立井防墜罐籠運(yùn)行全程監(jiān)測技術(shù)的研究與應(yīng)用

陳成偉

中平能化集團(tuán)建工集團(tuán)第一建井工程處，河南平頂山 467000

立井防墜罐籠運(yùn)行全程監(jiān)測技術(shù)的研究與應(yīng)用

陳成偉

中平能化集團(tuán)建工集團(tuán)第一建井工程處，河南平頂山 467000

本文通過對罐籠防墜器及罐道繩運(yùn)行動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的組成部分、技術(shù)原理、工藝流程、系統(tǒng)優(yōu)點及安全效益分析幾方面進(jìn)行介紹。結(jié)合實際工程體會，指出罐籠防墜器及罐道繩運(yùn)行動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)大大提高了立井提升的安全性，減少了檢修人員的勞動量，體現(xiàn)“以科技為依托，靠科技來發(fā)展”的企業(yè)發(fā)展理念。

罐籠防墜器；罐道繩；監(jiān)控系統(tǒng)

據(jù)統(tǒng)計，在煤礦生產(chǎn)與建設(shè)中，地面與井下提升的主要方式幾乎90%都是立井提升。在國內(nèi)，由于鋼絲繩安全管理方面的手段不完善導(dǎo)致的斷繩事故時有發(fā)生。以煤炭行業(yè)為例：據(jù)統(tǒng)計1949年～1995年，在全國發(fā)生的煤礦運(yùn)輸提升事故中，總計死亡19 871人，占煤礦死亡總?cè)藬?shù)的15.O6% ，僅次于瓦斯和頂板事故，是煤炭系統(tǒng)第三大災(zāi)難事故。在礦井提升過程中罐道鋼絲繩和制動繩的斷繩事故時有發(fā)生，因此加快立井提升機(jī)械化建設(shè)，是立井安全的關(guān)鍵因素之一。 提升設(shè)備是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，為了保證設(shè)備和人員的安全，國家有關(guān)安全規(guī)程規(guī)定“升降人員或物料的單繩提升罐籠必須裝備可靠的防墜器”。

在中平能化集團(tuán)建井工程處，因為井筒淋邦水比較大、環(huán)境較差、維護(hù)難度大，所以防墜器的使用存在著很多的問題，以中平能化集團(tuán)十二礦北風(fēng)井和十三礦風(fēng)己4井施工使用狀況來看，存在以下幾點問題：

1）罐籠防墜器動作后沒有緩沖；

2）如果防墜器出現(xiàn)誤動作不清楚是哪個罐籠動作；

3）防墜繩松弛不容易發(fā)現(xiàn)；

4）抓捕器運(yùn)行過程中動作失靈，導(dǎo)致抓捕器嚴(yán)重松繩，使鋼絲繩纏繞勾頭，造成提升鋼絲繩的破壞，甚至造成罐籠在松繩后自由落體而沖斷提升鋼絲繩。

為克服以上問題，避免抓捕器失靈影響提升安全造成隱患，我們大膽嘗試，首次使用了立井防墜器及罐道繩運(yùn)行動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬于礦用防墜器智能監(jiān)控裝置。通過使用大大提高了立井提升的安全性，減少了檢修人員的勞動量，體現(xiàn)“以科技為依托，靠科技來發(fā)展”的企業(yè)發(fā)展理念。

