地下矿山提升设备常见问题与对策

贺建国

我国金属非金属地下矿山矿用提升设备担负着矿山升降人员、提升矿石及运输材料和设备的重要任务,它是联系井上和井下的重要交通运输工具。提升设备能否安全可靠运行,直接关系到职工的生命安全和生产任务的完成。因此,正确地选用、操作与维护提升设备,定期进行安全性能检验,是实现安全生产的一项重要措施。

提升设备的分类

目前,我国金属非金属地下矿山使用的提升设备主要有单绳缠绕式矿井提升机、矿用提升绞车、多绳摩擦式矿井提升机等3种类型。

1.单绳缠绕式矿井提升机

卷筒直径大于或等于2m的缠绕式提升设备,均称为缠绕式提升机。目前,单绳缠绕式提升机在我国金属非金属地下矿山斜井、竖井中均大量使用。应用最广的卷筒直径规格为2m、2.5m、3m、3.5m,按照卷筒数目可分为单卷筒和双卷筒两种。为了保证安全,缠绕式提升机用于不同场合、不同用途时,允许其缠绕钢丝绳的层数是不同的。

2006年,国家安全生产监督管理总局发布了GB 16423-2006《金属非金属矿山安全规程》,其中规定各种提升装置的卷筒缠绕钢丝绳的层数应符合以下要求:竖井中升降人员或升降人员和物料的,宜缠绕单层;专用于升降物料的,可缠绕两层;斜井中升降人员或升降人员和物料的,可缠绕2层;升降物料的,可缠绕3层;盲井(包括盲竖井、盲斜井)中专用于升降物料的或地面运输用的,可缠绕3层。

由于提升高度或运输长度受卷筒上缠绕钢丝绳层数的限制,缠绕式提升机一般适用于浅井及中等深度的矿井。

2.矿用提升绞车

矿用提升绞车的工作原理与缠绕式提升机相同,只是卷筒直径比提升机小。一般卷筒直径在0.8m以上2m以下(不含2m)的缠绕式提升设备,均称为矿用提升绞车,常用的有Φ0.8m、Φ1m、Φ1.2m、Φ1.6m几种规格。为了保证安全,卷筒直径在1.2m以下时禁止用于提升人员。

根据采用的制动装置不同,矿用提升绞车可分为3种,分别是带式制动提升绞车(JT型)、块式制动提升绞车(JTK型)及盘式制动提升绞车(JTP型)。

带式制动矿用提升绞车由于其结构和原理的局限性,目前已归入“矿用辅助绞车”,不能用于提升人员,只用于辅助提升。盘式制动矿用提升绞车因采用了液压盘形制动闸,安全性能好,可用于斜井或小型竖井,既可用于提物,也可用于升降人员。

无论是单绳缠绕式矿井提升机还是矿用提升绞车,只要采用罐笼升降人员或升降人员和物料,就必须安装可靠的断绳防坠器。防坠器安装在罐笼上,其作用是当钢丝绳或连接装置万一发生断裂时,防坠器可使罐笼卡在罐道上,以保证所运送人员的安全。《金属非金属矿山安全规程》规定,在用竖井罐笼的防坠器,每半年应进行一次清洗和不脱钩试验,每年进行一次脱钩试验。

3.多绳摩擦式矿井提升机

多绳摩擦式提升机适用于深井提升,一般用于大型矿山,提升高度可达1000多m,其工作原理是提升钢丝绳搭挂在摩擦轮(主导轮)上,提升绳的两端各连接一个提升容器,或一端连接提升容器,另一端连接平衡重。运转时,借助于安装在摩擦轮上的摩擦衬垫与钢丝绳间的摩擦力,带动钢丝绳完成容器的升降。根据其安装方式的不同,可分为落地式和井塔式两种。

