響了煤礦安全生產(chǎn)。本文推導(dǎo)了鏟板式支架搬運(yùn)車穩(wěn)定行駛條件,定義了鏟板式支架搬運(yùn)車超載狀態(tài),從車輛整車性能、壽命及外界環(huán)境出發(fā),詳細(xì)說(shuō)明了鏟板式支架搬運(yùn)車超載使用的危害,并從主觀和客觀兩方面分析了車輛超載使用的原因,提出了避免車輛超載使用的措施及建議。

煤礦安全 鏟板式支架搬運(yùn)車 輔助運(yùn)輸 超載

煤礦大采高工作面的不斷涌現(xiàn),使得液壓支架和采煤機(jī)等綜采設(shè)備的重量不斷加大,設(shè)備搬運(yùn)任務(wù)的緊張使得鏟板式支架搬運(yùn)車往往會(huì)被超載使用,這種不恰當(dāng)?shù)氖褂梅椒ㄗ罱K將導(dǎo)致一系列的危害,嚴(yán)重影響煤礦安全生產(chǎn)。為了避免超載使用鏟板式支架搬運(yùn)車帶來(lái)的安全隱患,有必要對(duì)鏟板式支架搬運(yùn)車超載使用的危害進(jìn)行分析總結(jié),并提出有效的對(duì)策。

1 鏟板式支架搬運(yùn)車穩(wěn)定行駛條件

鏟板式支架搬運(yùn)車主要用來(lái)完成支架的鏟裝、溜槽的運(yùn)輸以及煤機(jī)的抬運(yùn)等作業(yè)。鏟板式支架搬運(yùn)車屬于中央鉸接式車輛,防爆柴油機(jī)動(dòng)力經(jīng)變矩器變速箱后分配給前橋和后橋,最后傳遞至輪邊。鏟板式支架搬運(yùn)車一般為4輪驅(qū)動(dòng)和4輪制動(dòng)式車輛,鏟板平臺(tái)是支架搬運(yùn)車實(shí)現(xiàn)設(shè)備鏟裝與運(yùn)輸?shù)臋C(jī)構(gòu)。鏟板式支架搬運(yùn)車示意圖如圖1所示。

圖1 鏟板式支架搬運(yùn)車示意圖

鏟板式支架搬運(yùn)車的主要技術(shù)參數(shù)是整車性能的標(biāo)志,對(duì)整車的作業(yè)生產(chǎn)率、通過(guò)性、穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)性、安全性、可靠性和先進(jìn)性有很大影響。額定載重量Q是支架搬運(yùn)車最重要的技術(shù)參數(shù),它是在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)車輛穩(wěn)定行駛條件確定的參數(shù)。鏟板式支架搬運(yùn)車的額定載重量Q的標(biāo)定方法為:Q＠X,即距離支架搬運(yùn)車鏟板根部X處的承載載荷為Q。鏟板式支架搬運(yùn)車呈直線運(yùn)輸狀態(tài)時(shí),其穩(wěn)定、安全和可靠作業(yè)必須滿足的條件見(jiàn)式(1):

式中:Q——額定載重量,kg;

R——后橋載荷(設(shè)計(jì)值),kg;

B——軸距,mm;

A——載荷重心至前橋距離,mm。

2 鏟板式支架搬運(yùn)車超載使用危害分析

鏟板式支架搬運(yùn)車超載使用后整車重心前移,車輛前后橋載荷失去理論平衡,其前橋載荷增大,后橋載荷減小。超載嚴(yán)重時(shí),鏟板式支架搬運(yùn)車后輪將與地面“虛接觸”,甚至脫離地面。這時(shí)支架搬運(yùn)車的動(dòng)力性、穩(wěn)定性、制動(dòng)性及通過(guò)性等整車性能均會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題,其壽命也將受到嚴(yán)重影響。此外,車輛超載后,其危險(xiǎn)隱患增加,對(duì)外界作業(yè)環(huán)境也將產(chǎn)生影響。鏟板式支架搬運(yùn)車嚴(yán)重超載狀態(tài)示意圖如圖2所示。

