地下礦山提升設備常見問題與對策

賀建國

我國金屬非金屬地下礦山礦用提升設備擔負著礦山升降人員、提升礦石及運輸材料和設備的重要任務,它是聯系井上和井下的重要交通運輸工具。提升設備能否安全可靠運行,直接關系到職工的生命安全和生產任務的完成。因此,正確地選用、操作與維護提升設備,定期進行安全性能檢驗,是實現安全生產的一項重要措施。

提升設備的分類

目前,我國金屬非金屬地下礦山使用的提升設備主要有單繩纏繞式礦井提升機、礦用提升絞車、多繩摩擦式礦井提升機等3種類型。

1.單繩纏繞式礦井提升機

卷筒直徑大于或等于2m的纏繞式提升設備,均稱為纏繞式提升機。目前,單繩纏繞式提升機在我國金屬非金屬地下礦山斜井、豎井中均大量使用。應用最廣的卷筒直徑規格為2m、2.5m、3m、3.5m,按照卷筒數目可分為單卷筒和雙卷筒兩種。為了保證安全,纏繞式提升機用于不同場合、不同用途時,允許其纏繞鋼絲繩的層數是不同的。

2006年,國家安全生產監督管理總局發布了GB 16423-2006《金屬非金屬礦山安全規程》,其中規定各種提升裝置的卷筒纏繞鋼絲繩的層數應符合以下要求:豎井中升降人員或升降人員和物料的,宜纏繞單層;專用于升降物料的,可纏繞兩層;斜井中升降人員或升降人員和物料的,可纏繞2層;升降物料的,可纏繞3層;盲井(包括盲豎井、盲斜井)中專用于升降物料的或地面運輸用的,可纏繞3層。

由于提升高度或運輸長度受卷筒上纏繞鋼絲繩層數的限制,纏繞式提升機一般適用于淺井及中等深度的礦井。

2.礦用提升絞車

礦用提升絞車的工作原理與纏繞式提升機相同,只是卷筒直徑比提升機小。一般卷筒直徑在0.8m以上2m以下(不含2m)的纏繞式提升設備,均稱為礦用提升絞車,常用的有Φ0.8m、Φ1m、Φ1.2m、Φ1.6m幾種規格。為了保證安全,卷筒直徑在1.2m以下時禁止用于提升人員。

根據采用的制動裝置不同,礦用提升絞車可分為3種,分別是帶式制動提升絞車(JT型)、塊式制動提升絞車(JTK型)及盤式制動提升絞車(JTP型)。

帶式制動礦用提升絞車由于其結構和原理的局限性,目前已歸入“礦用輔助絞車”,不能用于提升人員,只用于輔助提升。盤式制動礦用提升絞車因采用了液壓盤形制動閘,安全性能好,可用于斜井或小型豎井,既可用于提物,也可用于升降人員。

無論是單繩纏繞式礦井提升機還是礦用提升絞車,只要采用罐籠升降人員或升降人員和物料,就必須安裝可靠的斷繩防墜器。防墜器安裝在罐籠上,其作用是當鋼絲繩或連接裝置萬一發生斷裂時,防墜器可使罐籠卡在罐道上,以保證所運送人員的安全。《金屬非金屬礦山安全規程》規定,在用豎井罐籠的防墜器,每半年應進行一次清洗和不脫鉤試驗,每年進行一次脫鉤試驗。

3.多繩摩擦式礦井提升機

多繩摩擦式提升機適用于深井提升,一般用于大型礦山,提升高度可達1000多m,其工作原理是提升鋼絲繩搭掛在摩擦輪(主導輪)上,提升繩的兩端各連接一個提升容器,或一端連接提升容器,另一端連接平衡重。運轉時,借助于安裝在摩擦輪上的摩擦襯墊與鋼絲繩間的摩擦力,帶動鋼絲繩完成容器的升降。根據其安裝方式的不同,可分為落地式和井塔式兩種。

