中馬村礦主井車削閘盤的改造及應用

馬永利

摘要：通過車削閘盤對主井絞車閘盤偏擺的治理改造，使閘盤偏擺量符合相關要求，消除了主提升絞車制動系統(tǒng)存在的隱患，提高了主提升絞車制動系統(tǒng)的安全性能，取得了明顯安全效益。

Abstract： Through the turning of the brake disc to the yaw of the main shaft winch， the yaw of the brake disc meets the relevant requirements， eliminating the hidden dangers of the brake system of the main hoist winch and improving the safety performance of the brake system of the main hoist winch. Significant safety benefits have achieved.

關鍵詞：車削閘盤;閘盤偏擺;制動系統(tǒng);安全效益

Key words： turning brake disc;brake disc yaw;braking system;safety benefit

中圖分類號：TD534? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）35-0272-04

1? 主井車房閘盤偏擺治理的緊迫性與必要性

1.1 工程概況

中馬村礦主井提升系統(tǒng)為立井提升方式，用于進風、提煤;井筒直徑6m，井深296m，提升高度313m;提升機為2JK-4×1.7/20雙滾筒單層纏繞提升機;滾筒直徑4m，鋼絲繩型號6V×37S+FC，公稱直徑36.5mm，2002年安裝使用。

1.1.1 外部因素

由于近幾年來，煤礦事故頻發(fā)，特別是一系列的煤礦提升事故使其對煤礦提升系統(tǒng)的安全治理工作迫在眉睫。煤礦制動系統(tǒng)在煤礦提升系統(tǒng)中有著無法替代的重要作用，閘盤偏擺問題能夠直接影響提升系統(tǒng)的安全性能，閘盤偏擺量直接影響著閘盤貼閘面積和制動力距的大小。

1.1.2 內部因素

經(jīng)過十多年使用，我礦進行區(qū)域瓦斯治理工程，在該工程施工過程中，需大量出矸，單靠副井提升已不能滿足生產(chǎn)需要，礦上決定在主井筒西側安裝矸倉，采用主井提矸的方法加快提矸進度，由于長時間大容量的提矸作業(yè)，導致主井滾筒和閘盤長期受力，造成滾筒開裂、閘盤偏擺過大。

滾筒開裂則加劇了閘盤偏擺的程度，副滾筒閘盤偏擺測量為1.5mm，不符合閘盤偏擺的相關要求，存在安全隱患。

1.2 客觀原因

生產(chǎn)系統(tǒng)復雜：

目前礦井的開采活動全部集中在東翼，運輸大巷位于-160m水平，擔負全礦井的運輸，水平運輸距離長達6km。井下生產(chǎn)地區(qū)多，受采動影響，巷道失修地點多，范圍廣，修理工程量大。今后幾年需陸續(xù)開展的底板抽采巷道工程量仍較大。

1.3 治理研究

1.3.1? 初步診斷

為解決閘盤偏擺問題，我礦委托資質單位采用熱變形校正，將滾筒的接口處焊接。

在將主副滾筒鋼絲繩抖掉的前提下，兩閘盤的偏擺均校正到0.7mm左右，滿足使用要求，掛繩正常工作一段時間后再測閘盤偏擺，主滾筒閘盤的偏擺仍為0.7mm，而副滾筒閘盤偏擺效果甚佳，并且隨著鋼絲繩纏繞位置的變化而變化，針對這一現(xiàn)象經(jīng)分析和對實物測繪后，認定是副滾筒軸承銅瓦經(jīng)過長時間使用磨損嚴重所致。

1.3.2 研究分析

更換副滾筒銅瓦，更換后副滾筒閘盤的偏擺不再隨著提升位置的變化而變化，再次對副滾筒閘盤采用熱變形校正，閘盤中間段偏擺滿足要求，閘盤接口位置偏擺卻無法滿足，經(jīng)分析，閘盤是由于經(jīng)過多次熱變形校正使閘盤出現(xiàn)多處變形無法恢復。經(jīng)相關人員現(xiàn)場勘察分析討論后，決定采用現(xiàn)場車削閘盤的方法處理閘盤偏擺超差問題。