1 在二礦的成功應(yīng)用

通過此技術(shù)我們對中平能化集團(tuán)二礦三水平進(jìn)風(fēng)井進(jìn)行了改造，二礦三水平進(jìn)風(fēng)井位于河南省平頂山市北部，井筒設(shè)計凈直徑7.0m，井深870m。立井提升采用2JKZ-3.6/12.97型礦井提升機(jī)，雙GSL2/9/1/1防墜罐籠罐籠提升。罐籠防墜器及罐道繩運(yùn)行動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，屬于礦用防墜器智能監(jiān)控裝置，此裝置主要由狀態(tài)檢測單元、核心控制單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及人機(jī)交互界面組成。狀態(tài)檢測單元主要由壓力變送器及監(jiān)測傳感器組成，核心控制單元采用可編程控制器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓站及雙油缸液壓張緊裝置，壓力變送器安裝在雙油缸液壓張緊裝置下油口處，監(jiān)測傳感器系統(tǒng)安裝在防墜緩沖器下方且圍繞防墜緩沖繩設(shè)置， 壓力變送器和監(jiān)測傳感器系統(tǒng)通過傳感器接線箱連接集中控制臺，主要檢測各個油缸的壓力,并把壓力值傳送到核心控制單元,核心單元根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的程序?qū)嶋H值與設(shè)定值比較后控制系統(tǒng)根據(jù)其狀態(tài)改變輸出，核心控制單元負(fù)責(zé)接受檢測的壓力信號,然后根據(jù)信號的大小控制執(zhí)行單元的動作來決定是否需要補(bǔ)壓或泄壓,以及產(chǎn)生報警信號等；集中控制臺連接絞車控制單元與絞車控制系統(tǒng)形成閉鎖，進(jìn)一步提高提升系統(tǒng)的安全性，液壓控制箱通過液壓站連接雙油缸液壓張緊裝置；人機(jī)交互界面采用工業(yè)平板觸控電腦，安裝工業(yè)組態(tài)軟件可實時監(jiān)測各個數(shù)據(jù)以及進(jìn)行人性化的參數(shù)設(shè)置界面；不但可以依據(jù)每個礦井的參數(shù)做實時調(diào)節(jié)，還可以在立井提升系統(tǒng)中對防墜器是否動作和罐道繩張力大小進(jìn)行實時監(jiān)測監(jiān)控，從而減小罐籠提升因誤動作而引起的松繩、卡罐事故。

2 技術(shù)原理

公開了一種防墜器及罐道繩運(yùn)行動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，屬于礦用防墜器智能監(jiān)控裝置技術(shù)領(lǐng)域，本裝置主要由狀態(tài)檢測單元、核心控制單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及人機(jī)交互界面組成。狀態(tài)檢測單元主要由壓力變送器及監(jiān)測傳感器組成，核心控制單元采用可編程控制器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓站及雙油缸液壓張緊裝置，壓力變送器安裝在雙油缸液壓張緊裝置下油口處，監(jiān)測傳感器系統(tǒng)安裝在防墜緩沖器下方且圍繞防墜緩沖繩設(shè)置，壓力變送器和監(jiān)測傳感器系統(tǒng)通過傳感器接線箱連接集中控制臺，主要檢測各個油缸的壓力,并把壓力值傳送到核心控制單元,核心單元根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的程序?qū)嶋H值與設(shè)定值比較后控制系統(tǒng)根據(jù)其狀態(tài)改變輸出，核心控制單元負(fù)責(zé)接受檢測的壓力信號,然后根據(jù)信號的大小控制執(zhí)行單元的動作來決定是否需要補(bǔ)壓或泄壓,以及產(chǎn)生報警信號等；集中控制臺連接絞車控制單元與絞車控制系統(tǒng)形成閉鎖，進(jìn)一步提高提升系統(tǒng)的安全性，液壓控制箱通過液壓站連接雙油缸液壓張緊裝置；人機(jī)交互界面采用工業(yè)平板觸控電腦，安裝工業(yè)組態(tài)軟件可實時監(jiān)測各個數(shù)據(jù)以及進(jìn)行人性化的參數(shù)設(shè)置界面；有益效果是不僅可以依據(jù)每個礦井的參數(shù)做實時調(diào)節(jié)，還可以在立井提升系統(tǒng)中對防墜器是否動作和罐道繩張力大小進(jìn)行實時監(jiān)測監(jiān)控，從而減小罐籠提升因誤動作而引起的松繩、卡罐事故。

3 系統(tǒng)的優(yōu)點

1）更有利于提升機(jī)司機(jī)做出及時準(zhǔn)確的判斷。如果提升機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)超速，斷電等緊急情況時，提升機(jī)安全回路斷電，絞車停止運(yùn)行。GSL2/9/1/1防墜罐籠防墜器動作，抓住抓捕繩，此時集中控制臺即刻向絞車控制單元發(fā)出指令，使絞車停止運(yùn)行并進(jìn)行報警，提升機(jī)司機(jī)方反向拉動提升機(jī)，報警消除時，說明抓捕器動作已經(jīng)解除。給提升機(jī)司機(jī)準(zhǔn)確的判斷，防止出現(xiàn)提升機(jī)反向提升過多鋼絲繩打彎等；

