1.本发明属于矿井相关技术领域，具体涉及一种矿井斜巷行车安全防护系统及其布置方法。
背景技术：
2.无轨胶轮车以其快捷、高效、灵活的特点，在近水平斜井或者平硐开采的矿井辅助运输中得到广泛应用，但由于车辆行驶过程中可能会出现刹车失灵、脱档、司机操作不当等情况，导致车辆运输过程中特别是斜巷运输时“跑车”事故的发生，造成人员伤亡，影响矿井安全生产。因此，针对矿井实际地理位置、巷道分布、防护设施基础等设计整体布置防护设施，对于现代化煤矿无轨化运输的推广十分必要。
3.目前，虽然无轨胶轮车使用广泛，但国内对矿井无轨胶轮车在井下斜巷长坡段的失速防护设施整体布置方法研究较少，大部分矿井仅仅在巷道壁上安装轮胎作为简易缓冲装置，这种简易装置保护效果有限，在无轨胶轮车失控事故发生时，难以使车辆得到有效控制。
技术实现要素：
4.为了解决现有技术中由于简易防护且未有系统防护布置方法而导致的“跑车”事故的问题，本发明提供一种矿井斜巷行车安全防护系统及其布置方法，解决了当无轨胶车在斜井运输途中发生速度失控时，通过与安装在巷道不同区域的防护设施碰撞耗能，从而使胶轮车速度减慢，直至停车，避免刚性阻车对车辆和乘车人员造成不必要的伤害，最大程度地满足乘坐人员的安全。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矿井斜巷行车安全防护系统的布置方法，包括如下步骤：
6.s1根据矿用无轨胶轮车车辆作业的限速规定，模拟无轨胶轮车失速状态得到无轨胶轮车的行进距离，按照所述行进距离将纳米吸能阻车器间隔布置在巷道直道段内；
7.s2在两个纳米吸能阻车器之间布置纳米吸能缓冲装置，所述纳米吸能缓冲装置靠近前一纳米吸能阻车器；
8.s3在巷道弯道段布置纳米吸能安全防护装置，得到矿井斜巷行车安全防护系统。
9.进一步的，步骤s1中，所述限速规定依据煤炭行业标准mt/t 989
?
2006。
10.进一步的，步骤s2中，所述纳米吸能缓冲装置与前一纳米吸能阻车器之间的距离为75
±
5m，所述纳米吸能阻车器距离弯道入口处距离不足75m时不布置纳米吸能缓冲装置。
11.进一步的，所述纳米吸能阻车器固定设置在巷道的硐室内，所述硐室内布置有斜面支架，所述纳米吸能阻车器放置在斜面支架上。
12.进一步的，所述斜面支架为钢结构件，所述斜面支架的低的一边朝向巷道方向，当无轨胶车失速时纳米吸能阻车器从斜面支架滑落于巷道内。
13.进一步的，所述纳米吸能阻车器垂直挂装于巷道侧壁上。
14.进一步的，纳米吸能缓冲装置设置在车辆下行方向巷道左侧的墙壁上，纳米吸能缓冲装置为纳米吸能缓冲垫。
15.进一步的，纳米吸能安全防护装置安装于车辆下行方向巷道右侧硐室壁上。
16.进一步的，所述纳米吸能安全防护装置安装前要检查硐室侧壁平整程度。
17.本发明还提供一种矿井斜巷行车安全防护系统的布置方法布置得到的矿井斜巷行车安全防护系统。
18.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
19.本发明为了解决煤矿斜井安全防护设施的布置问题，提供了一种科学、有效、可复制的矿井斜巷安全防护系统布置方法，该防护设施布置方法根据巷道实际情况设计，依据防护设施功能特点的不同通过计算确定防护设施布置方法，在巷道内多点布置纳米吸能阻车器、纳米吸能缓冲装置和纳米吸能安全防护装置，对车辆失速进行全面多方位防护，避免运输车辆失速时巷道壁刚性阻车对车辆和乘车人员造成不必要的伤害，确保无轨胶轮车与乘车人员的安全。
20.本发明提供的布置方法布置得到的煤矿斜井安全防护系统中，纳米吸能阻车器能够在胶轮车失速时第一时间检测到并主动滑落地面有效阻止失速车辆前进；纳米吸能缓冲装置作为阻车器的补充，提供被动防护，在车辆失速撞击时能够有效吸收撞击能量；纳米吸能安全防护装置布置于弯道段提供被动防护，车辆在弯道处失速撞击时能够有效吸收撞击能量，结合主动防护和被动防护，能够应对煤矿斜井车辆失速的各种情况，能够在可接受极限速度范围内提供必要的主动、被动防护措施，最大程度的保障车辆安全。
附图说明
21.图1一种矿井斜巷行车安全防护系统布置方法示意图；
22.附图中：1为纳米吸能阻车器；2为纳米吸能安全防护装置；3为纳米吸能缓冲装置。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
24.矿井斜巷行车防护设施的布置，以矿井实际煤矿斜井巷道建设条件为基础，以最大限度保护无轨胶轮车行车安全为目的。根据不同巷道条件，在不同位置布置纳米吸能安全防护装置2、纳米吸能缓冲装置3和纳米吸能阻车器1，为井下行车提供安全防护。其中纳米吸能安全防护装置2、纳米吸能缓冲装置3为被动防护设施，纳米吸能阻车器1为主动防护设施。
25.在安全防护设备布置方案规划时，按照矿井实际条件，考虑极限情况，通过科学计算，综合考虑确定布置方案。为了达到上述目的，本发明采用如下布置方法，包括：
26.1.纳米吸能阻车器1作为主动防护设施，布置时模拟计算无轨胶轮车失速状态。根据煤炭行业标准mt/t 989
?