2? 主井車房閘盤偏擺治理

2.1 施工背景

我礦進行區(qū)域瓦斯治理工程，工程施工中采用主井提矸的方法加快提矸進度，長時間大容量的提矸作業(yè)，導致主井滾筒和閘盤長期受力，造成滾筒開裂、閘盤偏擺量不符合偏擺的相關要求。滾筒的開裂更是加劇了閘盤偏擺的程度。主井絞車副滾筒偏擺量1.3mm，閘偏擺最大值1.8mm，嚴重影響制動力矩，閘間隙《煤礦檢修細則》規(guī)定閘間隙在0.5-2.0m，絞車運行時存在擦閘運行的情況，為保證主井提升系統(tǒng)安全可靠運行，解決閘盤偏擺問題，我礦采用了多種方法，最終使閘盤偏擺量達到了規(guī)定的要求。

2.2 實施內容

主井絞車閘盤偏擺檢修項目，檢修從開始到結束，計劃時間為8班（64小時），實際用時57小時。

2.2.1 熱變形校正

主副滾筒對接口附近的開焊部位，并將滾筒兩半軸結合處接口焊接（該提升機的滾筒采用的是兩半剖分式結構，兩半軸向結合處用螺栓連接，由于鋼絲繩的纏繞和放繩在該處的接觸段產(chǎn)生較高的擠壓應力，造成兩滾筒在兩半接合面處均出現(xiàn)了多處軸向裂縫），焊接開焊焊縫并同時采用熱變形校正（即采用“氧——乙炔焰”加熱矯正原理，利用火焰局部加熱焊件的適當位置，使其產(chǎn)生壓縮塑性變形）的方法處理。施工完畢后經(jīng)過測量閘盤偏擺，偏擺量仍然超過規(guī)定要求，該方案不能解決閘盤偏擺問題。

2.2.2 更換銅瓦

更換主井副滾筒銅瓦，更換銅瓦前間隙0.30mm（絞車抖繩后），更換后間隙0.20mm，使用一段時間后閘間隙恢復到更換前狀態(tài)，銅瓦更換后測量閘偏擺保持在1.2mm，不符合閘盤偏擺的相關要求。該方案同樣不能有效的解決閘盤偏擺問題。

2.2.3 車削閘盤

由于以上兩種方法均不能解決閘盤偏擺問題，我礦決定采用現(xiàn)場車削閘盤來治理閘偏擺問題，施工時先焊接滾筒的開焊部位再車削閘盤。具體施工方案和步驟為：

①施工方法：

1）準備一套電弧焊接設備。

2）檢查各連接處的螺栓并且把緊，對副滾筒大軸銅套進行檢查。合格后，對滾筒開裂處進行修復，修復后測量閘盤偏擺量。

3）準備一套車床小拖板。

4）利用現(xiàn)場閘盤底座固定螺栓制作車床小拖板固定架。

5）在提升機閘盤東南角閘座上方安裝小拖板固定架。固定架傾角保證車刀對準絞車軸心線。

6）制作施工平臺，焊接固定牢固。

7）根據(jù)已測量的數(shù)據(jù)確定車削量。

8）對閘盤進行現(xiàn)場車削、測量、調整。

②施工步驟：

1）抖滾筒上的鋼絲繩：

2）聯(lián)系開車信號，將主箕斗提到井口位置，準備取主滾筒上鋼絲繩。

3）將主箕斗提到井口合適位置（高出井口約1m左右），在主箕斗上棚下方串入2根專用Φ150mm×6m管子。再次聯(lián)系信號，將主箕斗坐在專用管子上。然后，使用Φ22.5mm鋼絲繩將主箕斗與井架連接（做為備用）。

4）開車抖主繩，將主滾筒上所纏主繩抖到主井絞車房南墻外合適位置，擺放要規(guī)則。先抖到副箕斗到井口合適位置（高出井口約1m左右），停下。

5）在副箕斗上棚下方串入2根專用Φ150mm×6m管子。然后，使用Φ22.5mm鋼絲繩將副箕斗與井架連接（做為備用）。然后將副滾筒盤形閘油管分截門關閉，用定車裝置鎖住副滾筒，打開離合器。

