煤礦斜巷軌道運輸保險繩設(shè)置型式探討

廖振國

(開灤(集團)有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000)

煤礦斜巷軌道運輸過程中發(fā)生斷鏈、脫鉤跑車是煤礦斜巷軌道運輸事故中危害最大的事故[1]，占斜巷提升運輸事故的16.7%。根據(jù)開灤煤業(yè)公司成立以來(2002年10月)的斜巷跑車事故統(tǒng)計分析，斜巷軌道運輸發(fā)生跑車事故幾乎30%都與保險繩使用情況有關(guān)，而保險繩設(shè)置的性能優(yōu)劣是員工使用保險繩的關(guān)鍵，正確設(shè)置、規(guī)范使用保險繩[2]是防止斜巷軌道運輸跑車事故最有效的措施之一?！睹旱V安全規(guī)程》[3]第四百一十六條第(六)款規(guī)定：“傾斜井巷運輸時，礦車之間的連接、礦車與鋼絲繩之間的連接，必須使用不能自行脫落的連接裝置，并加裝保險繩”。原國家安全監(jiān)管總局、國家煤礦安全監(jiān)察局《關(guān)于加強煤礦機電運輸安全管理工作的通知》(安監(jiān)總煤行[2008]175號)[4]文件中也提出“斜井提升連接裝置要可靠，必須裝設(shè)保險繩”。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求斜巷軌道運輸必須加設(shè)保險繩，但對保險繩的具體設(shè)置卻沒有更多的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。開灤集團公司《小絞車司機安全技術(shù)操作規(guī)程》也僅僅提出了“保險繩繩徑不得小于主繩繩徑”這一點要求，各煤礦沒有更多的標(biāo)準(zhǔn)要求可以借鑒，于是出現(xiàn)了多種多樣、形式各異的保險繩，也曾多次出現(xiàn)設(shè)置不合理現(xiàn)象、現(xiàn)場操作不使用保險繩等問題。為規(guī)范管理斜巷提升運輸保險繩的設(shè)置、使用，開灤集團煤業(yè)分公司開展了輔助運輸專治理活動，對斜巷提升運輸保險繩進行了統(tǒng)一規(guī)范要求。

1 概 述

在斜巷軌道運輸過程中，當(dāng)車輛因脫鉤、兩車或車與鋼絲繩頭之間竄銷、連接裝置斷裂時，保險繩將失去連接的車輛兜住，防止發(fā)生跑車事故。1991年4月21日四點班林南倉礦西一軌道上山斜巷從一中石門往下坡頭提運5t蓄電池機車時，因連接蓄電池機車沒有使用防脫銷子，在斜巷軌道山一中石門口以下50m發(fā)生竄銷子跑車，絞車司機發(fā)現(xiàn)電流突然變化異常后減速停車，并通知信號把鉤工到現(xiàn)場查看，發(fā)現(xiàn)蓄電池機車與繩頭車的連接銷子竄出，蓄電池機車發(fā)生了跑車，但被保險繩兜住了，蓄電池機車、繩頭車均發(fā)生落轍，跑車事故現(xiàn)場如圖1所示。

圖1 跑車事故現(xiàn)場示意圖

2 保險繩的設(shè)置

2.1 保險繩的型式

1)保險繩一般有單繩式和環(huán)繩式兩種型式。單繩式保險繩的一端卡接在主鋼絲繩上，另一端做成繩扣，用插銷與礦車尾部相連接。該保險繩必須搭在或固定在礦車上部車體上，確保保險繩固定牢固可靠[5]，防止在運輸途中滑落到側(cè)面，如圖2(a)所示。環(huán)繩式保險繩就是將保險繩圍成環(huán)狀繩圈套在礦車兩側(cè)面，兜在礦車端面，并穿過礦車尾部連接裝置內(nèi)，插好銷子捌住，如圖2(b)所示。

圖2 保險繩拴掛示意圖

2)單繩式保險繩優(yōu)點是便于現(xiàn)場工作人員操作；缺點是容易滑落。環(huán)繩式保險繩優(yōu)點是雙繩，承受沖擊力加倍；缺點是不便于工人操作，繩在車外側(cè)超寬，容易被巷道中的物體刮蹭，而需要設(shè)置固定鋼絲繩的裝置。