圖2 鏟板式支架搬運(yùn)車嚴(yán)重超載狀態(tài)示意圖

2.1 車輛自身危害

2.1.1 對(duì)整車性能的影響

超載時(shí),鏟板式支架搬運(yùn)車后輪處附著力減小,車輛驅(qū)動(dòng)力得不到充分發(fā)揮,整車的動(dòng)力性受到影響,車輛的起步和爬坡都將遇到困難。鏟板式支架搬運(yùn)車為中央鉸接式車輛,通過(guò)鉸接處油缸實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向,車輛后輪處附著力減小時(shí),不能提供足夠的轉(zhuǎn)向作用力,導(dǎo)致車輛轉(zhuǎn)向困難;另外,超載后車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心力增加,往往出現(xiàn)“打飄”現(xiàn)象,甚至導(dǎo)致車輛發(fā)生翻車事故,削弱了車輛行駛的穩(wěn)定性。

鏟板式支架搬運(yùn)車的制動(dòng)性是影響車輛井下行駛安全的最重要因素,車輛超載時(shí)后輪處附著力不足,使得車輛后輪處不能產(chǎn)生足夠的地面制動(dòng)力,延長(zhǎng)了車輛的安全制動(dòng)距離,嚴(yán)重影響了車輛的制動(dòng)性。這樣,整車的制動(dòng)減速度不足以使車輛在安全距離內(nèi)停車,給煤礦井下交通帶來(lái)安全隱患。此外,鏟板式支架搬運(yùn)車在超載嚴(yán)重時(shí),車輛后輪脫離地面,車輛鏟板端部幾乎與地面相接觸,車輛的離地間隙急劇減小,使得車輛在越障和變坡時(shí)不具備很好的通過(guò)性。

2.1.2 對(duì)車輛壽命的影響

超載時(shí),鏟板式支架搬運(yùn)車后輪處附著力不足,后橋輪胎往往會(huì)發(fā)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象,輪胎過(guò)度運(yùn)動(dòng)使胎面產(chǎn)生劇烈磨損;同時(shí)車輛前橋載荷增加,前橋輪胎變形加大,加之摩擦劇烈和過(guò)度發(fā)熱很容易使輪胎產(chǎn)生割裂現(xiàn)象,進(jìn)而擠壓破裂,導(dǎo)致輪胎壽命縮短。根據(jù)地面重型車輛測(cè)定數(shù)據(jù),超載20%時(shí),輪胎壽命縮短30%;超載40%時(shí),輪胎壽命縮短50%。鏟板式支架搬運(yùn)車在顛簸不平的井下路面上行駛時(shí),其輪胎的損壞程度將更加嚴(yán)重。

超載嚴(yán)重時(shí),鏟板式支架搬運(yùn)車后輪與地面“虛接觸”,在煤礦井下極其惡劣的路面條件下,車輛機(jī)身會(huì)以前橋輪胎與地面接觸處為支點(diǎn),出現(xiàn)頻繁的“翹板”式的前后振蕩,這樣,車輛機(jī)架受到規(guī)律性的動(dòng)態(tài)沖擊,進(jìn)而出現(xiàn)機(jī)架變形、脫焊和斷裂等現(xiàn)象,影響車輛機(jī)架的耐久性;同時(shí),超載嚴(yán)重時(shí),車輛前橋載荷將超過(guò)其極限承載要求,影響其正常使用。另外,車輛發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱及液壓泵等部件均會(huì)受到不同程度的動(dòng)態(tài)沖擊,老化程度加快,這些因素均縮短了車輛的壽命。

2.1.3 其它影響

鏟板式支架搬運(yùn)車正常使用時(shí),其使用年限在5～8 a左右,如果支架搬運(yùn)車長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),其實(shí)際使用年限則會(huì)降為3～5 a,直接增加了煤礦的設(shè)備采購(gòu)與維修費(fèi)用。