6）聯(lián)系開車信號，將主滾筒上剩余的鋼絲繩全部抖完，繩頭使用3個專用繩卡和Φ22.5鋼絲繩固定在滾筒下的定車裝置上。

7）主滾筒上的鋼絲繩抖完，準備抖副滾筒上的鋼絲繩。

8）合上離合器，將副滾筒盤形閘油管分截門打開，解鎖副滾筒。將副滾筒上所纏鋼絲繩全部抖到主井絞車房南墻外合適位置，擺放要規(guī)則。

9）取滾筒開裂處襯板。卸主副滾筒開焊處襯木，主副滾筒各拆卸掉開焊部位臨近兩處襯木，每處為4塊，分別處于滾筒的正對接口處。

10）處理滾筒開裂。

11）將卷筒兩幅板之間的軸向焊縫用電弧氣刨開出雙面坡口。

12）徑向裂縫開雙向坡口，坡口長度要比裂縫長度多30mm。

13）焊接采用506（？準5）焊條，小電流焊接。

14）焊接前用烘干爐200℃烘干（隨烘隨用），確保焊接性能。

15）焊接完成后每隔30分鐘用氧氣加溫焊縫處3次，以消除焊接應力。

16）檢查焊接情況。

17）拆除1#閘樁。

18）安裝刀架（找平、找正）。

19）將主副滾筒相鄰處用100mm的方形鐵塊焊接在一起，鐵塊間隔約1.2m，以減少車削閘盤時滾筒處的軸向力。

20）安裝刀具調試開始車削。

21）車削閘盤西側。

車削1#閘樁閘盤西側第一刀，至結束共車削五刀，從閘盤偏擺最大處微量車削，車削掉閘盤偏擺曲線峰尖，第一刀進刀量0.2mm，第二刀0.2mm，五刀車銷量共0.7mm，車削后閘盤厚度為35.9mm，偏擺為0.12mm。

22）車削閘盤東側。

車削第一刀時因東側閘盤變形嚴重，接連打了3把刀具，追其原因是滾筒兩處對接口連接板東側超出閘盤厚度以及破口接口處存在高度差，車削時應先將其磨平，至車削工作結束共車削7刀，車削量2.4mm，車削后閘盤厚度33.5mm。車削后測東面閘偏擺里側為0.12mm，中間位置為0.40mm，外側為0.45mm。

23）車削后表面粗糙度達不到1.6um時，在車刀架上固定粒度為46#的砂輪進行磨削，保證表面粗糙度符合要求。

24）磨閘盤：車削閘盤并將其更換新閘塊，確保制動器閘瓦與制動盤（閘盤）接觸面積達到60%以上。

磨閘瓦時絞車不帶繩空載運行，電流38A，液壓站壓力5.1MPa，在磨閘瓦時將液壓站貼閘壓力調整到3.8MPa，電流36A，用紅外線測溫儀觀察閘盤的溫升情況，溫度不易過高，一般控制在60℃左右，溫度達到上限時將其松閘運行進行冷卻。共磨了12個循環(huán)，一般情況下是磨半個小時，冷卻一個小時。因時間緊張，另拿新閘塊用銑車打磨，以保證在主井車房磨閘塊效果不佳時更換銑車打磨的閘塊。

25）測得貼閘面積1#閘樁的1-1、1-4貼閘面積不足50%，將其更換為洗車磨過的閘瓦，此時測量貼閘面積1-1、1-4貼閘面積有所增加（在此需要注意的是，找正時，因安裝刀具時閘樁已起吊，固不能以閘樁為基準，只能通過閘盤距閘塊間的間距找平，需通過多次測量閘盤東西兩側距閘塊間的間隙決定，在此需要特別注意的是需測閘盤距閘塊間的多個點，防止閘盤與閘塊間隙上下、左右距離不等，以此來判斷閘樁是否找平找正到位）。

26）安裝閘間隙保護行程開關，調閘間隙之后滾筒上繩。

27）重新調整閘瓦間隙，動車試運轉。

3? 成果驗收

3.1 檢測

3.1.1 車削前后閘偏擺對比

閘瓦偏擺見表1。

施工完畢后對閘盤偏擺分三段距離進行測量，距閘盤邊緣4cm、11.5cm、21.5cm處，閘盤內側（西側）車削前偏擺量0.29～1.87mm，車削后0.56～0.60mm;閘盤外側（東側）車削前偏擺量1.25～1.61mm，車削后0.51～0.71mm。車削后閘盤偏擺均不大于1mm，符合閘偏擺相關要求。 閘盤偏擺效果顯著，且都處于最佳狀態(tài)。