為了保證各鋼絲繩具有相同的工作條件,多繩摩擦式提升機的首繩,在使用中有一根不合格的,應全部予以更換。

由于繩數多,目前國內外尚未發生幾根鋼絲繩同時被拉斷的情況,因此提高了提升設備的安全性,采用多繩摩擦式礦井提升機升降人員時,可以不設防墜器(斷繩保險器)。

提升設備的安全技術現狀

為改變長期以來金屬非金屬礦山在用提升設備的安全使用、安全檢驗和監管執法“無法可依”的現狀,明確統一的檢驗項目、要求和方法,在國家安全監管總局的指導下,國家安全生產長沙礦山機電檢測檢驗中心于2008年起草了4個礦山在用提升設備安全生產行業標準,分別是AQ 2019-2008《金屬非金屬礦山豎井提升系統防墜器安全性能檢測檢驗規范》、AQ 2020-2008《金屬非金屬礦山在用纏繞式提升機安全檢測檢驗規范》、AQ 2021-2008《金屬非金屬礦山在用摩擦式提升機安全檢測檢驗規范》、AQ 2022-2008《金屬非金屬礦山在用提升絞車安全檢測檢驗規范》,4個標準均為強制性標準,已于2009年1月1日實施。

近年來,為配合各省市礦山安全生產許可證的發放,長沙礦山機電中心對湖南、廣東、廣西、甘肅、陜西、貴州等地的地下礦山使用的提升設備進行了安全性能檢測檢驗。檢驗結果表明,在用提升設備的現狀不容樂觀,大量小型企業使用的提升設備存在較多安全隱患。檢驗中發現的共性問題主要有:

1.提升設備的安全保護裝置不全

目前礦山使用的提升設備,其安全保護裝置普遍不全,其主要原因包括:一是礦山企業的機電管理人員不知道需要安裝哪些安全保護裝置;二是部分提升設備購置時未配全保護裝置(例如:普遍缺少深度指示器失效保護裝置);三是部分礦山在保護裝置出現故障后未及時修復,或由于維護不當造成保護裝置誤動作后,有意甩開保護裝置(拆除或斷線),導致該項保護裝置不起作用。

2.帶式制動礦用提升絞車廣泛用于小型礦山的主提升

小型金屬非金屬地下礦山企業普遍采用帶式制動礦用提升絞車用于礦山的主提升。此外,有部分企業采用卷筒直徑小于或等于0.8m的小絞車用于礦山主提升,使用的設備種類五花八門,有調度絞車、建筑卷揚機、電控卷揚機、運輸絞車等。這些設備的共同點是工作制動器(常用閘)采用手動帶式閘,因無深度指示器,也就沒有深度指示器失效保護、過卷保護和開始減速時能自動示警的警鈴。由于卷筒直徑小,實際使用時,卷筒上纏繞鋼絲繩的層數難以符合標準要求。現場檢驗中發現,有些礦山還將這樣的設備用于豎井提升,存在極大的安全隱患。由于這些小礦山技術力量薄弱,設備的選購、安裝、管理等往往參照周邊同類礦山,因此同類問題體現出很強的地域性。

2009年3月9日,《國家安全監管總局關于進一步加強中小型金屬非金屬礦山(尾礦庫)安全基礎工作改善安全生產條件的指導意見》(以下簡稱《指導意見》)文件中規定:嚴禁使用帶式制動器的提升絞車作為主提升設備。該文件的出臺,為帶式制動礦用提升絞車禁止用于礦井主提升提供了依據。

3.老設備須進行技術改造

自20世紀70年代開始,我國的仿蘇產品——KJ型單繩纏繞式提升機在使用后陸續發現一些結構性缺陷。如該產品卷筒結構為薄壁強支結構造成強度不夠、制動力矩較小、制動可靠性低等,目前,這類提升機有一部分已報廢或進行了改造,但仍有部分未經任何改造,依然在礦山使用。

基于這種情況,2006年7月20日國家安全監管總局、國家煤監局發布的《禁止井工煤礦使用的設備及工藝目錄(第一批)》中,將KJ1600/1220單筒纏繞式礦井提升機列入強制淘汰目錄。2008年3月11日發布的《禁止井工煤礦使用的設備及工藝目錄(第二批)》中,又將KJ型礦井提升機、XKT型礦井提升機、JKA型礦井提升機、TKD型絞車電控列入強制淘汰目錄。