2.2 外界危害

2.2.1 對(duì)作業(yè)環(huán)境的影響

由于煤礦井下空間狹窄且封閉,為了保證井下工作人員的作業(yè)環(huán)境,井下車輛必須使用低污染低排放型發(fā)動(dòng)機(jī),另需配備尾氣凈化裝置,盡可能地降低車輛尾氣排放對(duì)外界環(huán)境的影響。在鏟板式支架搬運(yùn)車超載使用時(shí),由于車輛動(dòng)力欠佳,駕駛員操作車輛時(shí)會(huì)增加油門踏板力度,這樣可燃性氣體混合不均勻,燃油燃燒不充分必然出現(xiàn)大冒黑煙現(xiàn)象,嚴(yán)重污染了煤礦井下作業(yè)環(huán)境,影響了井下工作人員的身心健康。

2.2.2 對(duì)井下路面的破壞

目前,煤礦井下路面大都鋪設(shè)水泥路面,有些礦井鋪設(shè)瀝青路面,這些硬化路面距離長(zhǎng)、厚度大、成本高,并且這些路面均有最大承載極限,一旦超過(guò)了其承載極限,就會(huì)發(fā)生大面積的路面損壞現(xiàn)象,直接增加路面維護(hù)費(fèi)用。鏟板式支架搬運(yùn)車超載使用時(shí),前橋載荷加大,車輛前輪對(duì)路面比壓成倍增加,必然會(huì)超過(guò)井下硬化路面允許的最大承載極限,造成路面破壞。

3 車輛超載使用原因及對(duì)策

3.1 超載使用原因

(1)技術(shù)落后。目前,煤礦重型和超重型大采高設(shè)備不斷出現(xiàn),煤機(jī)市場(chǎng)上現(xiàn)有的鏟板式支架搬運(yùn)車發(fā)展相對(duì)滯后,跟不上綜采設(shè)備更新的步伐,不能滿足這些設(shè)備的搬運(yùn)需求。

(2)盲目追求經(jīng)濟(jì)利益。一些煤礦支架搬運(yùn)車等輔助運(yùn)輸設(shè)備采購(gòu)不齊,井下工作面設(shè)備搬家倒面時(shí),設(shè)備搬遷任務(wù)量較大,為了提高設(shè)備搬運(yùn)效率,鏟板式支架搬運(yùn)車往往被“小馬拉大車”式超載超負(fù)荷使用,使眼前經(jīng)濟(jì)利益最大化。

(3)使用方法不當(dāng)。井下工人在使用鏟板式支架搬運(yùn)車時(shí),不按車輛操作規(guī)程實(shí)施作業(yè),鏟板平臺(tái)上設(shè)備擺放不規(guī)整且捆綁不牢靠,車輛在行駛、轉(zhuǎn)彎以及制動(dòng)過(guò)程中,設(shè)備重心有時(shí)會(huì)偏離鏟板根部,導(dǎo)致車輛超載運(yùn)行。

(4)工作人員安全意識(shí)較弱。操作人員對(duì)于鏟板式支架搬運(yùn)車超載使用后的安全隱患意識(shí)淡薄,促使井下車輛被頻繁超載使用。

3.2 超載使用對(duì)策

(1)推進(jìn)大噸位型鏟板式支架搬運(yùn)車的發(fā)展。大型綜采工作面的推廣應(yīng)用帶動(dòng)了綜采設(shè)備的發(fā)展,采煤機(jī)和液壓支架等綜采設(shè)備的大型化、重型化帶動(dòng)了煤礦井下輔助運(yùn)輸設(shè)備的發(fā)展。為了適應(yīng)井下大型綜采設(shè)備的搬運(yùn)需求,鏟板式支架搬運(yùn)車近年來(lái)也逐漸從小噸位車型向大噸位車型發(fā)展。目前,大噸位型鏟板式支架搬運(yùn)車發(fā)展較慢,一方面車輛防爆柴油機(jī)系統(tǒng)以及傳動(dòng)系統(tǒng)等元部件的技術(shù)落后制約了整車的進(jìn)步,另一方面大噸位型鏟板式支架搬運(yùn)車前端承載鉸接式車輛的動(dòng)態(tài)受力更加惡劣和復(fù)雜,車輛機(jī)架承載結(jié)構(gòu)必須具備更高的可靠性。另外,大噸位型鏟板式支架搬運(yùn)車對(duì)煤礦輔助運(yùn)輸?shù)V井條件提出了更高的要求。目前,一些廠家正加大大噸位型鏟板式支架搬運(yùn)車的開(kāi)發(fā)力度,以滿足市場(chǎng)需求。

