對(duì)深井提升系統(tǒng)故障的分析與思考

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都，610023)

1 提升系統(tǒng)布置及事故情況

該事故發(fā)生在電纜豎井開(kāi)挖擴(kuò)挖施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。電纜豎井設(shè)計(jì)斷面為11m×12m，深度約270m，采用導(dǎo)井二次擴(kuò)挖施工方法。導(dǎo)井全斷面擴(kuò)挖采取從上至下的開(kāi)挖方式，井壁支護(hù)緊跟開(kāi)挖進(jìn)行。因支護(hù)材料垂直運(yùn)輸及人員上下通行需要，施工單位設(shè)計(jì)了一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)載物平臺(tái)，并布置了相應(yīng)的提升系統(tǒng)，用于開(kāi)挖支護(hù)施工。

該提升系統(tǒng)主要由4臺(tái)10t國(guó)標(biāo)卷?yè)P(yáng)機(jī)組成，分別布置于豎井四角。單臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼繩長(zhǎng)300m，直徑選用21.5mm的國(guó)標(biāo)鋼繩。設(shè)計(jì)者專門對(duì)載物平臺(tái)進(jìn)行了力學(xué)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，采用工字鋼作為結(jié)構(gòu)件、φ50mm鋼管作為支撐件，竹馬道板作為載物平臺(tái)面板。經(jīng)過(guò)研究和論證，該卷?yè)P(yáng)機(jī)負(fù)載能力及各種鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和鋼繩材料材質(zhì)，均滿足設(shè)計(jì)和使用要求。

通過(guò)對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)的仔細(xì)檢查和了解，存在以下情況：(1)4臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)中1臺(tái)鋼繩斷裂，3臺(tái)鋼繩完好；(2)斷裂鋼繩斷頭較整齊，鋼繩存在環(huán)繞交錯(cuò)現(xiàn)象；(3)鋼繩跑出卷筒(跳槽)，斷裂在卷?yè)P(yáng)機(jī)支架上；(4)事故發(fā)生時(shí)載物平臺(tái)處于上升狀態(tài)，載物平臺(tái)發(fā)生傾斜；(5)載物平臺(tái)空載；(6)4臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)由1名操作工人聯(lián)動(dòng)控制運(yùn)行；(7)井下井上有對(duì)講機(jī)通信聯(lián)系。

2 系統(tǒng)事故原因分析

2.1 四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升速度存在差異

載物平臺(tái)在上升過(guò)程中有傾斜，說(shuō)明四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)的提升速度存在差異。在卷?yè)P(yáng)機(jī)選用的是同規(guī)格型號(hào)，卷筒外形尺寸設(shè)計(jì)完全一致的情況下，可能是電機(jī)的轉(zhuǎn)速存在差異。經(jīng)了解，同一廠家生產(chǎn)的同型號(hào)規(guī)格的電機(jī)轉(zhuǎn)速可能不完全一致，存在一定(極小)的差異。四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速差異，會(huì)導(dǎo)致卷筒上的鋼繩經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間使用產(chǎn)生較大累積差異，導(dǎo)致載物平臺(tái)上升過(guò)程中提升鋼繩長(zhǎng)度不一致，載物平臺(tái)出現(xiàn)傾斜。

2.2 鋼繩存在跑出卷筒的現(xiàn)象

鋼繩被卷斷在卷?yè)P(yáng)機(jī)基礎(chǔ)支架上，說(shuō)明鋼繩有跑出卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的情況。分析原因可能有以下幾種：(1)卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速不一致，其他三臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)速較快時(shí)，第四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼繩上升速度慢于另外三臺(tái)，這時(shí)第四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼繩就會(huì)松動(dòng)，甚至出現(xiàn)鋼繩跑出卷筒的情況；(2)鋼繩未松勁，存在扭力，導(dǎo)致鋼繩跑出卷筒，被卷到卷?yè)P(yáng)機(jī)基礎(chǔ)支架上；(3)操作人員未及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼繩被卷在基礎(chǔ)支架上，致使鋼繩強(qiáng)行在支架上被卷斷，故斷頭較齊；(4)卷?yè)P(yáng)機(jī)未安裝防過(guò)卷裝置(電機(jī)過(guò)流保護(hù)器)，與發(fā)生該次事故有較大關(guān)系。

2.3 鋼繩跑出卷筒時(shí)，操作員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)

四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)分別布置在豎井四角，而操作人員只有一名。雖然1名卷?yè)P(yáng)機(jī)操作員通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制可以達(dá)到運(yùn)行操作要求，但一個(gè)人的視野范圍有限、精力有限，根本不可能同時(shí)觀察到四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)的運(yùn)行情況(豎井?dāng)嗝孑^大)。所以，當(dāng)卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼繩跑出卷筒被卷在支架上時(shí)，操作員未及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

2.4 鋼繩在卷筒中存在交錯(cuò)現(xiàn)象

分析原因是鋼繩沒(méi)有專門的排繩裝置，沒(méi)有給鋼繩卸載(松勁)導(dǎo)致鋼繩排列不整齊、盤繩不均勻，出現(xiàn)鋼繩層間交錯(cuò)和鋼繩之間交錯(cuò)，容易使鋼繩受傷而斷裂。

該鋼繩長(zhǎng)達(dá)300m，卷?yè)P(yáng)機(jī)的容繩量增加，鋼繩越長(zhǎng)，未松勁的情況下產(chǎn)生的扭力越大，越容易使鋼繩跑出卷筒。

