井下絞車鋼絲繩的防跑偏裝置研究

劉利偉

（晉能控股集團軒崗煤電有限責(zé)任公司劉家梁煤礦， 山西 原平 034114）

0 引言

絞車運行原理是借助滾筒對鋼絲繩進行回收和下放，實現(xiàn)對煤炭資源的運輸。為此，在絞車運行中，鋼絲繩是否能有效纏繞在滾筒上，便是絞車提高運轉(zhuǎn)效果和安全性的關(guān)鍵。由于受到井下環(huán)境復(fù)雜、絞車安裝和巷道彎道等多方面因素的影響，鋼絲繩易出現(xiàn)跑偏問題，不及時糾偏會出現(xiàn)安全事故，且傳統(tǒng)人工下的撬棍、釬桿等機具強行糾偏方式還存在效果差、不安全和低效率等問題，因此，有必要進行井下絞車鋼絲繩的防跑偏裝置研究。

1 絞車設(shè)備運轉(zhuǎn)的分析

以某煤礦開采為例，結(jié)合其絞車設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況看，有以下幾個方面。首先，在當(dāng)前井下生產(chǎn)中主要應(yīng)用的絞車型號及其參數(shù)可以參考表1，同時絞車會主要布置在采掘工作面和輔助運輸大巷上，可以支持設(shè)備和其他資源的升降。其次，目前受到礦井開采時間較長的影響，在井下采掘面多和礦井開拓延伸下，有著地質(zhì)情況復(fù)雜、絞車數(shù)量多、巷道彎道多和絞車分布廣的特點，不利于提高對絞車的管理，易出現(xiàn)咬繩、跳繩和跑偏等問題。

表1 常用絞車型號及主要參數(shù)

結(jié)合2021 年設(shè)管部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，絞車在鋼絲繩糾偏不當(dāng)下出現(xiàn)了23 起跑偏問題，且有2 起出現(xiàn)了傷人事故，其他跑偏故障均造成有一定的經(jīng)濟損失，不利于滿足礦企的發(fā)展需要，因此要求開展防跑偏裝置的研究[1]。

2 絞車鋼絲繩防跑偏裝置的設(shè)計

2.1 裝置結(jié)構(gòu)組成

結(jié)合鋼絲繩易跑偏問題，設(shè)計了防跑偏裝置，其主要部件有移動裝置、立柱、底座、龍門架、上下托輥、軌道和限位梁等方面，組成示意可以參考圖1。為了了解各部件的關(guān)系，下面進行具體分析：第一，結(jié)合平板裝置（長×寬×厚：1 000 mm×900 mm×10 mm）而言，首先其下方有4 個滑輪且滑輪安裝在2 根軌道上，同時平板的兩側(cè)安有擋板、上方安有限位梁，且在平板和限位梁之間還安有2 個橫向托輥，最后在橫向托輥中還設(shè)計了1 組豎向托輥，可以借助1 組豎向托輥和2 個橫向托輥構(gòu)成1 個可供鋼絲繩穿過的空間，實現(xiàn)對鋼絲繩的控制；第二，結(jié)合龍門框架，由鋼板（厚8mm）焊接，整體的框架長×高為1200mm×800mm，其兩側(cè)立柱固定在底座上，且立柱兩側(cè)也安有側(cè)護板；第三，結(jié)合底座而言，由工字鋼梁和軌道構(gòu)成，前者的布設(shè)間距為1 200 mm，且兩端地錨固定孔25 mm，后者與工字鋼垂直布設(shè)，間距為800 mm。

圖1 防跑偏裝置的結(jié)構(gòu)

2.2 裝置動力來源

在設(shè)計初未關(guān)注人工外的液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等動力來源，整體防跑偏裝置的動力來源主要借助人工，可以提高設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單性，并在人工的監(jiān)測下提高鋼絲繩跑偏糾正的效果。具體的施力裝置在立柱的左側(cè)，整體由連接板、手柄、傳動臂和固定塊等方面組成。其中手柄會和連接板相連，同時連接板另一端會跟傳動臂相連，最后傳動臂另一端也會跟移動裝置連接，能在人工作用下使移動裝置平移，進而改變鋼絲繩的纏繞位置，避免跑偏[2]。

2.3 裝置應(yīng)用原理

在使用鋼絲繩防跑偏裝置時，其原理是借助機械裝置對鋼絲繩在滾筒上的纏繞位置進行調(diào)整控制，與以往的撬棍、釬桿等鋼絲繩糾偏工具比較，有著更好的效果和效率。具體在調(diào)整中，在井下拐彎或在復(fù)雜地段進行設(shè)備、物料的輸送時，鋼絲繩易出現(xiàn)跑偏問題，需要工作人員觀察鋼絲繩的跑偏方向，若鋼絲繩向左側(cè)跑偏，需要人員控制手柄并帶動傳動臂和連接板的運動下，使移動裝置向右側(cè)移動，完成絞車鋼絲繩的糾偏處理。反之，若鋼絲繩向右側(cè)跑偏，則要借助提拉手柄使移動裝置向左側(cè)移[3]。

