吊桶防墜器的研制

萬強(qiáng) 匡增河 邢安

摘 要：過卷斷繩是吊桶斷繩墜井事故的最主要原因。文章闡述了一種全新的吊桶防墜器，當(dāng)過卷斷繩時(shí)，防墜器中的密封箱體使用逆鎖機(jī)構(gòu)鎖住吊桶，并通過差速式自收縮緩沖器吸收吊桶下墜動能，在防止吊桶跌入井筒的同時(shí)，控制下降加速度，能夠有效避免吊桶墜井事故的發(fā)生。裝置在安徽某立井鑿井期間得到了應(yīng)用，達(dá)到了保護(hù)吊桶的作用，證明了裝置的安全性能和市場應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：立井；吊桶；防墜器

引言

吊桶是立井鑿井使用的提升容器，擔(dān)負(fù)著提升人員，材料及設(shè)備等作業(yè)任務(wù)[1]。吊桶使用時(shí)通過單根鋼絲繩提升，一旦斷繩，吊桶直接跌入井筒，輕則毀壞吊桶，重則砸壞吊盤甚至造成人員傷亡。但是，國內(nèi)幾乎所有的施工單位都發(fā)生過吊桶斷繩墜井事故，如2004年3月18日山東東大煤礦的吊桶墜井事故，一次死亡7人，其余死亡2人以下的事故也很多，如雞西，邯鄲陶二，內(nèi)蒙等。

吊桶斷繩墜井基本分為兩大類，一是井筒中間斷繩墜井；二是過卷斷繩墜井[2]。第一類吊桶在井筒中間斷繩的概率非常低，這是因?yàn)樘嵘K即使在井底上提重載吊桶時(shí)，也有很高的安全系。截止目前，尚未有吊桶在不受外力作用下，僅提升重載吊桶的情況下吊桶墜井的報(bào)道。另外吊桶過井口門和吊盤時(shí)是兩個(gè)危險(xiǎn)的區(qū)域，控制好這兩個(gè)環(huán)節(jié)就不會出現(xiàn)井筒中間斷繩事故。

另一類吊桶過卷斷繩是吊桶墜井事故的主要原因，此類事故占總數(shù)的80%以上。在鑿井期間，提升系統(tǒng)的安全保護(hù)較永久礦井的性能相差甚遠(yuǎn)，提升安全性受操作人員素質(zhì)的影響很大。為避免此類事故的發(fā)生及減小事故的危害，一方面是要在提升設(shè)備的安全性上下功夫；另一方面是要研發(fā)有效的吊桶抓捕器，在事故發(fā)生后減小人員傷害及財(cái)產(chǎn)損失。目前，吊桶防墜器的研究在國內(nèi)外都受到了重視，如國內(nèi)的中煤五建做了很大的努力，國外德國奧爾科公司也有提及[3、4]。下面闡述一種新型的吊桶防墜器的結(jié)構(gòu)、原理并說明其應(yīng)用。

1 防墜器基本結(jié)構(gòu)及原理

在吊桶的桶梁上固定獨(dú)立的兩根鋼絲繩，鋼絲繩與安裝在傘帽上的捕捉緩沖一體器連接，當(dāng)提升繩繩斷時(shí)，捕捉器動作，抓捕住吊桶的兩根鋼絲繩，吊桶下墜，拉動固定在桶梁上的鋼絲繩，鋼絲繩與差速式自收縮緩沖器連接，緩沖器阻力出繩，吊桶的動能被緩沖器吸收，在不大于空桶7倍重力加速度下緩慢減速，最后停止。從而保證吊桶不會斷繩墜井，也就保證了桶內(nèi)的人員，物料等的安全。

在吊桶過卷防墜器中，采用了逆止鎖桶技術(shù)，當(dāng)?shù)跬斑^卷進(jìn)入封閉箱體時(shí)，逆止器打開，吊桶斷繩后下墜，坐在逆止器上，逆止器數(shù)量為4個(gè)，能承擔(dān)吊桶自由落體下墜瞬間落在逆止器上的沖擊。然后封閉箱體整體下落，吊桶的下落動能由緩沖器吸收掉。

事故恢復(fù)時(shí)，事故處理人員必須到吊桶斷繩處，查看事故情況，首先救援出人員。然后用新的提升繩連接好吊桶，上提到地面，對撲捉緩沖一體器檢修，觀察固定繩的表面情況，重點(diǎn)對撲捉緩沖一體器的差速式自收縮緩沖器進(jìn)行檢查，打到非自鎖狀態(tài)時(shí)，要求轉(zhuǎn)動靈活，扭矩不能超過100NM；如果在自鎖狀態(tài)下，無法轉(zhuǎn)動，需返廠標(biāo)定。

2 防墜器現(xiàn)場使用及分析

設(shè)備在安徽某立井鑿井期間應(yīng)用，安裝時(shí)因傘帽距離吊桶過長，將傘帽距吊桶距離縮短了1m，除此之外未對原有提升系統(tǒng)改動。安裝完畢后，將5m3滿載吊桶拉到過卷位置后，反向快速下放吊桶，模擬斷繩，吊桶防墜器有效抓住吊桶，緩沖距離測量值為200mm。實(shí)現(xiàn)過程中對井架等無影響，截止目前，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

防墜器在使用過程中主要結(jié)論如下：

（1）經(jīng)現(xiàn)場過卷防墜試驗(yàn)和井口斷繩實(shí)驗(yàn)，5m3吊桶重載情況下自由下落500mm均能可靠制動。（2）實(shí)驗(yàn)完畢，檢查各零部件，未發(fā)現(xiàn)損壞。（3）因吊桶被兩根鋼絲繩固定，在差速式自收縮緩沖器的作用下，穩(wěn)定住了旋轉(zhuǎn)的吊桶，解決了吊桶自由旋轉(zhuǎn)的問題，乘桶人員站在吊桶里，無眩暈感覺[5]。（4）吊桶落到井底后，為了裝載方便，需桶梁歪倒，由于差速式自收縮緩沖器的影響，桶梁容易站立，為此需單獨(dú)設(shè)計(jì)掛鉤拉住鋼絲繩，但掛鉤基本不影響提升效率。（5）更換吊桶時(shí)需要退出鋼絲繩與桶梁連接的楔形自鎖塊，600s能完成，但是必須注意拉住繩頭，否則繩頭容易收縮到傘帽處。此處性能有待改進(jìn)。

3 結(jié)束語

該種吊桶防墜器在防止吊桶跌入井筒的同時(shí)，控制下降加速度，能夠有效避免吊桶墜井事故的發(fā)生，達(dá)到了減少事故危害的作用，裝置安全有效，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]A·M·塔拉索夫，E·M·弗得洛夫，B·H·別連車夫，等.鑿井吊桶和絞車系列化的選擇[J].河北煤炭，1987，4：17-19.

[2]周叔良，子彥.吊桶提升的安全問題[J].世界采礦快報(bào)，1992，11：34-36.

[3]李家舉.淺談立井施工提升吊桶的防墜[J].煤礦機(jī)電，2000，6：71.

[4]王煥霞，李剛，鐘占良.吊桶防墜技術(shù)[J].河北煤炭，2012，2：59.

[5]賽云秀.吊桶提升橫向擺動的原因分析[J].河北煤炭，1992，3：145-147.

作者簡介：萬強(qiáng)（1969-），江蘇省銅山縣，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)，現(xiàn)就職于徐州礦務(wù)集團(tuán)龐莊煤礦，任機(jī)電副總工程師。