王彩絨， 劉增倫

（山西晉城煤業(yè)集團機電處， 山西 晉城 048006）

引言

釜山立井提升機于2009年5月投入運行，屬井塔式多繩摩擦提升機，型號為JKM-3×4（I），直徑為3 m，1個摩擦輪，2個導向輪。罐籠自重1500 kg，最大載重9300 kg。長平礦有釜山、長平、蘆家峪三對多繩摩擦立井提升機，按照《煤礦安全規(guī)程》412條規(guī)定，摩擦式提升機提升鋼絲繩的使用期限應不超過2 a。那么該礦每年都至少進行一次換繩工作，采用傳統(tǒng)的換繩方式不僅耗時長，參與施工人員多，而且由于人員下井均由立井上下，換繩期間給人員上下井帶來很大的不便，同時增加了來往長平—釜山—蘆家峪通勤車的運輸成本。通過安裝多繩摩擦式提升機首繩快速更換裝置，實現(xiàn)了多繩同時更換、自動檢測調(diào)節(jié)換繩速度等功能，從而達到多繩摩擦式提升機首繩快速更換的目的。

1 現(xiàn)有礦井換繩工具

目前礦井的換繩工具主要是：絞車，用于容納放出新繩，回收舊繩；鋼絲繩緊固裝置，與主繩徑配套，用于固定新舊繩；滑輪，用于新繩的導向；托梁，托住提升容器；新舊繩連接工具，有自制的旋轉(zhuǎn)繩環(huán)等；手拉葫蘆，用于新繩進入系統(tǒng)。可以看出，換繩工具非常簡單，機械化程度不高。另外，在換繩工作之前需要做大量的準備工作，耗時費力，影響煤礦的正常生產(chǎn)，給煤礦的經(jīng)濟效益帶來一定的損失。

2 裝置的結(jié)構(gòu)、原理、技術(shù)性能及應用

2.1 結(jié)構(gòu)

多繩摩擦提升機首繩快速更換裝置主要由防跑繩裝置、行走機構(gòu)、導向輪、液壓站、電控箱等組成，如圖1所示[1]。

圖1 多繩摩擦提升機首繩快速更換裝置結(jié)構(gòu)圖

2.2 原理

2.2.1 機械原理

1）采用“舊繩帶新繩”的原理，按系統(tǒng)編制的PLC控制程序來實現(xiàn)快速、安全換繩。

2）設(shè)備應實現(xiàn)換繩過程的連續(xù)步進換繩。

3）防跑繩裝置采用“液壓松閘、彈簧抱閘”工作方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對鋼絲繩的安全自鎖，防跑繩裝置推力油缸的壓力在換繩過程中能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測，并具有自動補壓和保壓功能。

4）通過速度傳感器對換繩速度實現(xiàn)在線檢測，首繩快速更換裝置具備過速自動保護功能。

2.2.2 控制原理

1）利用電液控制技術(shù)，達到機械、液壓與電器的協(xié)調(diào)運動，實現(xiàn)換繩裝置中步進小車與四邊形夾緊機構(gòu)的交替無擾切換。

2）利用計算機仿真分析與試驗室試驗相結(jié)合，反復優(yōu)化換繩裝置各種機構(gòu)參數(shù)與控制參數(shù)的匹配。

3）配制液壓系統(tǒng)的液壓參數(shù)，優(yōu)化設(shè)計及加工，已確定系統(tǒng)及分支回路的壓力、流量與管網(wǎng)特性的匹配關(guān)系。

2.3 首繩快速更換裝置的相關(guān)技術(shù)條件

滿足更換首繩直徑范圍是36mm；更換首繩長度范圍不大于600 m；更換首繩間距為300mm；更換首繩數(shù)量為4根；防跑繩裝置對鋼絲繩的拉力滿足總拉力不小于20 t，對單繩的拉力不小于5 t；步進式送繩裝置（行走機構(gòu)）對單繩的拉力不小于5 t，對鋼絲繩的拉力滿足總拉力大于等于20 t；平均送繩速度可調(diào)0～4 m/min范圍內(nèi)；集成液壓泵站供電電壓采用三相四線制交流380 V，配用電動機功率為2×18.5 kW；防跑繩裝置保護動作條件，包括動力裝置和控制裝置之一沒有供電，送繩瞬時速度大于保護設(shè)置值，根據(jù)換繩現(xiàn)場條件需要；步進式送繩過程可以實現(xiàn)自動、手動控制兩種方式，兩種控制方式互相閉鎖功能，手動控制優(yōu)先[2]。

2.4 釜山立井提升機的應用

2.4.1 主要參數(shù)（見表1）

表1 更換提升機首繩所需基本參數(shù)

2.4.2 換繩過程

1）分別完成穩(wěn)罐、鎖繩后，操作換繩裝置下放新繩，同時井底人員將四根鋼絲繩向東進風巷牽引。

2）井底鋼絲繩落地松馳后，停止放繩。

3）換繩裝置繼續(xù)放繩，同時井底膠輪車開動牽引。膠輪車每牽引100 m后，停止放繩，用氣割在井底處割斷舊鋼絲繩。

4）等新舊繩連接處通過東罐的防墜器后，停止放繩，在此處打一道分繩器。

5）繼續(xù)新繩下放到井底有適當?shù)挠嗔亢?，膠輪車停車。換繩裝置停機，鎖住鋼絲繩。用井口第五道梁上4個5 t倒鏈重新鎖緊四根新鋼絲繩。

6）拆除新舊繩連接卡，將舊繩完全拖至東進風巷。然后按標準將井底新繩頭與東罐籠連接裝置連接。

7）拉動4個5 t倒鏈，將井筒內(nèi)鋼絲繩繃緊。提升機司機操作關(guān)閉盤形閘與電動機制動閘。

8）拉動4個10 t倒鏈，將西罐籠上提至過位300mm。根據(jù)現(xiàn)場情況割掉井口西罐多余新繩，新繩回拽出井口房，盤回繩盤。并將繩頭按標準與西罐連接裝置連接。

9）掛罐籠、試運轉(zhuǎn)。

采用首繩快速更換裝置首繩的更換時間由原來的72h控制在32h以內(nèi)[4]，更換作業(yè)流程如圖2所示。

圖2 換繩示意圖

3 應用的優(yōu)點以及成效

傳統(tǒng)更換副立井首繩采用的是用舊繩帶新繩，把新繩卡在罐籠頂上，開動罐籠向下，帶著新繩向下，由于穩(wěn)車和罐籠下放的速度不一樣，會導致新繩攪亂，或堆積在井筒中的鋼梁上，而且每次只能放一根，需四次才能放完，所需時間長，難度大。使用首繩快速更換裝置更換釜山井塔式摩擦提升機同時可以更換四根首繩，過程平穩(wěn)，速度可控，安全保護裝置隨時可以投入，減少了大量的人力消耗，降低了勞動強度，節(jié)省了更多的時間，并且更安全可靠。

4 結(jié)語

采用快速換繩裝置后，換繩時間節(jié)省了1/3，勞動強度也大幅度降低。換繩裝置系統(tǒng)泄壓時可固定鎖牢新鋼絲繩，有效地預防了因停電、液壓系統(tǒng)故障可能造成的跑、滑繩事故，安全性能更高。