煤矿铸钢轨枕的开发应用

煤矿铸钢轨枕的开发应用

龙海波,张劲松 ,张祖恒

川煤华荣集团宜宾嘉业公司 四川宜宾 644500

摘  要：煤矿轨道主要由轨枕和钢轨两部分组成。目前省内外各煤矿单位轨道使用的轨枕大部分为混泥土轨枕，少量为木枕。由于混泥土轨枕存在重量大、搬运困难、安装轨道速度慢、轨枕容易损坏、质量难以保证、维修维护困难，且难以回收等问题。造成轨道特别是采、掘巷道轨道安装质量经常达不到质量要求，经常出现矿车下道，需要专人随时进行检查和调整，造成维护成本高，运输安全难以保障情况。针对现行使用的混泥土轨枕给矿井安全生产带来的运输、安装困难，维护成本高、安全质量难以保障的问题，开发研制一种适用于煤矿轨道使用的新型矿用铸钢轨枕有着重大意义。

关键词：轨枕  质量  运输安全  维护成本  铸钢轨枕 

0前言

轨道运输在矿井运输中占有重要的地位，目前仍有不少煤矿仍然采用轨道运输为主要运输方式，即便在原煤运输系统全部采用连续运输机械（如带式输送机、刮板输送机）的矿井，对运输材料、设备、矸石及人员等辅助运输仍然需要采用轨道运输。因此，轨道运输是煤矿生产非常重要和必不可少的一个环节，它贯穿于一个煤矿生产的始终，即使是国际上最先进发达国家的煤矿也离不了机车和绞车牵引运输。轨道质量好坏，常常取决于轨枕质量及使用寿命。煤矿运输事故发生多数是轨道质量引发更为严重的事故，而轨道质量差，轨枕失效要占相当重要的比列。尤其是运输巷道转弯处的轨道失效更是引发运输事故发生的主要原因。因此研制一种性能优良、可靠的新型轨枕势在必行，它将为保障矿井运输安全创造更好的条件。

1国内轨枕使用现状

目前常用的轨枕分为木轨枕，钢筋混泥土轨枕和钢轨枕。每种轨枕都有不同的优缺点。

1.1木轨枕：其弹性和绝缘性较好，受周围介质的温度变化影响小，重量轻，加工制作方便，铺设和养护较方便，木枕与碎石道碴之间有较大摩擦系数，能增强轨道路的稳定性。但道钉易松动，不易保持轨距，井下条件恶劣，木轨枕容易腐蚀、磨损和开裂，使用周期短，更换频繁，维护工作量大，资源消耗大。多用于常搬动拆卸的临时轨道或道岔及弯道处。

1.2钢筋混凝土轨枕：使用寿命长，稳定性高，抗压强度高，不腐蚀，在潮湿环境更能提高其强度。但重量大，导电，易裂纹断裂，铺设搬运运困难及维护劳动强度大，回收利用率低，维护成本较高。多用于固定道床的主运输巷道。

1.3钢轨枕：强度高，使用寿命长，回收利用率高，其缺点价格相对较高。目前钢轨枕大多采用槽钢制作组焊而成 ，其长度与木轨枕、钢筋混凝土轨枕相同，因其价格高，刚性也较差，大多也只在临时轨道、道岔等特殊地段采用。

2铸钢轨枕的开发研究

针对现行使用的混泥土轨枕给矿井安全生产带来的运输、安装困难，维护成本高、安全质量难以保障等问题，研制一种适用于煤矿轨道使用的新型矿用铸钢轨枕。旨在解决水泥轨枕安装、更换、回收、调整不便、轨道安装质量差等问题。做到轨枕除重量轻，人工搬运容易，更重要的是安装质量好，维护时间少，消除由于轨道质量问题造成矿车经常下道带来的运输安全问题，同时对需要经常安装、拆卸的采掘运输轨道，轨枕回撤不会损坏，可以完全回收多次利用。降低矿井轨枕消耗量，从而降低矿井生产成本。解决木轨枕消耗大，以及两种轨枕安装质量差等问题。