为了保证各钢丝绳具有相同的工作条件,多绳摩擦式提升机的首绳,在使用中有一根不合格的,应全部予以更换。

由于绳数多,目前国内外尚未发生几根钢丝绳同时被拉断的情况,因此提高了提升设备的安全性,采用多绳摩擦式矿井提升机升降人员时,可以不设防坠器(断绳保险器)。

提升设备的安全技术现状

为改变长期以来金属非金属矿山在用提升设备的安全使用、安全检验和监管执法“无法可依”的现状,明确统一的检验项目、要求和方法,在国家安全监管总局的指导下,国家安全生产长沙矿山机电检测检验中心于2008年起草了4个矿山在用提升设备安全生产行业标准,分别是AQ 2019-2008《金属非金属矿山竖井提升系统防坠器安全性能检测检验规范》、AQ 2020-2008《金属非金属矿山在用缠绕式提升机安全检测检验规范》、AQ 2021-2008《金属非金属矿山在用摩擦式提升机安全检测检验规范》、AQ 2022-2008《金属非金属矿山在用提升绞车安全检测检验规范》,4个标准均为强制性标准,已于2009年1月1日实施。

近年来,为配合各省市矿山安全生产许可证的发放,长沙矿山机电中心对湖南、广东、广西、甘肃、陕西、贵州等地的地下矿山使用的提升设备进行了安全性能检测检验。检验结果表明,在用提升设备的现状不容乐观,大量小型企业使用的提升设备存在较多安全隐患。检验中发现的共性问题主要有:

1.提升设备的安全保护装置不全

目前矿山使用的提升设备,其安全保护装置普遍不全,其主要原因包括:一是矿山企业的机电管理人员不知道需要安装哪些安全保护装置;二是部分提升设备购置时未配全保护装置(例如:普遍缺少深度指示器失效保护装置);三是部分矿山在保护装置出现故障后未及时修复,或由于维护不当造成保护装置误动作后,有意甩开保护装置(拆除或断线),导致该项保护装置不起作用。

2.带式制动矿用提升绞车广泛用于小型矿山的主提升

小型金属非金属地下矿山企业普遍采用带式制动矿用提升绞车用于矿山的主提升。此外,有部分企业采用卷筒直径小于或等于0.8m的小绞车用于矿山主提升,使用的设备种类五花八门,有调度绞车、建筑卷扬机、电控卷扬机、运输绞车等。这些设备的共同点是工作制动器(常用闸)采用手动带式闸,因无深度指示器,也就没有深度指示器失效保护、过卷保护和开始减速时能自动示警的警铃。由于卷筒直径小,实际使用时,卷筒上缠绕钢丝绳的层数难以符合标准要求。现场检验中发现,有些矿山还将这样的设备用于竖井提升,存在极大的安全隐患。由于这些小矿山技术力量薄弱,设备的选购、安装、管理等往往参照周边同类矿山,因此同类问题体现出很强的地域性。

2009年3月9日,《国家安全监管总局关于进一步加强中小型金属非金属矿山(尾矿库)安全基础工作改善安全生产条件的指导意见》(以下简称《指导意见》)文件中规定:严禁使用带式制动器的提升绞车作为主提升设备。该文件的出台,为带式制动矿用提升绞车禁止用于矿井主提升提供了依据。

3.老设备须进行技术改造

自20世纪70年代开始,我国的仿苏产品——KJ型单绳缠绕式提升机在使用后陆续发现一些结构性缺陷。如该产品卷筒结构为薄壁强支结构造成强度不够、制动力矩较小、制动可靠性低等,目前,这类提升机有一部分已报废或进行了改造,但仍有部分未经任何改造,依然在矿山使用。

基于这种情况,2006年7月20日国家安全监管总局、国家煤监局发布的《禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录(第一批)》中,将KJ1600/1220单筒缠绕式矿井提升机列入强制淘汰目录。2008年3月11日发布的《禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录(第二批)》中,又将KJ型矿井提升机、XKT型矿井提升机、JKA型矿井提升机、TKD型绞车电控列入强制淘汰目录。

