栗 帥

(山西潞安集團(tuán))

隨著煤礦物料、設(shè)備及人員運(yùn)輸量的不斷增加，運(yùn)輸系統(tǒng)成為能否實(shí)現(xiàn)礦井安全、高效、高產(chǎn)目標(biāo)的重要因素之一，是否具有先進(jìn)的輔助運(yùn)輸設(shè)備也成為評(píng)價(jià)煤礦現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。井下輔助運(yùn)輸能力與煤礦實(shí)際生產(chǎn)效率直接掛鉤，大力發(fā)展礦用輔助運(yùn)輸設(shè)備是煤炭工業(yè)的重要保障。

當(dāng)前煤礦井下主要人員輸送裝置為有軌道機(jī)車、單軌吊車、鋼絲繩牽引卡軌車、架空乘人裝置等[1]，部分老舊礦井仍以小電瓶車、小絞車為主，已不符合目前發(fā)展要求。本文通過闡述煤礦井下架空乘人裝置的發(fā)展，探討架空乘人裝置常見故障和預(yù)防措施，以促進(jìn)其安全、高效工作。

1 發(fā)展概況

我國的煤礦井下架空乘人裝置出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代中期，70—80年代逐步在主要煤礦井下開始推廣使用[2]。根據(jù)技術(shù)特性，架空乘人裝置可以明顯地劃分為3個(gè)大階段，見圖1。

圖1 架空乘人裝置發(fā)展3大階段

(1)老式猴車階段。該階段架空乘人裝置被稱為老式猴車，以最早的山東淄博煤礦為例，老式猴車都由礦井自行設(shè)計(jì)，設(shè)備、結(jié)構(gòu)都不統(tǒng)一，當(dāng)時(shí)國家也未對(duì)這類設(shè)備制定專門的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。受設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)影響，老式猴車壽命短、維護(hù)困難，并存在各種安全隱患。

(2)第1代架空乘人裝置。本世紀(jì)初架空乘人裝置開始由交流電機(jī)傳動(dòng)，通過加裝安全保護(hù)裝置等一系列技術(shù)手段提高設(shè)備安全性能，并由專業(yè)設(shè)備廠商規(guī)范化生產(chǎn)。該階段架空乘人裝置主要特點(diǎn)是其驅(qū)動(dòng)方式以機(jī)械化驅(qū)動(dòng)方式為主，存在機(jī)械化傳動(dòng)裝置體積小、故障率低的問題。

(3)第2代架空乘人裝置。2008年后架空承人裝置驅(qū)動(dòng)方式逐步改為液壓式驅(qū)動(dòng)，裝置可實(shí)現(xiàn)液壓傳動(dòng)、液壓制動(dòng)和液壓張緊，可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟停車和無級(jí)變速。

2 常見故障與治理措施

架空乘人裝置發(fā)展至今技術(shù)整體較為成熟，重大安全事故基本沒有發(fā)生，但仍不可避免地發(fā)生機(jī)械故障構(gòu)成事故隱患[3]。因此歸納總結(jié)架空乘人裝置的常見故障，有針對(duì)性地采取有效措施進(jìn)行治理，對(duì)于避免故障發(fā)生具有積極作用。

(1)鋼絲繩斷絲。架空乘人裝置長期運(yùn)行沒及時(shí)更換鋼絲繩，導(dǎo)致鋼絲繩超出疲勞極限產(chǎn)生斷絲，或運(yùn)輸過程負(fù)載過重超出鋼絲繩承載限度發(fā)生斷絲，或固定抱索器長期與鋼絲繩非正常接觸導(dǎo)致鋼絲繩局部應(yīng)力過大，最終導(dǎo)則鋼絲繩斷絲，降低鋼絲繩強(qiáng)度，存在安全隱患。

治理措施：定期檢查定期更換，及時(shí)更正固定抱索器的安裝位置，控制線路負(fù)荷，禁止超負(fù)荷運(yùn)行。

(2)鋼絲繩自旋。鋼絲繩因所受扭力不均衡、打滑等，引發(fā)鋼絲繩運(yùn)行方向變化，產(chǎn)生自旋，影響吊椅平穩(wěn)，增加掉繩事故發(fā)生率。

治理措施：注意托繩輪重心與鋼絲繩是否重合，保證軸心位置與鋼絲繩垂直；安裝抱索器及吊椅應(yīng)注意安裝順序，抱索器調(diào)平后安裝吊椅，將吊椅重心與繩索重心調(diào)平。

