劉升龍，孫錦龍，王福順

（山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦，山東 萊州 261438）

礦用提升設備也是礦井類的提升設備，沿著礦井的井筒向外輸送礦石、煤、廢石或矸石，以及升降人員、設備和器材等。礦用提升設備的提升分類非常詳盡，目前以鋼絲繩類的提升設備應用范圍最為廣泛，鋼絲繩牽引容器在礦井井筒中按照規(guī)定的加速度，采用等速、減速、爬行速度等三種不同的升降速度，使得礦用提升設備的使用更加具有穩(wěn)固性。為了能夠使得礦用提升設備的安全制動過程更加有效，需要研究其影響因素，并且對于影響因素進行測試和優(yōu)化[1]。

1 礦用提升設備制動過程中的主要安全問題

1.1 礦用提升設備安全自動研究背景

礦用提升機是一種集液壓、電力、機械于一體的大型設備，這種設備系統(tǒng)作為礦山作業(yè)過程中必備的生產(chǎn)工具，擔當著運輸大量物料的職責。礦用提升機常常擔負著輸送煤炭，礦石，煤矸石，以及提升生產(chǎn)運輸設備和物料的功能，這些運輸?shù)膬?nèi)容相對比較復雜，而且有可能會對于礦用提升機的某些部件產(chǎn)生磨損。礦用提升機是礦山生產(chǎn)過程中非常關鍵性的設備提升，機出現(xiàn)安全制動問題，可能會使得礦井停工或者影響整體的生產(chǎn)進度，影響整個礦山的經(jīng)濟效益。根據(jù)有關研究和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前，礦用提升機對于人身傷亡和財務損失的影響比較大，如果礦用提升機出現(xiàn)了安全制動的嚴重問題，很有可能對于國家和煤炭行業(yè)的生產(chǎn)有很大程度的影響。換句話說，在礦用提升機的安全制動領域提升類型比較豐富，提升鋼絲繩，提升容器，減速器，滾筒拖動電機，電控設備以及制動裝置等部件，都有可能出現(xiàn)問題，設備運行時如果出現(xiàn)過卷或滑動斷繩及制動失效，將有可能發(fā)非常嚴重的安全事故，因此對于已知事故，現(xiàn)場調(diào)查分析之后，可以找到事故影響的關鍵性因素，并且有助于采取合理的預防措施，提升礦用提升機設備制動過程的穩(wěn)定性。

1.2 礦用提升設備安全制動故障研究的必要性

目前在我們廣泛應用的提升系統(tǒng)中，礦用提升設備常常使用的動力裝置為提升鋼絲繩、提升容器、減速器等，大部分的拖動電機均以電控設備為主。其制動裝置常常會在設備運行時出現(xiàn)過卷、滑動、斷繩、制動失效的問題，由于這些嚴重的安全事故會導致礦井停產(chǎn)或整改，因此，對于設備質(zhì)量的研究和排除外部環(huán)境干擾等的重要意義不言而喻。礦井提升設備安全制動故障的研究，需要掌握設備制動過程中典型的工作原理和影響因素，在科學改進其設備性能和操作規(guī)范的前提之下，實現(xiàn)提升設備運行和制動的穩(wěn)定性極為重要，目前大部分的設備制動問題都源自于設備本身的質(zhì)量問題，或者外部環(huán)境的干擾部分原因，還可能由于操作者或管理者的使用不當，因此，在早期采用有針對性的措施與預防是有可能杜絕這些制動失效問題的。

2 影響礦用提升設備安全制動的若干因素

礦井提升設備的歷史非常悠久，應用也比較廣泛，鋼絲繩牽引容器在礦井中按照規(guī)定的速度升降，并據(jù)此開發(fā)了多種多樣的礦井提升系統(tǒng)，目前最為先進的礦井提升設備分為交流繞線型異步電動機拖動和直流他激電動機拖動兩種方式。直流拖動調(diào)速性能好,調(diào)速時電耗小,工作方式轉(zhuǎn)換方便，易于實現(xiàn)自動化；但需要一套整流設備，初期投資大。大功率可控硅整流裝置的發(fā)展，促進了直流拖動的應用。在中國單機容量大于1000kW時，考慮采用直流拖動。交流拖動設備簡單,投資小,容量小時采用。礦井提升設備已向自動控制發(fā)展。主井提升實現(xiàn)自動化，副井提升負載變化大，一般采用遙控方式實現(xiàn)半自動化（礦井自動化）[2]。