2.2 保險繩適用范圍

單繩式保險繩設(shè)置簡單，操作方便，適用范圍較廣；環(huán)繩式保險繩使用地點要求斜巷車輛兩側(cè)巷道寬敞，車輛與兩側(cè)管線間距較大地點。環(huán)繩式保險繩也可以使用在主提升鋼絲繩繩徑較粗，保險繩繩徑相對較細的場所。

2.3 保險繩與主繩的連接方式

單繩式保險繩一端通過繩卡固定在主鉤頭后端不小于600mm處，保險繩繩頭制作與主提鋼絲繩制作標(biāo)準(zhǔn)一樣?？ń影凑铡朵摻z繩夾》(GB 5976—2006)[6]標(biāo)準(zhǔn)，繩夾間距為鋼絲繩直徑的6～7倍，保險繩與鋼絲繩連接使用標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩夾的數(shù)量至少3個，具體數(shù)量根據(jù)繩的直徑確定，見表1。

表1 鋼絲繩夾數(shù)量要求

插接按照《鋼絲繩吊索、插編索扣》(GB/T16271—2009)[7]標(biāo)準(zhǔn)，對于折回式插編，每一股應(yīng)至少穿插五次，并且五次中至少有3次為整股穿插；對于對插式插編，不應(yīng)小于3次插編。為此，規(guī)定插接長度一般為鋼絲繩直徑的20倍(或插接長度應(yīng)不小于300mm)。單繩式保險繩卡接與插接樣式如圖3所示。

圖3 單繩式保險繩卡接與插接樣式(mm)

環(huán)繩式保險繩與主鋼絲繩的連接是分開式的，通過專用卸扣與主鋼絲繩連接。具體設(shè)置如圖4所示。在主鋼絲繩鉤頭后端不小于600mm處卡接一個連接保險繩的繩扣，該繩扣直徑不小于主繩繩徑。保險繩兜住所要提升的車輛，兩端折回利用專用卸扣與卡接在主繩上的保險繩扣連接。

圖4 環(huán)繩式保險繩連接方式(mm)

2.4 保險繩繩徑的選擇

根據(jù)保險繩在預(yù)防斷鏈、脫鉤跑車事故中的作用，結(jié)合《煤礦安全規(guī)程》解讀(2016版)[8]，關(guān)于斜巷軌道運輸保險繩安全系數(shù)的推薦值和目前公司各礦井保險繩實際設(shè)置情況，公司規(guī)定斜巷保險繩的安全系數(shù)不得小于4。煤礦斜巷提升運輸保險繩一般情況下選擇主繩規(guī)格相同的鋼絲繩(一般選用6×19+FC型號)[9]，鋼絲繩繩徑在?18.5mm以下時，選擇與主繩繩徑一樣；鋼絲繩繩徑在?18.5～24.5mm之間時，選擇繩徑?18.5mm；鋼絲繩繩徑在?28mm及以上時，選擇繩徑?21.5mm，保險繩繩徑設(shè)置要求見表2。如果保險繩安全系數(shù)達不到要求，應(yīng)選擇環(huán)繩式保險繩，環(huán)繩式相當(dāng)于保險繩雙用，安全系數(shù)增加。

表2 保險繩繩徑設(shè)置要求

2.5 保險繩的長度

保險繩長度應(yīng)為略大于一次提升串車的長度，如圖5所示，保險繩長度應(yīng)按式(1)簡單計算求得。

式中，l為保險繩長度，m；l1為串車長度，m；l2為保險繩在主繩上的起點至連接裝置的距離，m；l3為保險繩尾與串車尾部之間的長度，約等于h1，m；h1為保險繩與車輛連接點水平線至礦車上沿的距離，m。