2006矿用防爆柴油机无轨胶轮车通用技术条件中对矿用无轨胶轮车车辆作业的限速规定，矿用无轨胶轮车车辆运送物料时行驶速度不得超过40km/h，运送人员时行驶速度不得超过25km/h，选定无轨胶轮车最大车重为8000kg，正常速度设为25km/h，最大速度为70km/h。根据目前国内煤矿企业无轨胶轮车副斜井设计，无轨胶轮车副斜井的坡度一般控制在6
°
内，结合煤矿企业的广泛调研，计算时坡度设置为5.5
°
。若车辆在
行进过程中失速，此时紧靠车辆重力加速滑行，忽略地面摩擦，计算如下：
27.车下滑加速度：a＝g*sin5.5
°
＝0.939m/s228.根据公式：2as＝v
t2
–
v
02
29.单位换算：20km/h≈6.94m/s 75km/h≈19.44m/s
30.则
31.其中，g为重力加速度，单位为m/s；s为车辆失速时的行进距离，v0为初始速度；v
t
为最大速度。
32.车辆失速时车速从25km/h增至70km/h时，行进距离s为176m，考虑到巷道内布置时留有余量，将纳米吸能阻车器1布置间隔设定为176
±
15m。
33.优选的，纳米吸能阻车器1通过固定设置在巷道的硐室内或巷道侧壁上，由于硐室不占用行车通道空间，且一般硐室内电等基础设施完备，因此纳米吸能阻车器1优先布置于硐室。
34.硐室设置有斜面支架，斜面支架为钢结构件，斜面支架的低的一边朝向巷道方向，纳米吸能阻车器1放置在斜面支架上，当无轨胶车失速时，纳米吸能阻车器1从斜面支架滑落在巷道内。
35.优选的，纳米吸能阻车器1还可以垂直挂装于巷道侧壁上，通过螺栓固定。
36.2.在纳米吸能阻车器1的下方，煤矿斜井巷道车辆下行方向的左侧墙壁上布置纳米吸能缓冲装置3用于车辆失速时撞击被动吸收能量，纳米吸能缓冲装置3是矿井斜巷行车安全防护设施三位一体防护体系的重要组成部分，布置于巷道直道段，既可以独立起到防护作用，也可以作为纳米吸能阻车器的补充，在阻车器拦截失败或未能有效拦截时被动吸收失速的车辆能量。
37.优选的，纳米吸能缓冲装置3也可以单独使用，对巷道行车、巷道提供保护。
38.纳米吸能缓冲装置3布置时一方面考虑防撞功能，另一方面也是对纳米吸能阻车器功能的补充，在纳米吸能阻车器1拦截失败或失速发生在两个阻车器之间时发挥作用，如果是纳米吸能阻车器1拦截失败，则失速车辆速度进一步变快，因此布置时应更接近上侧纳米阻车器。
39.综合上述原因，考虑车辆下行方向巷道的左侧不利于布置因素需要一定的浮动范围，将纳米吸能缓冲装置3布置于纳米吸能阻车器1下方75
±
5m处。在上述距离范围内布置，既能有效独立被动吸收失速的胶轮车能量，又能有效的作为纳米吸能阻车器1的补充。
40.优选的，纳米吸能缓冲装置3为纳米吸能防撞垫，纳米吸能缓冲垫是专门针对煤矿斜巷直道段所设计的一类防撞设施，它能够在巷道车辆发生跑车事故时被动吸收撞击能量，保护人员、车辆、巷道的安全。既是一种独立起保护作用的设施，同时也对纳米吸能阻车器起到了很好的功能补充。
41.优选的，纳米吸能缓冲装置3布置于无轨胶车下行方向的巷道左侧墙壁上，能够有效应对车辆对巷道左侧撞击事故。
42.3.纳米吸能安全防护装置2布置于煤矿斜井巷道弯道段，能够有效的被动吸收撞击能量并对失速车辆进行导向。
43.优选的，纳米吸能安全防护装置2采用壁挂安装，安装于车辆下行方向巷道右侧墙
壁上，安装前应检查侧壁平整程度。如果墙面平整，则通过定位、打孔、植筋、挂装四个环节进行安装。如果侧壁平整度不佳，应先对墙面进行找平处理。
44.见如图1所示，本发明是一种煤矿斜井安全防护布置方案，包括纳米吸能阻车器1，纳米吸能安全防护装置22，纳米吸能缓冲装置3。安装时，纳米吸能缓冲装置3和纳米吸能安全防护装置2均由螺栓固定于巷道墙壁上；纳米吸能阻车器1根据前述布置方法布置于硐室或墙壁上，布置于硐室的阻车器放置于斜面架子上。
45.井下安全防护设施系统中各防护设施的布置遵循以下规则：
46.1)纳米吸能安全防护装置2安装于车辆下行方向的弯道处巷道的右侧硐室壁上。
47.2)纳米吸能阻车器1布置于车辆下行方向直路段巷道的右侧，每间隔176m
