郝強(qiáng)強(qiáng)

（山西焦煤集團(tuán)嵐縣正利煤業(yè)有限公司，山西 呂梁 033000）

隨著對礦井的不斷開采，礦井設(shè)備也在不斷增多，其中，多繩摩擦式的提升機(jī)設(shè)備被大力用作礦井的提升裝置，用以運(yùn)輸?shù)V物材料以及工作人員。多繩摩擦式提升機(jī)是利用設(shè)備上的鋼絲繩以及滾筒之間產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力來達(dá)到提升物體的目的。由于鋼絲繩在使用中經(jīng)常摩擦，我國的礦井安全規(guī)程中有相關(guān)規(guī)定，在這種提升機(jī)設(shè)備上鋼絲繩的首繩需要兩年更換一次，尾繩需要4年更換一次，保證設(shè)備的安全運(yùn)行，減少開采事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的換繩工藝速度較慢，會(huì)產(chǎn)生新舊繩纏繞等問題，因此，使用一種高效率的、高安全性的換繩裝置并且保證提升機(jī)的安全工作是十分重要的，可以極大地保證開采工作的正常運(yùn)行。

1 礦井概況

正利礦在礦井開采過程中使用型號為JKM2.3 的多摩擦式提升機(jī)設(shè)備。配套使用了直徑24mm的鋼絲繩，鋼絲繩為順時(shí)針2根逆時(shí)針2根互捻的形式。該產(chǎn)品自使用以來進(jìn)行過8次鋼絲繩的更換工作，使用過多種換繩方式。但是在工作過程中，由于換繩時(shí)的操作失誤或者設(shè)備管理不當(dāng)，造成了鋼絲銹蝕、新舊繩扭死[2]等問題，使得剛換好的新繩產(chǎn)生損傷，嚴(yán)重影響了鋼絲繩的使用壽命。針對這一問題，需要一種安全、高效、簡潔、操作簡單以及可靠性強(qiáng)的換繩裝置并配有相應(yīng)的液壓制動(dòng)裝置來解決這一問題。

2 換繩技術(shù)

目前國內(nèi)主要存在的換繩方式有以下幾種方式：

(1)通過絞車[3]進(jìn)行幫助來實(shí)現(xiàn)換繩操作，利用大量的絞車來收取舊的鋼絲繩，放下新的鋼絲繩，這種方式在實(shí)現(xiàn)換繩的同時(shí)，還需要人工輔助來實(shí)現(xiàn)繩索的更換。不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且占用大量空間、人力、物力和財(cái)力，換繩需要的時(shí)間也很長，嚴(yán)重影響工作效率。

(2)將新的鋼絲繩進(jìn)入提升機(jī)系統(tǒng)與舊的鋼絲繩退出提升機(jī)系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行，在礦井井口的位置將舊繩裁斷，然后將新的鋼絲繩與舊的鋼絲繩連接在一起，通過設(shè)備將新繩帶入提升機(jī)中，同時(shí)舊繩從工作系統(tǒng)中退出并回收，這種方式操作較為簡單，占用的場地也不多，但同時(shí)換繩耗費(fèi)的時(shí)間也較長，沒有相應(yīng)的設(shè)施給予保障，具有極大的風(fēng)險(xiǎn)。

(3)采用換繩裝置進(jìn)行換繩，只需要將新繩裝在機(jī)器開頭，將舊繩作為牽引一方來牽引新繩進(jìn)行過渡，最后再用新繩牽引舊繩脫離繩槽進(jìn)而完成更換工作。這種方式不用其他別的方式來進(jìn)行輔助，操作簡單，安全可靠，占地面積小，節(jié)省了許多資源，提升了礦井開采效率。

3 提升機(jī)裝置

3.1 換繩裝置

首先需要有防跑繩裝置的存在，防跑繩裝置[3]主要是依靠彈簧、導(dǎo)繩部件、楔形塊以及摩擦塊實(shí)現(xiàn)鎖繩功能，在進(jìn)行換繩的過程中，如果鋼絲繩的速度超過了閾值，或者發(fā)生故障，裝置就會(huì)啟動(dòng)用彈簧推動(dòng)楔形塊以及摩擦塊前移，進(jìn)而鎖住鋼絲繩，防止鋼絲繩脫落，起到安全保護(hù)的作用。而在沒有問題的情況下，液壓裝置會(huì)推開楔形塊，打開通道，使得鋼絲繩正常通過。防跑繩裝置的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

整體的換繩裝置如圖2 所示，在進(jìn)行換繩工作之前，需要打好裝置的地基，將新繩滾筒、防跑繩裝置、車軌裝置、送繩油缸、步進(jìn)移動(dòng)小車以及導(dǎo)向輪固定在地基上；用新的鋼絲繩依次穿過滾筒、防跑繩裝置、小車以及導(dǎo)向輪；之后要用鋼絲繩卡來連接新舊鋼絲繩，進(jìn)而整個(gè)換繩工作的準(zhǔn)備階段大致結(jié)束。