2.5 卷筒擋板高度可能不夠

鋼繩使用量較大時(shí)，卷筒鋼繩擋板設(shè)計(jì)高度可能不夠，導(dǎo)致鋼繩跳出卷筒卷在支架上被強(qiáng)行卷斷。

2.6 沒(méi)有設(shè)置監(jiān)控人員

載物平臺(tái)無(wú)監(jiān)控人員，導(dǎo)致載物平臺(tái)發(fā)生異常情況時(shí)未及時(shí)進(jìn)行控制停機(jī)。

3 關(guān)于提升系統(tǒng)運(yùn)用的幾點(diǎn)思考

3.1 針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)在生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的廠家太多、太雜，而且生產(chǎn)技術(shù)水平不一致，或者加工技術(shù)和精度有差異，都有可能導(dǎo)致卷?yè)P(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和提升時(shí)的速度不一致。異步電動(dòng)機(jī)本來(lái)都存在一定的轉(zhuǎn)速差異，要改變這種不同步的情況，卷?yè)P(yáng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)最好使用完全一樣的同步電機(jī)，相關(guān)零部件最好購(gòu)買精度較高的同一廠家生產(chǎn)、同一批次的國(guó)標(biāo)正規(guī)產(chǎn)品。

3.2 在卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，1名操作人員無(wú)法監(jiān)視多臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)行，建議修建專門的運(yùn)行監(jiān)控臺(tái)，設(shè)置監(jiān)控人員，便于操作和觀察運(yùn)行情況。

3.3 卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼繩排列不均勻，有交錯(cuò)現(xiàn)象，建議安裝專業(yè)合格的排繩裝置，使其在鋼繩自身不帶力的情況下可以排列均勻，不會(huì)發(fā)生交錯(cuò)損傷鋼繩及跳槽的情況。

3.4 在安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼繩時(shí)，要求給鋼繩卸載(松勁)，尤其是鋼繩使用長(zhǎng)度越長(zhǎng)時(shí)越要卸載，使鋼繩在無(wú)扭力的情況下能均勻地排列在卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒上。這樣，鋼繩才不會(huì)因?yàn)榕ちΦ淖饔枚艹鼍硗?跳槽)、出現(xiàn)鋼繩之間交錯(cuò)、層間交錯(cuò)的情況，保證了鋼繩不受損傷，也不會(huì)跑出卷筒被絞斷導(dǎo)致事故發(fā)生。

3.5 卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷筒應(yīng)該按照使用方的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)優(yōu)化，在保證使用方容繩量的情況下，保證鋼繩依次排列不跑出卷筒，加裝限繩裝置避免發(fā)生跳槽現(xiàn)象。

3.6 在卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)上加裝電機(jī)過(guò)流保護(hù)裝置，使電機(jī)在超負(fù)荷的情況下自動(dòng)停機(jī)，不會(huì)發(fā)生電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行而卷斷鋼絲繩的現(xiàn)象。

3.7 在載物平臺(tái)上加裝防傾斜裝置，通過(guò)水平儀控制加裝光電感應(yīng)制作成防傾斜裝置，使載物平臺(tái)在發(fā)生傾斜的情況下，使電機(jī)工作或者停止工作，確保載物平臺(tái)始終在平衡的狀態(tài)下運(yùn)行。

4 深井提升系統(tǒng)施工運(yùn)用建議

4.1 在深井施工中使用卷?yè)P(yáng)機(jī)，保證操作員、通信員及安全員之間的通信暢通非常重要。深井開(kāi)挖施工能見(jiàn)度非常低，必須用無(wú)線電通訊方式保證操作員和信號(hào)員之間的通訊暢通，在發(fā)生事故時(shí)能及時(shí)阻止或處理。在常用的無(wú)線電通訊中，選擇性能良好的對(duì)講機(jī)，備用有線電話加警示電鈴或者其他警示信號(hào)(手電筒或者敲鐘)，隨時(shí)保證信號(hào)員和操作員的通訊。

4.2 卷?yè)P(yáng)機(jī)使用和維修人員的專業(yè)技術(shù)技能有待提高，聯(lián)動(dòng)控制多臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)同時(shí)動(dòng)作的操作技術(shù)要十分熟練；要加強(qiáng)操作人員相關(guān)知識(shí)的培訓(xùn)并取得相應(yīng)的操作證；操作人員應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，尤其是變速箱和其它轉(zhuǎn)動(dòng)

部件的維護(hù)和保養(yǎng)。

4.3 針對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升系統(tǒng)建立豎向軌道，采用雙軌或者四軌的方式運(yùn)行；或利用電梯工作原理運(yùn)行提升系統(tǒng)，加裝軌道限位及安全防墜裝置，參照電梯設(shè)計(jì)以滿足運(yùn)行提升系統(tǒng)的安全要求及載物重量要求。

4.4 本提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用一臺(tái)或者兩臺(tái)大功率卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)的方式，給其他三臺(tái)或者兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)提供動(dòng)力，機(jī)械傳動(dòng)可以通過(guò)加工精度控制誤差，使提升機(jī)構(gòu)能夠保持以同樣的提升速度上升或者下降。

4.5 減少提升系統(tǒng)鋼繩使用數(shù)量，采用一根符合承載設(shè)計(jì)能力的鋼繩作為主提升繩，另加一根安全保護(hù)鋼繩(但長(zhǎng)度不變)，避免載物平臺(tái)發(fā)生傾斜導(dǎo)致安全事故發(fā)生。

4.6 卷?yè)P(yáng)機(jī)投入使用前，加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵部位的檢查；安裝和運(yùn)行關(guān)鍵環(huán)節(jié)全程狠抓安全檢查、監(jiān)控；同時(shí)，注重提高卷?xiàng)顧C(jī)使用人員的技術(shù)水平，特種設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用相關(guān)各方應(yīng)嚴(yán)格按照特種設(shè)備管理法進(jìn)行相關(guān)管理。