±
15m布置1个。纳米吸能阻车器1安装时有两种形式，一种布置于硐室，另一种布置于硐室壁上。在距离前后阻车器176m
±
15时布置阻车器1套，并优先布置于硐室，布置于硐室内的纳米吸能阻车器放置在斜面支架上，斜面支架一般为钢结构件，加工成一头高一头低的斜面支架，放置斜面支架时，低的一头朝向巷道方向，纳米吸能阻车器沿斜面放置于支架，动作时纳米吸能阻车器沿着斜面滑落于巷道内。
48.3)纳米吸能缓冲垫布置于车辆下行方向的巷道左侧墙壁，位置布置于阻车器后方75m
±
5m处。
49.4)纳米吸能阻车器1距离弯道入口处距离不足75m不布置纳米吸能缓冲垫。技术特征：
1.一种矿井斜巷行车安全防护系统的布置方法，其特征在于，包括如下步骤：s1根据矿用无轨胶轮车车辆作业的限速规定，模拟无轨胶轮车失速状态得到无轨胶轮车的行进距离，按照所述行进距离将纳米吸能阻车器(1)间隔布置在巷道直道段内；s2在两个纳米吸能阻车器(1)之间布置纳米吸能缓冲装置(3)，所述纳米吸能缓冲装置(3)靠近前一纳米吸能阻车器(1)；s3在巷道弯道段布置纳米吸能安全防护装置(2)，得到矿井斜巷行车安全防护系统。2.根据权利要求1所述的一种矿井斜巷行车安全防护系统的布置方法，其特征在于，步骤s1中，所述限速规定依据煤炭行业标准mt/t 989
?
2006。3.根据权利要求1所述的一种矿井斜巷行车安全防护系统的布置方法，其特征在于，步骤s2中，所述纳米吸能缓冲装置(3)与前一纳米吸能阻车器(1)之间的距离为75
±
5m，所述纳米吸能阻车器(1)距离弯道入口处距离不足75m时不布置纳米吸能缓冲装置(3)。4.根据权利要求1所述的一种矿井斜巷行车安全防护系统的布置方法，其特征在于，所述纳米吸能阻车器(1)固定设置在巷道的硐室内，所述硐室内布置有斜面支架，所述纳米吸能阻车器(1)放置在斜面支架上。5.根据权利要求4所述的一种矿井斜巷行车安全防护系统的布置方法，其特征在于，所述斜面支架为钢结构件，所述斜面支架的低的一边朝向巷道方向，当无轨胶车失速时纳米吸能阻车器(1)从斜面支架滑落于巷道内。6.根据权利要求1所述的一种矿井斜巷行车安全防护系统的布置方法，其特征在于，所述纳米吸能阻车器(1)垂直挂装于巷道侧壁上。7.根据权利要求1所述的一种矿井斜巷行车安全防护系统的布置方法，其特征在于，纳米吸能缓冲装置(3)设置在车辆下行方向巷道左侧的墙壁上，纳米吸能缓冲装置(3)为纳米吸能缓冲垫。8.根据权利要求1所述的一种矿井斜巷行车安全防护系统的布置方法，其特征在于，纳米吸能安全防护装置(2)安装于车辆下行方向巷道右侧硐室壁上。9.根据权利要求8所述的一种矿井斜巷行车安全防护系统的布置方法，其特征在于，所述纳米吸能安全防护装置(2)安装前要检查硐室侧壁平整程度。10.根据权利要求1至9中任一项所述的一种矿井斜巷行车安全防护系统的布置方法布置得到的矿井斜巷行车安全防护系统。
技术总结
本发明公开一种矿井斜巷行车安全防护系统及其布置方法，该布置方法结合主动防护和被动防护，根据矿用无轨胶轮车车辆作业的限速规定，模拟无轨胶轮车失速状态得到无轨胶轮车的行进距离，按照所述行进距离在巷道直道段内布置纳米吸能阻车器，在纳米吸能阻车器下方75
技术研发人员：李茂庆 李盟洁 马啸 党文龙 卫琛浩 刘致远 刘彦军 史雅娜 赵君慧 汪佩 丁鑫
受保护的技术使用者：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司
技术研发日：2021.01.16
技术公布日：2021/4/20
声明：
“矿井斜巷行车安全防护系统及其布置方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司
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2024年05月17日 ~ 19日 
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