3.1.2 制動力矩

制動力見表2。

車削閘盤施工后測量， 制動力矩倍數(shù)

數(shù)據(jù)整體而言，3倍制動力計算有些減小，主要體現(xiàn)在1-1、1-2、4-1、4-1，兩副閘瓦上，追其原因主要是閘盤和閘瓦處于磨合期。制動力矩符合《煤礦安全規(guī)程》所規(guī)定的大于3倍的靜制動力矩。

3.2 效益

3.2.1 安全效益

通過對主井絞車閘盤偏擺的治理改造，使得閘盤偏擺量由改造前最大1.82mm降為改造后0.75mm，符合閘盤偏擺相關要求，提高了主提升絞車制動系統(tǒng)的安全性能，安全效益非常明顯，保證了提升絞車的安全運行，消除了主提升絞車制動系統(tǒng)存在的隱患。

3.2.2 經(jīng)濟效益

如按照絞車更新方案，設備更新費用約為230萬，采用此修理方案費用約為13萬，節(jié)約資金投入200多萬元，經(jīng)濟效益顯著。

4? 總結

4.1 施工過程中注意事項

車削閘盤施工，整體而言，步驟緊湊，安排合理，時間有序，但在安裝閘樁找平值得注意：首先，找平不到位時可根據(jù)所測貼閘面積圖尋找其根本原因，其次新閘塊可采用銑車打磨。

在車削閘盤施工過程中，刀架找平相當重要，車削人員在安裝刀架找平時，用時將近3個小時，磨閘及調整閘樁需有專業(yè)人員指導以備不時之需。以后在此類施工作業(yè)時，主要技術人員應提前討論研究施工中可能遇到的相關問題及研究出相關措施，分析施工作業(yè)重要步驟，提前討論在施工現(xiàn)場可能發(fā)生的問題，讓施工現(xiàn)場有條不紊進行。

總體來說，車削閘盤施工結束，所測制動力矩不小于3倍的最大靜荷重旋轉力矩，閘偏擺符合《煤礦安全規(guī)程》要求，而且處于最佳狀態(tài)。制動裝置是提升系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，提升機的各種保護措施，都要終結于制動裝置，其可靠性直接關系到礦井的安全生產(chǎn)。因此，制動力的大小、使用維護、以及制動力調整對整個提升系統(tǒng)安全運行都具有重大的影響。

4.2 值得學習之處

①采用兩半軸結合處接口焊接和車削閘盤的方法處理閘盤偏擺能夠從根本上解決閘盤偏擺的問題。

②首先在滾筒兩半軸結合處接口焊接，減少車削閘盤時滾筒處的軸向力，能夠保證車削閘盤時車削量精準。

③銑床打磨閘塊，杜絕磨閘盤時閘盤發(fā)熱變形的問題。

④從時間上來講縮短了處理閘盤偏擺的時間，提高了礦井的生產(chǎn)效率。

滾筒兩半軸結合處接口焊接、焊接滾筒開焊處、更換銅瓦、車削閘盤，后期經(jīng)過多次測量閘盤偏擺量和貼閘面積，均符合要求。

4.3 效果評價

提升系統(tǒng)在礦井生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用，而制動裝置是提升系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，提升機的各種保護措施，都要終結于制動裝置，其可靠性直接關系到礦井的安全生產(chǎn)。因此，制動力的大小、使用維護、以及制動力調整對整個提升系統(tǒng)安全運行都具有重大的影響。經(jīng)過一段時間的運行檢查，我礦主井閘盤偏擺和貼閘面積均能符合要求，效果很好。

4.4 展望

中馬村礦主井車房絞車閘盤偏擺治理工作，進行了全方位的探索與改造治理，先后經(jīng)過對滾筒閘盤“熱變形”校正、更換活滾筒軸瓦、車削閘盤等相關工作，最終圓滿完成了閘盤偏擺治理的任務。

提升系統(tǒng)在礦井生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用，而制動裝置是提升系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，提升機的各種保護措施，都要終結于制動裝置，其可靠性直接關系到礦井的安全生產(chǎn)。因此，制動力的大小、使用維護、以及制動力調整對整個提升系統(tǒng)安全運行都具有重大的影響。

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