这些列入强制淘汰目录中的提升设备具有先天的安全缺陷,如不采用新技术新结构进行技术改造,很难满足现行的安全技术要求。

4.设备选型不符合要求

部分金属非金属地下矿山尤其是小型矿山,由于未经过正规的设计,设备选型不符合要求,主要表现在:

提升设备方面,不选用获得矿用产品安全标志的产品。由于选用设备小,导致实际提升荷载长期超设备设计能力和钢丝绳缠绕层数超标。

提升钢丝绳方面,有些企业从经济利益考虑,未选用重要用途钢丝绳,而选用一般用途钢丝绳。

斜井人车方面,有些企业由于缺少必要的人车知识,使用自制的没有任何保险装置的人车。这样的人车与“平板车”无异,一旦出现断绳,必定造成群死群伤。有些单位不了解人车的结构和原理,不知道正确维护设备,为了解决有时插爪误动作,用铁丝将人车的插爪固定在车架上,这样做等于废除了人车的保险装置。

此外,在斜井提升时,未安装跑车防护装置。

竖井防坠器方面,有自制不符合要求的防坠器情况。

易发事故原因及对策

在矿井提升设备上已发生的安全事故多种多样,主要表现为:单绳缠绕提升设备的断绳、卡罐、跑车、过卷、断主轴,摩擦提升设备的大距离滑绳等。引起事故的主要原因包括:提升设备设施不符合相关标准的要求,存在重大安全隐患;安全保护装置设置不齐全,如有的竖井提升系统没有设过卷保护装置,有的用作升降人员的单绳提升罐笼没有安装防坠器;运行管理不严格,如有的乘罐人员不按规定锁闭罐笼门等。

在提升系统事故中,因断绳引发的事故较多,事故的后果也较严重。在中小型矿山的斜井提升运输中,因钢丝绳断绳而引发的跑车造成人员伤亡的事故时有发生。

鉴于目前金属非金属地下矿山提升设备的现状,可以从以下几方面进行整治:

一是加强对矿山在用提升设备的强制性定期检测检验工作。按照国家有关标准规定,载人的提升设备每年至少要进行一次常规检验,其他至少每3年进行一次常规检验,新安装、大修或经过重大改造的设备在交付使用前须进行检验。

为了规范该项工作,《指导意见》规定:主要提升装置、提升钢丝绳等要由有资质的检测检验机构严格按规定的检测周期进行检测检验;主要提升装置每年检测一次,提升钢丝绳每半年检测一次;检测不达标的,必须先整改、后使用。

二是加大矿用产品安全标志的宣传力度。为进一步加强金属非金属矿山安全生产工作,防止可能危及生产安全的矿用产品进入生产过程,从源头上防止矿山设备事故的发生,国家安监总局对金属非金属矿山使用的涉及生命安全、危险性较大的矿用产品实施安全标志管理,将矿井提升设备纳入金属非金属矿山矿用产品安全标志目录。规定自2006年7月1日起,金属非金属矿山采购纳入安全标志管理目录的矿用产品,必须是取得安全标志的产品。

有些矿山新购置的提升设备检验不合格,其原因是提升设备的生产企业没有按矿用提升设备的有关标准组织生产,而矿山企业选购时只图价格便宜,未选用取得安全标志的产品,导致本不该用于矿山提升的小绞车流入矿山,埋下安全隐患。因此,要加大矿用产品安全标志的宣传力度,加强矿山企业执行安全标志管理制度的监督、监管,发挥安全标志管理制度在矿山安全生产中的作用。

三是加强对相关人员的技术培训工作。检验工作中发现,由于缺少相关的设备知识,导致矿山对提升设备的选型、使用、维护出现偏差,这种情况影响着矿山的安全生产。为了改变这种现状,应加强对矿山相关技术人员的设备知识培训。此外,还应对相关监管人员进行必要的设备知识培训,以利于他们在日常监管工作中履行监管职责。

编辑杨 璇