(3)鋼絲繩脫落。托繩輪軸安裝位置傾斜導(dǎo)致鋼絲繩從傾斜的輪襯處脫出，托繩輪松動(dòng)導(dǎo)致偏離鋼絲繩中心位置，壓繩輪與鋼絲繩間隙過大起不到阻攔作用，驅(qū)動(dòng)輪磨損等導(dǎo)致輪襯易打滑、脫出，都可能造成鋼絲繩脫落。

治理措施：及時(shí)調(diào)整托繩輪和壓繩輪，及時(shí)更換磨損輪襯，安裝專用的防脫繩裝置。

(4)抱索器打滑。抱索器松動(dòng)、打滑導(dǎo)致無法提高足夠的抱緊力固定吊椅，吊椅可能滑動(dòng)，間距縮小甚至出現(xiàn)多個(gè)吊椅直接擠壓在一起的現(xiàn)象，還可能導(dǎo)致吊椅脫落。

治理措施：及時(shí)擰緊松動(dòng)預(yù)緊螺絲，更換失效彈性頂桿，抱索器整體失效則需及時(shí)更換。

(5)變坡點(diǎn)掉繩。變坡點(diǎn)掉繩會(huì)導(dǎo)致吊椅拖地、掉座、座椅擠聚等，該情況在上下坡點(diǎn)都可能發(fā)生。通常鋼絲繩掉繩后會(huì)脫離托繩輪卡在托輪與外支架之間，也有可能落在托梁處。

治理措施：托梁下安裝壓輥或壓輪，進(jìn)行防掉繩保護(hù)。

(6)欠速或過速。鋼絲繩運(yùn)行速率減慢即欠速多由于驅(qū)動(dòng)輪襯與鋼絲繩間的摩擦打滑導(dǎo)致，過速同樣與驅(qū)動(dòng)輪摩擦力相關(guān)，張緊力不足或摩擦力不足導(dǎo)致鋼絲繩運(yùn)行速率增大。鋼絲繩轉(zhuǎn)動(dòng)速率突然變化會(huì)導(dǎo)致抱索器失穩(wěn)，吊椅偏擺，甚至造成飛車事故。

治理措施：合理配置鋼絲繩、驅(qū)動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)輪襯塊尺寸，選擇合適的鋼絲繩。

(7)吊椅擺動(dòng)。乘人裝置中吊椅受到震動(dòng)會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)，受力的作用影響在前后、左右方向都會(huì)擺動(dòng)，通常傳動(dòng)過程突然加速、減速或出現(xiàn)托輪不合格時(shí)，擺動(dòng)幅度就會(huì)很大，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)傷人事故。

治理措施：定期更換不合格的托輪等配件；加裝過擺保護(hù)裝置；加強(qiáng)乘坐人員安全意識(shí)，及時(shí)借助兩腳接觸地面，通過增大與地面的摩擦力減少擺幅。

(8)制動(dòng)器鎖止性差。制動(dòng)裝置閘塊與鋼絲繩間距過大，制動(dòng)過程中無法鎖緊。由于彈簧失效或閘塊磨損嚴(yán)重，影響正常停車的平穩(wěn)性，緊急停車時(shí)則導(dǎo)致飛車事故。

治理措施：定期檢查制動(dòng)裝置，保證閘塊與鋼絲繩間距不超過2 mm，及時(shí)更換制動(dòng)器彈簧和已磨損的閘塊。

3 架空乘人裝置改進(jìn)

3.1 嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

3.1.1 安全裝置

(1)安全制動(dòng)裝置。煤礦架空乘人裝置應(yīng)具備失效安全型的工作制動(dòng)器和安全制動(dòng)器，均可安裝在驅(qū)動(dòng)輪上，但工作制動(dòng)器也可以安裝在高速軸上。各制動(dòng)器的最大制動(dòng)力應(yīng)設(shè)置為額定承載力1.5～2倍。使用過程中兩種制動(dòng)器不同時(shí)工作，工作制動(dòng)器先于安全制動(dòng)器開啟。乘人裝置停車前應(yīng)關(guān)閉電機(jī)電源，故障型停車應(yīng)立即切斷電源[4]。

(2)安全保護(hù)裝置。煤礦用架空乘人裝置按照《煤礦安全生產(chǎn)規(guī)程》中相關(guān)規(guī)定配備相當(dāng)數(shù)量的安全保護(hù)裝置，安裝位置也應(yīng)符合規(guī)程中的要求。為確保保護(hù)裝置能正常開啟，設(shè)備管理人員應(yīng)在交接班時(shí)檢查安全保護(hù)裝置的可靠性。