圖2 換繩裝置

接下來的換繩具體操作步驟為：首先將兩個(gè)罐籠在井口位置和井下位置分別放置，對置于井口以及井下位置的罐籠做穿繩的工作，同時(shí)對這兩個(gè)罐籠進(jìn)行固定，在置于井下的罐籠的上方設(shè)置分繩器[4]，進(jìn)行分繩工作，之后將需要更換的舊鋼絲繩與準(zhǔn)備更換的新的鋼絲繩連接在一起，實(shí)際操作為，先將新的鋼絲繩放置在換繩裝置上，之后使用鋼絲繩卡將新的鋼絲繩與舊的鋼絲繩連接在一起。再實(shí)施舊鋼絲繩的裁剪，先放出1m左右的新繩，然后在進(jìn)口位置罐籠位置的鋼絲繩進(jìn)行裁割，這種措施可以有效預(yù)防鋼絲繩松弛所帶來的安全問題，保證了裁割工作的安全性。在新的鋼絲繩下放的任務(wù)完成之后，將舊的鋼絲繩從罐籠之中分離出來，然后將位于絞車上的盤閘給打開，在絞車沒有其他工作運(yùn)行的情況下，再接著進(jìn)行新鋼絲繩的下放工作，主要通過換繩裝置來進(jìn)行完成，與此同時(shí)，還應(yīng)該將舊的鋼絲繩進(jìn)行收回。在進(jìn)行新鋼絲繩的下放工作結(jié)束之后，在井口和井底的位置的鋼絲繩要留出1m 左右的長度用以當(dāng)作繩頭。最后進(jìn)行整體設(shè)備的調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)解決，對相應(yīng)的故障排查并改進(jìn)。

3.2 液壓制動(dòng)裝置

液壓制動(dòng)裝置是保證提升機(jī)安全運(yùn)行的一種裝置，主要負(fù)責(zé)提升機(jī)的制動(dòng)部分，其中礦井中用的是恒力矩減速液壓裝置。目前的制動(dòng)器多以盤形制動(dòng)器為主要方式來產(chǎn)生制動(dòng)力矩，來減緩提升機(jī)的速度。盤形制動(dòng)器原理如圖3所示。

圖3 盤形制動(dòng)器原理

在制動(dòng)器開始工作時(shí)，會(huì)對整個(gè)裝置進(jìn)行制動(dòng)減速，然后盤形制動(dòng)器之中的活塞會(huì)受到來自制動(dòng)盤帶來的一各作用力FN,并且油缸之中的存在的液壓油也會(huì)自己產(chǎn)生一種作用力F2，彈簧自我互因?yàn)閴浩榷a(chǎn)生一種作用力F1，整個(gè)裝置的阻力為FZ。受力平衡公式為：

將制動(dòng)盤所受的力FN為反作用力，而制動(dòng)產(chǎn)生的正壓力為N，N大小與FN相同，大小相同，油缸中液壓油的作用力面積記為S，液壓油的壓力記為P，可以得出N與P的平衡關(guān)系為：

恒力矩減速液壓裝置如圖4所示。

圖4 恒力矩減速液壓裝置

在工作時(shí)，先給電磁鐵通電，然后電磁換向閥[5]開始工作，將盤形制動(dòng)器之中的油缸與油泵連接，通過電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)油泵工作，然后給整個(gè)系統(tǒng)供給油量。同時(shí)通過管道的截止閥和單向閥給恒力矩減速液壓裝置的儲(chǔ)能器進(jìn)行油量補(bǔ)充。然后溢流閥開始工作，當(dāng)控制信號到達(dá)開閘油壓時(shí)，制動(dòng)器開閘，提升機(jī)開始工作。當(dāng)溢流閥中的控制信號降到0V時(shí)，電磁換向閥換方向工作，將盤形制動(dòng)器的油壓降到零，從而導(dǎo)致制動(dòng)器開始抱閘，使得提升機(jī)停止工作直至下一次工作開始。整個(gè)裝置可以通過設(shè)置溢流閥的開閘油壓的最大值來做到一個(gè)安全閥的作用。整個(gè)液壓裝置參數(shù)見表1。

表1 液壓制動(dòng)裝置主要參數(shù)

4 實(shí)際應(yīng)用

將液壓制動(dòng)裝置應(yīng)用在實(shí)際中，從運(yùn)用效果上來看，整個(gè)換繩工作從開始到結(jié)束僅僅用了5h，相比于之前的25h，極大地減少了工作時(shí)間。液壓制動(dòng)裝置安裝后，提升機(jī)速度從3.5m/s降為0所需時(shí)間為6s，減速度為0.6m/s2，速度趨勢符合理想狀態(tài)。提升機(jī)速度曲線如圖5所示。

圖5 提升機(jī)速度曲線

液壓制動(dòng)裝置的安裝，降低了提升機(jī)制動(dòng)成本，減少了事故發(fā)生的可能性，保證了提升機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，為礦井安全開采提供了必要保障。

5 結(jié)論

通過對換繩裝置的具體應(yīng)用及分析，得出以下結(jié)論：(1)整個(gè)換繩工作從開始到結(jié)束僅僅用了5h，相比于之前的25h，極大地減少了換繩所需要的工作時(shí)間，有利于礦井開采工作的正常運(yùn)行。

(2)液壓制動(dòng)裝置的安裝，提升機(jī)速度從3.5m/s降為0 所需時(shí)間為6s，減速度為0.6m/s2，符合預(yù)期效果。降低了提升機(jī)制動(dòng)成本，減少了事故發(fā)生的可能性，保證了提升機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，對礦井的安全開采有重要意義。