2.1 制動減速過程中的各類影響因素

礦用提升設備在安全制動中出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)不同，提升設備運行過程中出現(xiàn)異常情況，可能是由于電控系統(tǒng)的安全保護裝置出現(xiàn)緊急拖停，此時，電機電源可能因為安全制動系統(tǒng)的跳閘而無法正常使用。礦用提升機處于較高的運行速度，使其變位質(zhì)量的慣性因素，將使得系統(tǒng)具有較大的動能，此時具有一定的危險性。制動器以一個適當?shù)恼龎毫Π凑疹A定的反應速度抱閘，一旦抱閘動作不穩(wěn)定或者抱閘動作不當，就可能使得減速度過大，導致鋼絲繩負載量超過其所能承受的沖擊力度，這對于礦井的斜井提升制動來說是非常危險的，因此，有關部門要求對于斜井提升制動的減速度進行嚴格規(guī)范，不能使其減速度過大，而且提升鋼絲繩負載量，在重力作用之下的減速度應該控制在斜井傾角計算值有關范圍之內(nèi)。通常而言在繩端負載運行時，計算其阻力，系數(shù)控制阻力系數(shù)，f在0.01～0.015范圍之內(nèi)，g為重力加速度，應保持重力加速度符合正函數(shù)要求。在保險閘發(fā)生作用之后，機械減速必須符合動力矩倍數(shù)K，K的取值范圍一般在大于等于3m以上，從而能夠保證其對于最大靜止荷載重力的旋轉(zhuǎn)力矩加以有效控制。如果礦井提升機緊急制動時，制動器將會產(chǎn)生制動力矩，此時制動力矩K不能大于鋼絲繩和摩擦輪之間的摩擦力矩，否則必然會出現(xiàn)摩擦部件的滑動現(xiàn)象。但是如果出現(xiàn)這種現(xiàn)象時，亦可以使用二級制動即緊急制動的方式，施加一級制動力矩之后使其減速度大于等于1.5m高鐵/s2，這是一種使得升降速度迅速降低為0，施加第2制動力矩之后，最大程度制動以保證提升設備安全制動的緊急預防方法，這種方式能夠在最危急的情況下使用，而且會保證礦井提升過程不出現(xiàn)松繩的問題，在下放重載時也有足夠的制動力矩，保證其制動減速度azx≥ 0.75m/s2。

圖1 礦用提升設備安全制動

2.2 礦井提升設備緊急制動影響因素的測試與調(diào)整環(huán)節(jié)

現(xiàn)有的礦井提升設備有鋼絲繩式的提升設備、立井式的提升設備、斜井式的提升設備和自動化礦井提升設備，這些提升設備各有各的優(yōu)勢，根據(jù)系統(tǒng)和礦井開采的實際需求選擇合適的設備，能夠降低礦井提升設備緊急制動的安全隱患，并且可以在可靠的器件維護之下，提升礦井的整體開采效率。礦井提升設備的提升系統(tǒng)由給定的斜井傾斜角度，而其制動力矩成為提升設備可靠性非常重要的影響因素，因此，在實際的礦井開采及提升作業(yè)環(huán)節(jié)內(nèi)應對于礦井提升設備進行反復定期測試和檢查，確保提升鋼絲繩和提升部件的力矩能夠符合安全生產(chǎn)和提升要求。具體的提升測試首先應確保礦井提升設備的鋼絲繩處于無任何外力作用的松弛狀態(tài)，將拉力傳感器與拉力計時器相融合，使用電子智能化的安全性能監(jiān)測儀器，將關閉檢測盤型閘的閥門作為實驗的前提，同時打開其他閥門，逐漸施加拉力。滾筒用移動盤形閘測試完畢，要求設備盤形閘的制動力距能夠滿足安全規(guī)程的要求，且能夠使得制動閘閘門之間的間隙保持在一定的范圍之內(nèi)。另外礦井提升設備的制動閥工作，油壓不能太低，殘留壓強不能超標，在測試的過程中，既要檢測以上問題同時也要對于這些殘壓超標的問題進行有效的排解調(diào)整制動力矩，使其重回最佳的安全制動狀態(tài)。礦井提升設備緊急制動影響因素的測試是為了能夠在工作中對于其制動因素的變化和部件的老化情況進行監(jiān)控和及時調(diào)整，無論是在礦井提升設備加速還是減速的環(huán)境內(nèi)，一旦發(fā)現(xiàn)任何影響緊急制動的因素都應該馬上停止測試，并對于其一級制動和二級制動的時間及影響因素進行調(diào)整，通過解決以上一系列問題，將制動速度控制在安全規(guī)程要求之內(nèi)，尤其注重控制制動的減速度[3]。

3 結論

綜上所述，在現(xiàn)代礦井提升制動系統(tǒng)的發(fā)展過程中，人們希望能夠利用液壓裝置達到更高的可靠性使用減速度恒定的液壓制動系統(tǒng)，更好的保障人們的生命及財產(chǎn)安全，尤其是在具體的礦井開采和生產(chǎn)環(huán)節(jié)之內(nèi)使用多路活有保護或殘壓保護處理等原則，及時解除礦井提升設備所有可能存在的制動故障，通過定期的檢測和實驗，利用可編程控制器PLC控制技術提升礦井提升設備的這種安全性和穩(wěn)定性。只有這樣才能使我國的礦井提升設備使用效率和水平，緊跟國際發(fā)展步伐，在礦用提升系統(tǒng)的可靠性和高效性方面更進一步[4]。