(2)改進(jìn)現(xiàn)有鏟板式支架搬運(yùn)車控制系統(tǒng)。鏟板式支架搬運(yùn)車處于超載臨界狀態(tài)時(shí),操作員無(wú)法主觀識(shí)別,從而導(dǎo)致車輛被超載使用。通過(guò)增加力學(xué)傳感元件對(duì)車輛驅(qū)動(dòng)橋承載加以控制,同時(shí)建立一套車輛過(guò)載保護(hù)系統(tǒng)避免鏟板式支架搬運(yùn)車超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),是解決支架搬運(yùn)車超載使用的有效途徑之一。

(3)完善鏟板式支架搬運(yùn)車安全使用相關(guān)制度。在經(jīng)濟(jì)利益的刺激下,人為因素是多數(shù)鏟板式支架搬運(yùn)車超載使用的根本原因,因此,完善和健全車輛使用規(guī)范及獎(jiǎng)懲制度體系并嚴(yán)格執(zhí)行,從而杜絕車輛超載使用。

[1] 張彥祿.我國(guó)綜采工作面快速搬家設(shè)備與工藝的應(yīng)用[J].中國(guó)煤炭,2009(5)

[2] 高夢(mèng)熊.地下裝載機(jī)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2011

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[5] 賈淑麗,曹俊嶺.淺析超載車輛對(duì)公路的破壞[J].科技信息,2010(7)

(責(zé)任編輯 路 強(qiáng))

干旱地區(qū)煤化工廢水處理技術(shù)項(xiàng)目啟動(dòng)

日前,由新疆環(huán)境工程技術(shù)有限責(zé)任公司牽頭承擔(dān)的國(guó)家科技支撐計(jì)劃“干旱地區(qū)煤化工廢水處理與資源化技術(shù)及示范”項(xiàng)目啟動(dòng)儀式在新疆大學(xué)舉行。

“干旱地區(qū)煤化工廢水處理與資源化技術(shù)及示范”項(xiàng)目于2014年8月份經(jīng)科技部批復(fù)立項(xiàng),計(jì)劃總投資3779萬(wàn)元,其中國(guó)家撥經(jīng)費(fèi)1479萬(wàn)元,自籌資金2300萬(wàn)元。該項(xiàng)目主要針對(duì)煤化工廢水量大,污染嚴(yán)重,酚氨處理能耗高、難度大,處理成本高,廢水難以達(dá)標(biāo)排放和回用等問(wèn)題,開(kāi)展廢水資源化及循環(huán)利用技術(shù)的系統(tǒng)研究。該項(xiàng)目實(shí)施后,將對(duì)干旱地區(qū)的煤化工發(fā)展及資源開(kāi)發(fā)利用起到積極的促進(jìn)作用。

Hazards and measures on overloaded shovel chock vehicle in coal mine

Yao Zhigong
(Taiyuan Institute Co.,Ltd.of China Coal Technology&Engineering Group,Taiyuan,Shanxi 030006,China)

The shovel chock vehicle overloading becomes increasingly common in the coal mine,which has a serious impact on coal mine safety production.In this paper,the steadily driving condition of the shovel chock vehicle is derived,and the overloading state of the chock vehicle is defined.The hazards on the chock vehicle overloading are specified from the performance and life of the chock vehicle and the external surroundings,finally,the subjective and objective reasons of overloading are analyzed,and the measures and suggestions on avoiding the overload are proposed.

coal mine safety,shovel chock vehicle,auxiliary transportation,overload

TD－52

A

姚志功(1981－),男,山西五臺(tái)人,研究生,2008年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)機(jī)械工程專業(yè),現(xiàn)任職于中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司,主要從事特種車輛研發(fā)工作。