鋼帶式立井提升過卷過放緩沖裝置設(shè)計

鄭海濤

【摘要】本文分析了提升機(jī)運(yùn)行中存在的問題，研究了新型過卷過放緩沖裝置。

【關(guān)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(jī)是采礦作業(yè)用來運(yùn)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(jī)械安全閉鎖保護(hù)技術(shù)的重要性愈加重要。目前在提升機(jī)的控制、制動等環(huán)節(jié)設(shè)置有多道電器控制及機(jī)械制動保護(hù)裝置，其技術(shù)也日臻完善，但由于操作失誤，制動環(huán)節(jié)機(jī)械故障及電器、電路等方面的原因，過卷事故的發(fā)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(chǎn)。

鑒于提升機(jī)高速過卷事故屢屢發(fā)生，《煤礦安全規(guī)程》第396條規(guī)定“在提升速度大于3m／s的提升系統(tǒng)內(nèi)必須設(shè)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(dǎo)向輪或摩擦輪；托罐裝置必須能夠?qū)⒆矒舴雷擦汉笤傧侣涞娜萜骰蚺渲赝凶?，并使其下落的距離不超過0.5m”。第397條規(guī)定：“在過卷高度或過放距離內(nèi)，必須安設(shè)楔彤罐道或其他類型的緩沖裝置”。

為深刻汲取煤礦因?yàn)檫^卷、過放、斷繩墜罐、礅罐之類重大事故教訓(xùn)，確保我礦提升系統(tǒng)可靠性、掌握過卷過放制動機(jī)理的基礎(chǔ)上，研究過卷過放緩沖裝置，可以有效避免了提升機(jī)重大惡性事故的發(fā)生，提高我礦提升機(jī)的運(yùn)行安全性，提升我礦安全生產(chǎn)效率。

2過卷過放緩沖裝置優(yōu)越性

該裝置的主要優(yōu)點(diǎn)在于利用金屬材料的塑性變形實(shí)現(xiàn)吸能緩沖，其制動特性不受環(huán)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(jī)械機(jī)構(gòu)強(qiáng)制保證，動力源自提升容器的運(yùn)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(yùn)動，無論容器在制動行程中任何一點(diǎn)停止運(yùn)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(fā)生作用后復(fù)原簡單，可重復(fù)使用，無需日常維護(hù)。

（1）制動性能長期保持穩(wěn)定，不像摩擦制動易受環(huán)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(shè)計的制動力穩(wěn)定不變，摩擦制動只適用經(jīng)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(wěn)安全。

（4）單位時間內(nèi)吸收的動能遠(yuǎn)高于國內(nèi)外其他同類設(shè)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(qiáng)。

（8）可以重復(fù)使用。

（9）采用罐道式布置實(shí)現(xiàn)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(shè)計原則

（1）采用塑性好的鋼帶實(shí)現(xiàn)吸能緩沖；

（2）采用中空柱狀機(jī)架固定鋼帶，具有良好的外部傳力性能；

（3）采用運(yùn)動壓輥組實(shí)現(xiàn)鋼帶的連續(xù)變形來緩沖；

（4）采用隨過卷容器運(yùn)動的橫梁挑空心滑柱的結(jié)構(gòu)，滑柱作為重要運(yùn)動構(gòu)件如壓輥組及逆止機(jī)構(gòu)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(chǎn)生相對運(yùn)動以達(dá)到控制鋼帶變形量大小，實(shí)現(xiàn)逐步加載的目的；

（6）采用螺桿連接叉加蝶形彈簧組聯(lián)接鋼帶之上端，實(shí)現(xiàn)鋼帶制動初始階段“S”形變形所需補(bǔ)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(tài)，也使事故后鋼帶伸長時可以調(diào)節(jié)；

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

4設(shè)計方案

綜合我礦3個井筒的實(shí)際情況，設(shè)計了相應(yīng)的安裝方案，以主井為例，具體方案、參數(shù)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(xiàn)狀：無緩沖托罐裝置，不符合《煤炭安全規(guī)程》第396、397條要求。

提升系統(tǒng)參數(shù)：單繩纏繞式提升機(jī)，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(qiáng)度薄弱，需加固。井底無安裝條件

設(shè)計方案：井口：設(shè)計制動力220KN,2點(diǎn)制動，設(shè)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(hù)裝置能夠有效提高礦山立井提升系統(tǒng)的安全，避免惡性過卷、墜罐事故的發(fā)生，維護(hù)礦井生產(chǎn)的正常運(yùn)行，保證提升設(shè)施的安全、正常運(yùn)行。更重要的，能夠保障生產(chǎn)人員的生命安全免受傷害。

6結(jié)論

采用摩擦式的緩沖裝置；立井提升多功能過卷保護(hù)裝置，是針對國內(nèi)外原有一些產(chǎn)品存在的缺陷而開發(fā)的，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)利用鋼帶的塑性變形吸能緩沖。

其制動特性的穩(wěn)定性、防反向下滑、墜落的可靠性、逐步加載的平穩(wěn)性以及分散載荷、加固井架等特性遠(yuǎn)優(yōu)于原有同類產(chǎn)品，達(dá)到國際先進(jìn)水平。它通過將提升系統(tǒng)的動能轉(zhuǎn)化成金屬材料的內(nèi)能變化實(shí)現(xiàn)吸能緩沖，因而避免了國內(nèi)摩擦制動將提升系統(tǒng)動能轉(zhuǎn)化成熱能這一方式存在的重大安全隱患。

該項(xiàng)技術(shù)和裝備至少在四個方面優(yōu)于國外現(xiàn)有的同類產(chǎn)品。其一是，實(shí)現(xiàn)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(jī)構(gòu)由提升容器的運(yùn)動直接驅(qū)動，可靠性高，而其它同類產(chǎn)品均采用彈簧力驅(qū)動。其三是，使井架或（套架）受力由單層集中載荷變?yōu)槎鄬臃稚⑤d荷，并且能起到加固井架的作用，節(jié)省加固井架的費(fèi)用，提高安全性，特別適應(yīng)老井改造。其四是，吸能鋼帶實(shí)現(xiàn)重復(fù)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(shù)，不僅能將大型提升容器平穩(wěn)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(jié)構(gòu)形式是無法做到這一點(diǎn)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(xiàn)】

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

［責(zé)任編輯：曹明明］