盧軍峰

( 河北省唐山開(kāi)灤趙各莊礦業(yè)有限公司瓦斯抽采區(qū)，河北 唐山 063101)

1 礦用提升設(shè)備制動(dòng)過(guò)程中的主要安全問(wèn)題

礦用提升機(jī)是一種集液壓、電力、機(jī)械于一體的大型設(shè)備系統(tǒng)，作為礦山作業(yè)過(guò)程中必備的生產(chǎn)工具，提升機(jī)擔(dān)負(fù)著輸送煤炭、礦石、煤矸石，以及提運(yùn)生產(chǎn)設(shè)備、人員、物料等一系列功能，是礦山生產(chǎn)的關(guān)鍵性設(shè)備。一旦提升機(jī)出現(xiàn)安全問(wèn)題，輕則停工影響生產(chǎn)進(jìn)度和效益，重則可能造成不可估量的人身傷亡好財(cái)產(chǎn)損失。隨著近年來(lái)國(guó)家和煤炭行業(yè)對(duì)礦山生產(chǎn)安全重視程度的提高，提升系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題也越來(lái)越得到礦山企業(yè)的關(guān)注。

目前我國(guó)廣泛應(yīng)用的提升系統(tǒng)多由提升鋼絲繩、提升容器、減速器、滾筒、拖動(dòng)電機(jī)、電控設(shè)備以及制動(dòng)裝置等組成。研究顯示，提升機(jī)故障主要表現(xiàn)在設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的過(guò)卷、滑動(dòng)、斷繩以及制動(dòng)失效等問(wèn)題，其中安全制動(dòng)失效對(duì)生產(chǎn)安全的影響最大，一旦制動(dòng)問(wèn)題發(fā)生，常常會(huì)導(dǎo)致較嚴(yán)重的安全事故。通過(guò)對(duì)已知事故現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查分析，可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致提升機(jī)制動(dòng)失效的因素非常多，如設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題、外部環(huán)境干擾、操作管理不當(dāng)?shù)?，而如果在早期就采取有針?duì)性的措施予以預(yù)防，就能在很大程度上降低甚至完全避免故障發(fā)生的可能性。而要采取合理的預(yù)防措施，首先要掌握提升設(shè)備制動(dòng)過(guò)程的工作原理及其影響因素，并在此基礎(chǔ)上科學(xué)改進(jìn)設(shè)備性能、規(guī)范操作制度，最終實(shí)現(xiàn)提升設(shè)備運(yùn)行和制動(dòng)的穩(wěn)定性。

2 斜井提升機(jī)的安全制動(dòng)過(guò)程及其影響因素

2.1 制動(dòng)減速過(guò)程中的各影響因素分析

提升設(shè)備運(yùn)行中若出現(xiàn)異常情況，電控系統(tǒng)的安全保護(hù)電路將在急停拖動(dòng)電機(jī)電源的同時(shí)，讓制動(dòng)系統(tǒng)抱閘。由于在制動(dòng)開(kāi)始之前，提升機(jī)可能處于較高的運(yùn)行速度，變位質(zhì)量的慣性作用將使系統(tǒng)具有相當(dāng)大的動(dòng)能，這時(shí)就要求制動(dòng)器以一個(gè)適當(dāng)?shù)恼龎毫Π搭A(yù)定的反應(yīng)速度抱閘。一旦抱閘動(dòng)作不當(dāng)，減速度過(guò)大，即會(huì)導(dǎo)致繩端載荷對(duì)提升鋼絲繩的沖擊力過(guò)大，造成斷繩等事故的發(fā)生，因此必須對(duì)斜井提升制動(dòng)的減速度進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范，首先，提升鋼絲繩繩端載荷在重力作用下的自然減速度ac（m/s2）與斜井的傾角有關(guān)θ（°），即：

其中g(shù)為重力加速度，f為繩端載荷運(yùn)行阻力系數(shù)（0.01＜f＜0.015）。

而在保險(xiǎn)閘發(fā)生作用時(shí)，全部機(jī)械的減速度必須符合：上提重載azs≤ac，下放重載azx在θ<15°時(shí)，應(yīng)≥0.75，而在15°≤θ≤30°時(shí)，azx則應(yīng)≥0.3ac。此外，制動(dòng)力矩對(duì)最大靜荷重的旋轉(zhuǎn)力矩之比，即制動(dòng)力矩倍數(shù)K應(yīng)≥3。

上提重載和下放重載還與制動(dòng)力矩Mz、慣性力矩mR、靜阻力距Mj等參數(shù)有關(guān)。

且Mz=KMj，Mj=FcR

其中Fc為提升系統(tǒng)最大靜張力差，R為絞筒半徑，變?yōu)橘|(zhì)量m對(duì)于給定的提升系統(tǒng)為一定值。

設(shè)質(zhì)量模數(shù) z=m/Fc，并聯(lián)立式（1）、（2）、（3）可發(fā)現(xiàn)K按煤礦操作規(guī)程取值時(shí)，z是θ的函數(shù)，且有：