2.4 糾偏注意事項

鋼絲繩糾偏設(shè)備作為新的機械，需要在實際運轉(zhuǎn)中關(guān)注以下事項：第一，在應(yīng)用絞車鋼絲繩的防跑偏裝置時，需要將其安設(shè)在礦用絞車前的10 m 左右位置，且在安裝時必須控制裝置和絞車中心線的位置一致。同時，當(dāng)在斜井進行防跑偏裝置的安裝時，需要做好對應(yīng)的防滑措施，提高就糾偏設(shè)備的運轉(zhuǎn)效果；第二，在安裝固定中還需要對安裝底板進行起底整平，同時在用混凝土進行澆筑（厚度>200 mm）后，用4 根地錨固定（長×直徑：1 500 mm×20 mm），且借助螺母預(yù)緊要確保預(yù)緊力矩>200 N·m；第三，在安裝中有專業(yè)技術(shù)人員進行指導(dǎo)，安裝后需要對設(shè)備零件牢固性、托輥運行靈活性和移動裝置穩(wěn)定性進行檢查，提高裝置糾偏效果[4-5]。

2.5 糾偏裝置特點

在完成設(shè)備設(shè)計且初步運行后，經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，有著以下運行特點：該裝置的整體投入成本較低，在結(jié)構(gòu)簡單和易安裝下，每套防跑偏裝置的成本為0.25 萬元，且取材組裝方便；裝置動力來源為人工手動，因此在無液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)下，有著維護簡單和故障率低的特點，不僅可以節(jié)省投入成本，也能節(jié)省維護成本，且適應(yīng)環(huán)境性強整體運行效果高；裝置的糾偏原理簡單，在進行簡單的人員培訓(xùn)和現(xiàn)場教學(xué)后，便可以使絞車人員熟練操作。

2.6 裝置使用不足

雖然防跑偏設(shè)備整體的應(yīng)用效果較好，不過也存在一定的不足，限制了其整體價值的發(fā)揮：經(jīng)試驗該裝置適用于絞車運輸距離小于200 m 的鋼絲繩防跑偏，在長距離的絞車運輸中，受到裝置對鋼絲繩糾偏量小的影響，無法高效完成糾偏工作；結(jié)合鋼絲繩的防跑偏經(jīng)驗，在應(yīng)用防跑偏設(shè)備時，原理上看在絞車運輸線路上安裝越多糾偏裝置，其對絞車鋼絲繩的糾偏效果越強。但過多裝置的安設(shè)會對井下礦車、材料的輸送造成影響，因此絞車至多只能安設(shè)2 臺防跑偏裝置，一定程度制約了該裝置價值的發(fā)揮[6-7]。

3 絞車鋼絲繩防跑偏裝置的應(yīng)用

在礦企中實際應(yīng)用鋼絲繩防跑偏裝置中，于2022 年1 月份針對井下15 部礦用調(diào)度絞車進行了糾偏裝置安裝，截至2022 年8 月份，結(jié)合8 個月的實際應(yīng)用效果看，能基本發(fā)揮以上分析的裝置特點，具有糾偏效果好、設(shè)備穩(wěn)定性高和操作簡單等優(yōu)點，且未在應(yīng)用鋼絲繩防跑偏裝置中出現(xiàn)跑偏傷人和礦車落道等問題，整體的經(jīng)濟及安全效益較高。需要注意的是，基于長距離絞車運輸中防跑偏裝置的應(yīng)用不足，需要在不斷地累積經(jīng)驗中進行改進，且為了節(jié)能人工監(jiān)視操作的成本，可以對防跑偏裝置進行智能化設(shè)計，在自動化排繩中預(yù)防跑偏問題。

4 結(jié)語

絞車作為煤礦運輸中的關(guān)鍵設(shè)備，積極做好鋼絲繩的防跑偏工作，不僅可以提高煤礦運輸?shù)陌踩裕材芴岣呔逻\輸?shù)男始靶б妫趥鹘y(tǒng)人工糾偏的不足，需要進行防跑偏裝置的設(shè)計。具體在分析裝置的結(jié)構(gòu)組成、應(yīng)用原理和動力來源后，可以基本完成該糾偏裝置的設(shè)計，不過在應(yīng)用中還需關(guān)注各注意事項，在更好地展現(xiàn)糾偏裝置的特點下，滿足礦企的發(fā)展需要。最后考慮該裝置也存在一定的應(yīng)用不足，仍需要結(jié)合鋼絲繩糾偏經(jīng)驗做好設(shè)備的升級和改進工作，使礦企實現(xiàn)安全的發(fā)展。