2）方便提升吊掛人員檢修和維護(hù)。罐籠提升運(yùn)行過程中，每次抓捕器動作時，都會使天輪臺上的防墜器中的鋼絲繩伸長一定的長度，或者井底的銅螺栓被拉斷，即給罐籠進(jìn)行了緩沖也保護(hù)了防墜繩如果抓捕繩伸長量過長時，罐籠運(yùn)行過程中抓捕繩擺動量增大，影響提升空間。降低了立井提升的安全系數(shù)，安裝了LCS-C2B型應(yīng)變式負(fù)荷傳感器和控制儀表后，每根抓捕繩拉力大小直接顯示在了顯示儀上，抓捕繩拉力值超過顯示儀上設(shè)置的上下限時，發(fā)出報警，提示應(yīng)該緊固抓捕繩；

3）罐籠防墜器及罐道繩運(yùn)行動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)和監(jiān)測功能：（1）調(diào)節(jié)功能：依據(jù)礦井的參數(shù)計算出每根罐道繩5張緊力的最大安全數(shù)值，調(diào)節(jié)液壓張緊裝置的供油壓力至設(shè)定值，使罐道繩張緊達(dá)到最佳狀態(tài)，確保礦井立井提升罐籠安全運(yùn)行；（2)監(jiān)控功能：罐道繩張緊檢測傳感器和防墜繩檢測傳感器采集的信號輸送至集中控制臺的信號采集端，集中控制臺通過其中的PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)分析判斷。對壓力變送器和監(jiān)測傳感器系統(tǒng)輸送的檢測信號進(jìn)行分析判斷，據(jù)判斷結(jié)果分別控制絞車控制單元和液壓控制箱的運(yùn)行；

4）方便工作人員的檢修與維護(hù)。LCS-C2B型壓力傳感器和PPM-TC1C6-C數(shù)顯控制儀表配合使用，儀表上顯示的壓力值隨時都給維護(hù)人員一個警示信號。如果壓力值超過下限，就說明應(yīng)該緊抓捕繩了。給維護(hù)人員一個提示信號。

4 應(yīng)用效果

1）對防墜器是否動作及罐道繩的張力是否超標(biāo)進(jìn)行實時監(jiān)控，從而避免罐籠提升因誤動作而引起的松繩事故，減少煤礦立井罐籠提升系統(tǒng)的安全隱患；

2）可以針對不同礦井提升罐籠的參數(shù)做實時調(diào)節(jié)，應(yīng)用范圍廣；

3）檢測信號靈敏、性能穩(wěn)定、安裝調(diào)試方便、快捷，便于推廣使用。 立井防墜罐籠運(yùn)行全程監(jiān)測系統(tǒng)在二礦三水平進(jìn)風(fēng)井投入使用以來,運(yùn)行可靠，大大增加了提升運(yùn)行的安全系數(shù)，取得了良好的安全效益。

5 安全效益分析

該研究對由于制動鋼絲繩和罐道鋼絲繩在使用中被破壞而造成事故有著積極的作用，同時對于減輕鋼絲繩檢測人員的勞動強(qiáng)度也有重要的作用，減少人員傷亡和設(shè)備的損傷，從而產(chǎn)生顯著的社會效益。可減少不合理更換鋼絲繩而造成的大量資源浪費(fèi)，提高檢測鋼絲繩的準(zhǔn)確性和速度，提高勞動生產(chǎn)率，從而降低設(shè)備營運(yùn)成本，提高設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益。

項目的完成可以解決目前罐道鋼絲繩張緊自動化程度不高，首次對防墜器的運(yùn)行動態(tài)監(jiān)控，可以大大提高礦井提升機(jī)的安全可靠性。立井防墜罐籠運(yùn)行全程監(jiān)測技術(shù)解決了建井期間臨時立井提升系統(tǒng)所存在的罐籠防墜器誤動作時不能及時發(fā)現(xiàn)而給提升造成的安全隱患，大大提高了建井期間臨時立井提升系統(tǒng)運(yùn)行的安全系數(shù)，具有很好的推廣價值。

[1]礦井提升機(jī)故障處理和技術(shù)改造[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[2]葛世榮.礦井提升機(jī)可靠性技術(shù)[M].中國礦業(yè)大學(xué)，1994.

TD534

A

1674-6708（2011）57-0144-02

陳成偉,主要從事礦井機(jī)電技術(shù)管理工作