提升機(jī)緊急制動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力矩不能大于鋼絲繩和摩擦輪之間的摩擦力矩，否則將發(fā)生滑動(dòng)現(xiàn)象，必須采用二級(jí)制動(dòng)。所謂二級(jí)制動(dòng)，就是在緊急制動(dòng)時(shí)，首先施加第一級(jí)制動(dòng)力矩，使制動(dòng)減速度≥1.5m/s2，待提升速度降低到零時(shí)，再施加第二級(jí)制動(dòng)力矩，即最大制動(dòng)力矩。設(shè)計(jì)中，則應(yīng)根據(jù)礦井的具體條件整定K上和K下，第一級(jí)制動(dòng)力矩倍數(shù)按(6)式整定，第二級(jí)制動(dòng)力矩倍數(shù)取K≥3，這樣既滿足了安全要求，又能保證在提升過(guò)程不出現(xiàn)松繩問(wèn)題。在下放重載時(shí)，要有足夠的制動(dòng)力矩保證安全制動(dòng)減速度azx≥0.75 m/s2，以防容器滑行距離過(guò)長(zhǎng)。

2.2 影響因素的測(cè)試與調(diào)整

由上述算式可知，提升系統(tǒng)給定且斜井傾角一定時(shí)，制動(dòng)力矩就成為了提升設(shè)備可靠性的最重要影響因素。因此，作業(yè)中應(yīng)對(duì)提升設(shè)備進(jìn)行定期測(cè)試，確保制動(dòng)力矩符合安全要求。測(cè)試時(shí)應(yīng)先使鋼絲繩處于無(wú)任何外力作用的狀態(tài)，將拉力傳感器與拉力計(jì)及提升設(shè)備安全性能測(cè)試儀連接，并關(guān)閉須檢測(cè)的盤形閘的閥門，打開(kāi)其他閥門，然后逐漸施加并增大拉力，直到滾筒略有移動(dòng)。各盤形閘分別測(cè)試完畢后求和即是該設(shè)備盤形閘的全部制動(dòng)力矩。當(dāng)制動(dòng)力矩不能滿足安全規(guī)程的要求時(shí)，應(yīng)找到具體原因，如：閘瓦接觸面積不夠、閘瓦蝶形彈簧疲勞、制動(dòng)閘的閘瓦間隙過(guò)大、工作油壓太低、殘壓超標(biāo)等，通過(guò)解決上述問(wèn)題，可以調(diào)整制動(dòng)力矩重回最佳工作狀態(tài)。

此外，工作中還應(yīng)對(duì)其他制動(dòng)影響因素進(jìn)行監(jiān)控和及時(shí)的調(diào)整，以減速度為例，當(dāng)發(fā)現(xiàn)緊急制動(dòng)過(guò)程中減速度出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可首先考慮下列原因：電控系統(tǒng)中二級(jí)制動(dòng)時(shí)間調(diào)節(jié)不合理、工作油壓太低、殘壓超標(biāo)、盤閘制動(dòng)力不夠等，并通過(guò)解決這些問(wèn)題將制動(dòng)減速度控制在安全規(guī)程要求內(nèi)。

3 現(xiàn)代提升制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展

近年來(lái)，高可靠性的液壓裝置、恒減速液壓制動(dòng)系統(tǒng)等的應(yīng)用都得到了較好的效果，系統(tǒng)調(diào)壓功能的改善，多路回油保護(hù)、殘壓保護(hù)、電磁閥故障檢測(cè)以及可編程控制器（PLC）控制技術(shù)的開(kāi)發(fā)及推廣，都為增強(qiáng)礦用提升設(shè)備的制動(dòng)安全性提供了有力的技術(shù)支持。相信隨著變頻調(diào)速、可調(diào)閘回路控制等技術(shù)的不斷改進(jìn)，礦用提升系統(tǒng)的可靠性和高效性還將得到更進(jìn)一步的發(fā)展和提高。

[1] 唐國(guó)祥, 武文輝, 王有益主編.礦井提升機(jī)故障處理和技術(shù)改造[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[2]張長(zhǎng)青, 田菊鴿, 李玉新. 礦井提升設(shè)備安全制動(dòng)的因素分析[J]. 地質(zhì)勘探安全,2000(02).

[3]中華人民共和國(guó)建設(shè)部. GB 50215—2005,煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所組織中國(guó)計(jì)劃出版社, 2009 （09）.

[4]林泓,煤礦在用纏繞式提升機(jī)和提升絞車制動(dòng)力測(cè)試方法的研究[J]. 能源與環(huán)境,2010(04).