鋼帶式立井提升過卷過放緩沖裝置設計

鄭海濤

【摘要】本文分析了提升機運行中存在的問題，研究了新型過卷過放緩沖裝置。

【關鍵詞】鋼帶式；過卷過放；緩沖裝置

1問題的提出

煤礦主副井提升機是采礦作業用來運送物料和人員的主要手段之一，有礦井咽喉之稱。開采面趨向大型化，對于我礦的提升容器、單次提升量以及井筒裝備，提升速度不斷的提出更高更新的要求，立井提升絞車的電氣、機械安全閉鎖保護技術的重要性愈加重要。目前在提升機的控制、制動等環節設置有多道電器控制及機械制動保護裝置，其技術也日臻完善，但由于操作失誤，制動環節機械故障及電器、電路等方面的原因，過卷事故的發生還是屢見不鮮，甚至造成蹾罐，斷繩墜罐之類的重大事故，致使人傷物毀，停工停產。

鑒于提升機高速過卷事故屢屢發生，《煤礦安全規程》第396條規定“在提升速度大于3m／s的提升系統內必須設防撞粱和托罐裝置。防撞梁必須能夠擋住過卷后上升的容器或平衡錘，以避免撞擊天輪、導向輪或摩擦輪；托罐裝置必須能夠將撞擊防撞梁后再下落的容器或配重托住，并使其下落的距離不超過0.5m”。第397條規定：“在過卷高度或過放距離內，必須安設楔彤罐道或其他類型的緩沖裝置”。

為深刻汲取煤礦因為過卷、過放、斷繩墜罐、礅罐之類重大事故教訓，確保我礦提升系統可靠性、掌握過卷過放制動機理的基礎上，研究過卷過放緩沖裝置，可以有效避免了提升機重大惡性事故的發生，提高我礦提升機的運行安全性，提升我礦安全生產效率。

2過卷過放緩沖裝置優越性

該裝置的主要優點在于利用金屬材料的塑性變形實現吸能緩沖，其制動特性不受環境條件、時間變化的影響，因而具有高度的緩沖制動可靠性。逆止鎖舌的動作由機械機構強制保證，動力源自提升容器的運動，在制動過程中，逆止鎖舌首先伸入容器上盤體之下，之后隨滑柱與容器一起運動，無論容器在制動行程中任何一點停止運動，其反向下滑均被逆止鎖舌阻止，因此同樣具有高度的防下滑、防墜落的可靠性。裝置發生作用后復原簡單，可重復使用，無需日常維護。

（1）制動性能長期保持穩定，不像摩擦制動易受環境條件的影響，摩擦制動難以在長期不動作的前提下保持其所設計的制動力穩定不變，摩擦制動只適用經常適用的條件下。

（2）防下滑及托罐功能可靠。

（3）逐步加載更加平穩安全。

（4）單位時間內吸收的動能遠高于國內外其他同類設置。

（5）大幅改善井架的條件。

（6）塑性變形吸能，不反彈。

（7）簡化布置，適用性強。

（8）可以重復使用。

（9）采用罐道式布置實現上盤制動，有效避免大型提升容器制動時變形帶來的危害。

3設計原則

（1）采用塑性好的鋼帶實現吸能緩沖；

（2）采用中空柱狀機架固定鋼帶，具有良好的外部傳力性能；

（3）采用運動壓輥組實現鋼帶的連續變形來緩沖；

（4）采用隨過卷容器運動的橫梁挑空心滑柱的結構，滑柱作為重要運動構件如壓輥組及逆止機構的載體，滑柱在套柱中滑行；

（5）采用固定曲軌使壓輥組中壓輥產生相對運動以達到控制鋼帶變形量大小，實現逐步加載的目的；

（6）采用螺桿連接叉加蝶形彈簧組聯接鋼帶之上端，實現鋼帶制動初始階段“S”形變形所需補償值，防止鋼帶被崩斷，同時在承接反向回落容器時使上段鋼帶處于張緊狀態，也使事故后鋼帶伸長時可以調節；

（7）采用裝于滑柱上隨提升容器運動的帶斜面的逆止鎖舌，鎖舌隨容器上升時斜面受壓，產生水平方向的移動，伸入容器的盤梁之下，實現反向逆止和托罐的功能。

4設計方案

綜合我礦3個井筒的實際情況，設計了相應的安裝方案，以主井為例，具體方案、參數如下：

主井筒概況：井深280m，井筒直徑4.5m，井上過卷距離為3m，井底裝載為坐裝無過放距離，罐道梁上下間距為3m，南北間距為1.3m，罐道為43Kg/m重軌。

緩沖托罐裝置現狀：無緩沖托罐裝置，不符合《煤炭安全規程》第396、397條要求。

提升系統參數：單繩纏繞式提升機，最大靜張力130KN，最大靜張力差70KN，箕斗自重2.25T，載重4.5T，提升高度280m，鋼絲繩自重4.39Kg/m，最大提升速度8.1m/s，無尾繩。

緩沖裝置安裝條件：井口過卷距離小，鋼梁完整，井架年久失修，強度薄弱，需加固。井底無安裝條件

設計方案：井口：設計制動力220KN,2點制動，設計制動行程2.0m。

具體安裝方案：用小角鋼加固井架→將緩沖裝置定位→檢查尺寸合格后，加固→箕斗增加承力塊。施工難度中等。

安裝材料：22#槽鋼 L=4304件；用于井架加固角鋼20m；連接角鋼10m；輔助材料若干。

5效果分析

立井提升多功能過卷保護裝置能夠有效提高礦山立井提升系統的安全，避免惡性過卷、墜罐事故的發生，維護礦井生產的正常運行，保證提升設施的安全、正常運行。更重要的，能夠保障生產人員的生命安全免受傷害。

6結論

采用摩擦式的緩沖裝置；立井提升多功能過卷保護裝置，是針對國內外原有一些產品存在的缺陷而開發的，在國內首次實現利用鋼帶的塑性變形吸能緩沖。

其制動特性的穩定性、防反向下滑、墜落的可靠性、逐步加載的平穩性以及分散載荷、加固井架等特性遠優于原有同類產品，達到國際先進水平。它通過將提升系統的動能轉化成金屬材料的內能變化實現吸能緩沖，因而避免了國內摩擦制動將提升系統動能轉化成熱能這一方式存在的重大安全隱患。

該項技術和裝備至少在四個方面優于國外現有的同類產品。其一是，實現制動初始階段制動力的逐步加載，從而保證了在超速過卷時仍能有緩沖作用。其二是，逆止機構由提升容器的運動直接驅動，可靠性高，而其它同類產品均采用彈簧力驅動。其三是，使井架或（套架）受力由單層集中載荷變為多層分散載荷，并且能起到加固井架的作用，節省加固井架的費用，提高安全性，特別適應老井改造。其四是，吸能鋼帶實現重復使用（3～5次），而國外裝置的鋼帶只能使用一次。采用防墩罐裝置的上盤制動技術，不僅能將大型提升容器平穩制動住，而且可以保證在全速過卷過放的情況下容器制動時不變形；而國外的制動盤架結構形式是無法做到這一點的，即使將容器制動住也可能將容器蹾變形造成報廢。

【參考文獻】

［１］王春志,邵明杰.礦井提升過卷過放緩沖裝置發展現狀[J].煤炭安全，1998，5：40～42.

［責任編輯：曹明明］