這些列入強制淘汰目錄中的提升設備具有先天的安全缺陷,如不采用新技術新結構進行技術改造,很難滿足現行的安全技術要求。

4.設備選型不符合要求

部分金屬非金屬地下礦山尤其是小型礦山,由于未經過正規的設計,設備選型不符合要求,主要表現在:

提升設備方面,不選用獲得礦用產品安全標志的產品。由于選用設備小,導致實際提升荷載長期超設備設計能力和鋼絲繩纏繞層數超標。

提升鋼絲繩方面,有些企業從經濟利益考慮,未選用重要用途鋼絲繩,而選用一般用途鋼絲繩。

斜井人車方面,有些企業由于缺少必要的人車知識,使用自制的沒有任何保險裝置的人車。這樣的人車與“平板車”無異,一旦出現斷繩,必定造成群死群傷。有些單位不了解人車的結構和原理,不知道正確維護設備,為了解決有時插爪誤動作,用鐵絲將人車的插爪固定在車架上,這樣做等于廢除了人車的保險裝置。

此外,在斜井提升時,未安裝跑車防護裝置。

豎井防墜器方面,有自制不符合要求的防墜器情況。

易發事故原因及對策

在礦井提升設備上已發生的安全事故多種多樣,主要表現為:單繩纏繞提升設備的斷繩、卡罐、跑車、過卷、斷主軸,摩擦提升設備的大距離滑繩等。引起事故的主要原因包括:提升設備設施不符合相關標準的要求,存在重大安全隱患;安全保護裝置設置不齊全,如有的豎井提升系統沒有設過卷保護裝置,有的用作升降人員的單繩提升罐籠沒有安裝防墜器;運行管理不嚴格,如有的乘罐人員不按規定鎖閉罐籠門等。

在提升系統事故中,因斷繩引發的事故較多,事故的后果也較嚴重。在中小型礦山的斜井提升運輸中,因鋼絲繩斷繩而引發的跑車造成人員傷亡的事故時有發生。

鑒于目前金屬非金屬地下礦山提升設備的現狀,可以從以下幾方面進行整治:

一是加強對礦山在用提升設備的強制性定期檢測檢驗工作。按照國家有關標準規定,載人的提升設備每年至少要進行一次常規檢驗,其他至少每3年進行一次常規檢驗,新安裝、大修或經過重大改造的設備在交付使用前須進行檢驗。

為了規范該項工作,《指導意見》規定:主要提升裝置、提升鋼絲繩等要由有資質的檢測檢驗機構嚴格按規定的檢測周期進行檢測檢驗;主要提升裝置每年檢測一次,提升鋼絲繩每半年檢測一次;檢測不達標的,必須先整改、后使用。

二是加大礦用產品安全標志的宣傳力度。為進一步加強金屬非金屬礦山安全生產工作,防止可能危及生產安全的礦用產品進入生產過程,從源頭上防止礦山設備事故的發生,國家安監總局對金屬非金屬礦山使用的涉及生命安全、危險性較大的礦用產品實施安全標志管理,將礦井提升設備納入金屬非金屬礦山礦用產品安全標志目錄。規定自2006年7月1日起,金屬非金屬礦山采購納入安全標志管理目錄的礦用產品,必須是取得安全標志的產品。

有些礦山新購置的提升設備檢驗不合格,其原因是提升設備的生產企業沒有按礦用提升設備的有關標準組織生產,而礦山企業選購時只圖價格便宜,未選用取得安全標志的產品,導致本不該用于礦山提升的小絞車流入礦山,埋下安全隱患。因此,要加大礦用產品安全標志的宣傳力度,加強礦山企業執行安全標志管理制度的監督、監管,發揮安全標志管理制度在礦山安全生產中的作用。

三是加強對相關人員的技術培訓工作。檢驗工作中發現,由于缺少相關的設備知識,導致礦山對提升設備的選型、使用、維護出現偏差,這種情況影響著礦山的安全生產。為了改變這種現狀,應加強對礦山相關技術人員的設備知識培訓。此外,還應對相關監管人員進行必要的設備知識培訓,以利于他們在日常監管工作中履行監管職責。

編輯楊 璇