钢带式立井提升过卷过放缓冲装置设计

郑海涛

【摘要】本文分析了提升机运行中存在的问题，研究了新型过卷过放缓冲装置。

【关键词】钢带式；过卷过放；缓冲装置

1问题的提出

煤矿主副井提升机是采矿作业用来运送物料和人员的主要手段之一，有矿井咽喉之称。开采面趋向大型化，对于我矿的提升容器、单次提升量以及井筒装备，提升速度不断的提出更高更新的要求，立井提升绞车的电气、机械安全闭锁保护技术的重要性愈加重要。目前在提升机的控制、制动等环节设置有多道电器控制及机械制动保护装置，其技术也日臻完善，但由于操作失误，制动环节机械故障及电器、电路等方面的原因，过卷事故的发生还是屡见不鲜，甚至造成蹾罐，断绳坠罐之类的重大事故，致使人伤物毁，停工停产。

鉴于提升机高速过卷事故屡屡发生，《煤矿安全规程》第396条规定“在提升速度大于3m／s的提升系统内必须设防撞粱和托罐装置。防撞梁必须能够挡住过卷后上升的容器或平衡锤，以避免撞击天轮、导向轮或摩擦轮；托罐装置必须能够将撞击防撞梁后再下落的容器或配重托住，并使其下落的距离不超过0.5m”。第397条规定：“在过卷高度或过放距离内，必须安设楔彤罐道或其他类型的缓冲装置”。

为深刻汲取煤矿因为过卷、过放、断绳坠罐、礅罐之类重大事故教训，确保我矿提升系统可靠性、掌握过卷过放制动机理的基础上，研究过卷过放缓冲装置，可以有效避免了提升机重大恶性事故的发生，提高我矿提升机的运行安全性，提升我矿安全生产效率。

2过卷过放缓冲装置优越性

该装置的主要优点在于利用金属材料的塑性变形实现吸能缓冲，其制动特性不受环境条件、时间变化的影响，因而具有高度的缓冲制动可靠性。逆止锁舌的动作由机械机构强制保证，动力源自提升容器的运动，在制动过程中，逆止锁舌首先伸入容器上盘体之下，之后随滑柱与容器一起运动，无论容器在制动行程中任何一点停止运动，其反向下滑均被逆止锁舌阻止，因此同样具有高度的防下滑、防坠落的可靠性。装置发生作用后复原简单，可重复使用，无需日常维护。

（1）制动性能长期保持稳定，不像摩擦制动易受环境条件的影响，摩擦制动难以在长期不动作的前提下保持其所设计的制动力稳定不变，摩擦制动只适用经常适用的条件下。

（2）防下滑及托罐功能可靠。

（3）逐步加载更加平稳安全。

（4）单位时间内吸收的动能远高于国内外其他同类设置。

（5）大幅改善井架的条件。

（6）塑性变形吸能，不反弹。

（7）简化布置，适用性强。

（8）可以重复使用。

（9）采用罐道式布置實现上盘制动，有效避免大型提升容器制动时变形带来的危害。

3设计原则

（1）采用塑性好的钢带实现吸能缓冲；

（2）采用中空柱状机架固定钢带，具有良好的外部传力性能；

（3）采用运动压辊组实现钢带的连续变形来缓冲；

（4）采用随过卷容器运动的横梁挑空心滑柱的结构，滑柱作为重要运动构件如压辊组及逆止机构的载体，滑柱在套柱中滑行；

（5）采用固定曲轨使压辊组中压辊产生相对运动以达到控制钢带变形量大小，实现逐步加载的目的；

（6）采用螺杆连接叉加蝶形弹簧组联接钢带之上端，实现钢带制动初始阶段“S”形变形所需补偿值，防止钢带被崩断，同时在承接反向回落容器时使上段钢带处于张紧状态，也使事故后钢带伸长时可以调节；

（7）采用装于滑柱上随提升容器运动的带斜面的逆止锁舌，锁舌随容器上升时斜面受压，产生水平方向的移动，伸入容器的盘梁之下，实现反向逆止和托罐的功能。

4设计方案

综合我矿3个井筒的实际情况，设计了相应的安装方案，以主井为例，具体方案、参数如下：

主井筒概况：井深280m，井筒直径4.5m，井上过卷距离为3m，井底装载为坐装无过放距离，罐道梁上下间距为3m，南北间距为1.3m，罐道为43Kg/m重轨。

缓冲托罐装置现状：无缓冲托罐装置，不符合《煤炭安全规程》第396、397条要求。

提升系统参数：单绳缠绕式提升机，最大静张力130KN，最大静张力差70KN，箕斗自重2.25T，载重4.5T，提升高度280m，钢丝绳自重4.39Kg/m，最大提升速度8.1m/s，无尾绳。

缓冲装置安装条件：井口过卷距离小，钢梁完整，井架年久失修，强度薄弱，需加固。井底无安装条件

设计方案：井口：设计制动力220KN,2点制动，设计制动行程2.0m。

具体安装方案：用小角钢加固井架→将缓冲装置定位→检查尺寸合格后，加固→箕斗增加承力块。施工难度中等。

安装材料：22#槽钢 L=4304件；用于井架加固角钢20m；连接角钢10m；辅助材料若干。

5效果分析

立井提升多功能过卷保护装置能够有效提高矿山立井提升系统的安全，避免恶性过卷、坠罐事故的发生，维护矿井生产的正常运行，保证提升设施的安全、正常运行。更重要的，能够保障生产人员的生命安全免受伤害。

6结论

采用摩擦式的缓冲装置；立井提升多功能过卷保护装置，是针对国内外原有一些产品存在的缺陷而开发的，在国内首次实现利用钢带的塑性变形吸能缓冲。

其制动特性的稳定性、防反向下滑、坠落的可靠性、逐步加载的平稳性以及分散载荷、加固井架等特性远优于原有同类产品，达到国际先进水平。它通过将提升系统的动能转化成金属材料的内能变化实现吸能缓冲，因而避免了国内摩擦制动将提升系统动能转化成热能这一方式存在的重大安全隐患。

该项技术和装备至少在四个方面优于国外现有的同类产品。其一是，实现制动初始阶段制动力的逐步加载，从而保证了在超速过卷时仍能有缓冲作用。其二是，逆止机构由提升容器的运动直接驱动，可靠性高，而其它同类产品均采用弹簧力驱动。其三是，使井架或（套架）受力由单层集中载荷变为多层分散载荷，并且能起到加固井架的作用，节省加固井架的费用，提高安全性，特别适应老井改造。其四是，吸能钢带实现重复使用（3～5次），而国外装置的钢带只能使用一次。采用防墩罐装置的上盘制动技术，不仅能将大型提升容器平稳制动住，而且可以保证在全速过卷过放的情况下容器制动时不变形；而国外的制动盘架结构形式是无法做到这一点的，即使将容器制动住也可能将容器蹾变形造成报废。

【参考文献】

［１］王春志,邵明杰.矿井提升过卷过放缓冲装置发展现状[J].煤炭安全，1998，5：40～42.

［责任编辑：曹明明］