2.1铸钢轨枕的设计

为了克服现在使用的各种轨枕的不足，根据对煤矿轨枕使用及受力情况的分析，使用合金材料作为轨枕材质，并进行优化设计，解决原有水泥轨枕重量重，易裂纹断裂及回收复用困难问题，同时为了达到轨道安装中快速定位，保证轨距，采用轨枕凹槽边与钢轨下翼边定位，并根据不同需求使用单、双压板固定。实现轨枕既可以在临时采掘巷道使用，也可以主运输巷道使用。如图1-1，1-2：

图1-1

图1-2

2.2单双压板轨枕使用的优劣分析

    从单双压板轨枕安装、使用分析来看，单侧压板式轨枕优点是：与压板配合较好，安装较为方便，且轨距易于保证，不需调整，可以快速定位安装，但需每种钢轨一种轨枕，规格相对较多，不同轨枕无法通用；双侧压板式轨枕优点是：相对钢轨来说有一定通用性，但因其压板采用长孔设计，安装调整要求较高，使用过程中可容易松动，钢轨轨距保持性不好，需要适时检查和紧固，但可满足不同用户的需求。

2.3轨枕的制造工艺

钢制轨枕制造有多种方式，可以铸造-加工、组焊-加工、精密铸造均可实现。通过对煤矿轨道安装质量要求的研究，采用消失模无削铸造专利技术精密铸造，完全能够达到轨距安装允许偏差为+5mm,-2mm的产品质量要求。其结构为简单长直条型，压板为较小件，保证其机械性能，提高制造效率，降低制造成本。

2.4铸钢轨枕的优势：   

（1）采用合金材料，强度高，韧性好，使用寿命长；

（2）采用凹槽边与钢轨下翼边定位，安装快速、简便，安装质量好；

（3）不易断裂，可反复回收再用，利用率高，降低轨枕运行维护费用，减轻操作工人劳动强度。

（4）轨距能有效保证，安装调整方便，减少机车、矿车的下道事故，提高矿井机电运输安全性。

3 铸钢轨枕的经济效益和社会效益

针对不同的用户，我们可提供不同型号的铸钢轨枕，满足了用户的不同要求，虽然单根铸钢轨枕比水泥轨枕价格稍高，但后期消耗及运行维护费用较低，从长远来看，对降低矿井生产成本，提高经济效益将有着积极作用。同时由于轨道故障低，对保证矿井运输安全将具有重要作用，由此为矿井带来的安全经济效益将不可估量。

4结论

该铸造轨枕除重量轻，人工搬运、安装轨距定位方便外，更重要的是安装质量容易保证，平时不需随时维护，可以消除由于轨道安装质量问题造成矿车经常下道带来的运输安全问题，同时对需要经常安装、拆卸的采掘运输轨道，轨枕回撤不易损坏，可以完全回收多次利用。大大降低矿井轨枕消耗量，降低矿井生产成本。因此有必要对此项目开发的新型铸钢轨枕在所有煤矿进行大力推广应用，推广使用后对降低矿井运输、安装、维护及轨枕消耗成本和提高煤矿机电运输安全都将具有重要意义。

参考文献：

[1] 曹建民.铁轨枕的设计与应用[J].矿山机械,2008,008:86.

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[3] 郭建明,郭爱民,韩洪亮,黄爱悦.矿用新型窄轨轨枕的研制[J]煤炭科学技术,2001，29(6):19-21.

[4]张静松,张祖恒,胥德均,龙海波,朱武容.一种轨枕与轨道的固定结构:中国,ZL 2020 2 2680919.3[P].2021-09-24

作者简介:龙海波(1983.12.14-)，四川荣县人。机械工程师，2006年毕业于四川理工学院机电系。现工作于川煤华荣集团宜宾嘉业公司，主要从事矿山机械设计、制造技术。联系地址：四川珙县巡场镇河西僰都路60号。