圖5 保險繩長度計算示意圖

因l3=h1，式(1)簡化為：

因保險繩剛性強、柔性差、易打卷，現(xiàn)場操作不容易拉直，實際保險繩設(shè)置長度應(yīng)在計算得出的長度l的基礎(chǔ)上增加300mm。

3 保險繩設(shè)置應(yīng)注意的幾個問題

3.1 保險繩繩徑選擇過粗的問題

保險繩繩徑在選擇的時候常常沒有考慮到斜巷軌道運輸日常提升載重量的實際情況，常想當(dāng)然地在操作規(guī)程、作業(yè)規(guī)程中規(guī)定“保險繩的繩徑不得小于主繩繩徑”，由此，造成保險繩繩徑設(shè)置過粗，鋼絲繩的柔韌性差，員工的操作難度加大，出現(xiàn)了員工在日常工作中不使用保險繩的現(xiàn)象。在實際操作過程中，如果主提升鋼絲繩繩徑達到24.5mm時，鋼絲繩[10]柔性很差，非常不容易回彎，員工掛鉤操作非常不方加便，一個人根本操作不了，兩個人操作也非常麻煩費事，于是就會發(fā)生現(xiàn)場規(guī)程不落實的現(xiàn)象。林南倉礦-500暗斜井最大傾角21°，最大提升車數(shù)2輛，軌道運輸作業(yè)使用?24.5mm的6×19鋼絲繩，保險繩也使用該繩。2000年4月23日夜班就發(fā)生了一起因未掛保險繩而造成的跑車事故。事故原因是未使用保險繩，礦車銷子防脫擋失效，軌道質(zhì)量差，車輛通過軌道節(jié)顛簸而竄銷子跑車。經(jīng)過調(diào)查走訪和事故原因分析，員工普遍反映保險繩太硬日常操作非常不方便。后經(jīng)技術(shù)人員測算，該繩是為提升最大載重量綜采大件而設(shè)計的鋼絲繩[11]，日常提升量遠達不到大件重量。于是就對該保險繩進行了重新設(shè)計，日常提升物料、煤矸時采用單繩式保險繩，保險繩徑為?18.5mm的6×19鋼絲繩；如果需要提升綜采大件時，單位則更換使用繩徑為?18.5mm的6×19環(huán)繩式鋼絲繩，繩徑雖然不變，但由于方式改變(其實相當(dāng)于保險繩雙著使用)安全系數(shù)增加。因此，認(rèn)為 “保險繩繩徑必須和主提升鋼絲繩規(guī)格相同”、“保險繩的繩徑不得小于牽引鋼絲繩的繩徑繩”的說法是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，上述說法在繩徑?21.5mm以下時是可行的，當(dāng)鋼絲繩徑超過?21.5mm以上時，應(yīng)使用軟絲鋼絲繩(6×37)[12]或更改保險繩設(shè)置方式，可以選擇繩徑較小的環(huán)繩式鋼絲繩，只要安全系數(shù)符合要求即可。

3.2 保險繩設(shè)置過長問題

斜巷斷鏈、脫鉤跑車前，保險繩與車輛一起以速度V1勻速運動，保險繩不受力。發(fā)生斷鏈、脫鉤跑車時，所跑車輛進行自由減速運動，速度降為V2，經(jīng)過一段距離(保險繩與所保護車輛長度差值)后，保險繩能夠兜住所跑車輛。在保險繩兜住車輛的瞬間，保險繩受到車輛沖擊力。根據(jù)任中全[13]提升系統(tǒng)斷繩沖擊力的分析，保險繩的沖擊力[14]與保險繩與所保護車輛的長度差有關(guān)，如果保險繩設(shè)置過長，長度差△L值越大，保險繩所受沖擊力越大。為使保險繩破斷力能夠抵抗跑車對其的沖擊力，而不發(fā)生折斷，在《煤礦安全規(guī)程》解讀(2016版)安全系數(shù)推薦值2的基礎(chǔ)上，要求保險繩安全系數(shù)不小于4，確保安全系數(shù)滿足要求。

3.3 保險繩與主繩沒有直接連接問題

保險繩與主鋼絲繩直接連接才能有效起到將竄銷、脫鉤的車輛兜住的目的。有的單位將保險繩頭與主繩頭一起拴掛在礦車連接裝置內(nèi)，用同一個銷子固定是不合理的。一旦發(fā)生竄銷脫鉤現(xiàn)象，保險繩將會和主繩頭一起與礦車脫離，起不到將所跑礦車兜住的作用[15]。

4 結(jié) 語

開灤集團煤業(yè)分公司在斜巷軌道運輸治理專項整頓中對斜巷軌道運輸保險繩的設(shè)置進行了有益研究探索，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)要求，采用單繩式保險繩，保險繩在主提鋼絲繩連接繩頭以上位置采用繩夾連接，保險繩安全系數(shù)至少不小于4，保險繩長度在計算值l的基礎(chǔ)上富余量不超過300mm。保險繩的規(guī)范設(shè)置及使用，充分發(fā)揮了保險繩在斜巷軌道運輸中的作用，有效避免了斜巷軌道運輸跑車事故。