3.1.2 牽引鋼絲繩

架空乘人裝置牽引鋼絲繩兩端相互插接呈封閉環(huán)狀，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪、尾輪等帶動(dòng)鋼絲繩運(yùn)轉(zhuǎn)。由于股式結(jié)構(gòu)鋼絲繩具有線接觸、同向捻、帶纖維芯的特性，應(yīng)優(yōu)先選擇其作為牽引鋼絲繩主材；潮濕易腐蝕環(huán)境中則應(yīng)選擇鍍鋅鋼絲繩。鋼絲繩與驅(qū)動(dòng)輪、尾輪等直徑比應(yīng)大于60，安全系數(shù)不低于6。使用密封式提升鋼絲繩作牽引鋼絲繩時(shí)，直徑比應(yīng)高于普通牽引用鋼絲繩的20%，并應(yīng)保證單個(gè)鋼絲最大直徑與驅(qū)動(dòng)輪直徑比大于900。

鋼絲繩進(jìn)行插接工作必須由專職人員負(fù)責(zé)，同時(shí)必須選用縱向插接，插接長度應(yīng)大于鋼絲繩直徑的1 000倍以上，避免硬性插接。插接工作完成后應(yīng)用最大張緊力張緊，對(duì)座椅施加最大載荷后查看裝置連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，確保系統(tǒng)運(yùn)行順暢，且插接處無松動(dòng)、變徑、起刺等問題。呈封閉狀態(tài)的牽引鋼絲繩日常不進(jìn)行損傷式檢測，只定期進(jìn)行鋼絲繩、鋼絞線的日常檢查，查看鋼絲繩結(jié)合處是否出現(xiàn)松動(dòng)、變徑、起刺等問題。條件允許時(shí)，可加裝鋼絲繩在線損傷檢測儀進(jìn)行非損失式檢測。新鋼絲繩或存放期超出1 a以上的鋼絲繩，投入使用前應(yīng)進(jìn)行性能檢驗(yàn)。

3.2 完善安裝和驗(yàn)收制度

煤礦用架空乘人裝置安裝必須由具有專業(yè)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行，安裝過程嚴(yán)格按照礦用設(shè)備安裝相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定。安裝調(diào)試完成后，應(yīng)委托專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，煤礦企業(yè)主管部門在檢測合格基礎(chǔ)上組織驗(yàn)收，合格后方能投入使用。正常使用的架空乘人裝置應(yīng)定期進(jìn)行設(shè)備檢測和維護(hù)，并以1a為1個(gè)周期委托具有相應(yīng)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)，查找安全隱患。

3.3 加強(qiáng)日常管理和維護(hù)

煤礦用架空乘人裝置必須由專職安全管理人員進(jìn)行管理使用和日常維護(hù)。使用可摘掛和活動(dòng)抱索器的裝置必須在設(shè)備使用過程和上、下人員處配有專職安全管理人員進(jìn)行監(jiān)督，確保人員安全。井下作業(yè)人員應(yīng)經(jīng)操作安全培訓(xùn)后方能使用架空乘人裝置。提高乘坐人員安全意識(shí)，專職安全管理人員應(yīng)加強(qiáng)和規(guī)范化設(shè)備安全管理，確保設(shè)備安全、高效運(yùn)行。

4 結(jié) 論

我國的煤礦井下架空乘人裝置經(jīng)歷老式猴車階段、第1代架空乘人裝置、第2代架空乘人裝置3個(gè)階段，針對(duì)常見的鋼絲繩斷絲、鋼絲繩自旋、鋼絲繩脫落、抱索器打滑、變坡點(diǎn)掉繩、欠速或超速、吊椅擺動(dòng)和制動(dòng)器鎖不緊等故障，提出針對(duì)性的治理措施，并進(jìn)一步提出嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)安裝和驗(yàn)收制度以及加強(qiáng)日常管理和維護(hù)等改進(jìn)架空乘人裝置綜合性能，以確保煤礦生產(chǎn)安全、穩(wěn)定。

[1] 陳維建，齊秀麗，肖林京.礦井提升及運(yùn)輸設(shè)備[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007．

[2] 王 雪，李允旺，王海斌，等.我國煤礦架空乘人保護(hù)裝置的研究現(xiàn)狀[J].煤礦機(jī)械，2014(5)：1-4.

[3] 丁守強(qiáng).煤礦在用架空乘人裝置存在問題及解決方法[J].能源與環(huán)保，2017(6)：172-174.

[4] 李新玉.礦用架空乘人裝置常見故障分析及其防治[J].礦山機(jī)械，2006(8)： 146.