浅析煤矿提升容器防坠器的布置应用结构形式及效果

刘平

摘 要：本文浅析煤矿对防坠器的安全标准要求、防坠器的作用、结构形式，以及制动绳防坠器的布置形式等。

关键词：防坠器；结构；功能；布置形式；煤矿

中图分类号：X752文献标识码： A

1 综述

矿用防坠器在煤矿的使用十分广泛，随着矿用防坠器的技术水平不断提高， 其结构形式也多样化了。在几年的《煤矿安全规程》、煤炭行业标准中，都提出对“升降人员或升降人员和物料的单绳提升罐笼、带乘人间的箕斗，必须装设可靠的防坠器”。《滚动楔型防坠器技术条件》是针对滚动摩擦楔型抓捕机构并设有制动钢丝绳的防坠器；《矿用防坠器技术条件》，是对矿用防坠器的共性制定通用技术条件，以便适应于各种结构形式的防坠器装置。在实际中，为了搞好提升系统的安全工作，煤矿技术人员应对各种矿用防坠器的结构形式及应用情况有所了解，以便于能够应用好、维护好矿用防坠器。

2 防坠器的作用

矿用防坠器是防止矿山提升容器失控坠落的安全装置。它被安装在提升容器上，主要由开动机构、传动机构、抓捕机构及缓冲机构所组成。当提升容器提升钢丝绳或连接装置断裂时，防坠器的开动机构经传动机构带动抓捕机构动作，抓捕元件靠切割、摩擦或楔紧支撑元件，从而将下坠的提升容器经缓冲后被制动在罐道或专门的制动钢丝绳上，以防止提升容器坠落下去。

3 防坠器的结构形式

1）结构形式。矿用防坠器的形式，直接与罐道类型有关。而罐道则是提升容器在井筒中运行中起导向和稳定的作用的装置。就罐道的类型而言，一般可分为刚性和柔性两种形式。刚性罐道有钢轨罐道、木罐道和组合罐道三种；柔性罐道也就是钢丝绳罐道。刚性罐道一般采用钢轨、各种型钢或方木，固定在井筒中的型钢罐道梁上而形成；柔性罐道则采用钢丝绳，一端固定在井架上，另一端则悬垂到井底拉紧。矿用防坠器根据罐道种类不同，又分为木罐道防坠器、钢罐道防坠器和制动钢丝绳。目前大多采用的都是制动钢丝绳防坠器（简称制动绳防坠器）。

2）各自特点。①木罐道防坠器结构简单，靠制动插爪刺入木罐道制动抓捕可靠。但其变形大、磨损快、易腐烂和提升不稳定，维修量大，加上又要用大量的优质木材，服务年限短，因此逐渐被钢丝绳罐道所代替。②钢性罐道防坠器多应用于箕斗提升，它靠以拉削阻力作为容器防坠制动力，由四把拉刀产生的拉削阻力使容器平稳停下。其空行程时间短，机构动作灵活可靠；拉削制动力大小可按使用矿井参数调定，机构采用自动恢复拨杆，抓捕后只要提升绳给出一定拉力，抓捕器自动解锁恢复正常提升。重量轻，可直接安装在容器上，不需改动容器。制动力可调。防锈性能、防尘性能、自润滑性能适合恶劣环境。其轨宽变化也不影响拉削力。但是，需要在井筒内架设钢轨道，投资较大。③制动绳防坠器是煤矿应用较多的，其钢丝绳罐道与刚性罐道相比，具有安装时间短和工作量小、维护方便、容器运行平稳、无罐道梁可适当减少井筒壁厚和通力小等优点。所以《矿用防坠器技术条件》就比较适用于通用型抓捕机构并设有制动绳的防坠器。

4 制动绳防坠器的布置形式

1）结构。制动绳防坠器在井筒的布置形式，见如图1（1）所示。 从此可明显看出，其制动绳防坠器主要由抓捕器、缓冲器、连接器、拉紧装置、制动绳、缓冲绳等几部分所组成。而缓冲器固定到井架上，可使抓捕过程中的减速度达到安全规程要求。其连接器用来连接不同绳径的制动绳和缓冲绳的装置。

2）布置形式。制动绳防坠器根据结构和原理的不同可分为以下几种形式：①按制动钢丝绳的数量不同，制动绳防坠器分为四绳防坠器和双绳防坠器。双绳防坠器根据制动钢丝绳的分布不同分为中心对称布置形式和对角布置形式（图1（2））。②按取驱动弹簧的型式不同，制动绳防坠器分为压缩弹簧式防坠器和拉伸弹簧式防坠器。对于压缩弹簧式防坠器来说，它是采用一根压缩弹簧作为驱动装置，正常提升状态为压缩状态。当容器提升时，利用提升钢丝绳的拉力使弹簧压缩，并给传动机构一定的拉力，使楔子离开制动绳。当提升钢丝绳断裂，压缩弹簧失去压力，弹簧轴向弹开，通过传动机构带动楔子向上挑起并抓紧制动绳，这就完成了其抓捕过程。对于拉伸弹簧式防坠器来说，它是采用两根或四根压缩弹簧作为驱动装置，正常提升状态为拉伸状态。当容器提升时，利用提升钢丝绳的拉力使传动机构带动弹簧拉伸，使楔子离开制动绳。当提升钢丝绳断裂，拉伸弹簧失去拉力，弹簧轴向复位，通过传动机构拉动楔子向上挑起并抓紧制动绳，从而完成了抓捕过程。③按抓捕器的结构原理不同，制动绳防坠器分为滚动摩擦楔型防坠器、偏心轮防坠器和轮式防坠器等。而滚动摩擦楔型防坠器则是当前使用比较广泛的防坠器，其结构原理（图2）为：它采用了弹簧作为驱动装置来驱动抓捕器，抓捕器采用背面带滚子的滚动摩擦楔型抓捕器，从而提高了抓捕器的动作灵敏度，又具有良好的自锁性能，使抓捕器在夹住制动钢丝绳后，容器与制动绳之间不产生相对滑动。但在相反方向并不自锁，因而使抓捕器容易恢复正常提升状态，又不损伤制动钢丝绳。采用钢丝绳螺旋缓冲器，充分利用缓冲绳通过缓冲器时的弯曲变形阻力和摩擦阻力所做的功，从而抵消下坠容器的动能。偏心轮防坠器采用垂直布置的弹簧作为开动机构，其传动机构采用杠杆机构，采用偏心轮挤压钢丝绳产生抓捕作用，偏心轮接触制动钢丝绳后采用自楔紧，从而实现定点抓捕。它不改变原有提升容器结构，高度较低、重量较轻、加工使用也方便。但是，由于偏心轮抓捕钢丝绳是线形挤压，因此对钢丝绳的损害比较大。轮式防坠器，推动部分采用了齿轮变速、制动推动直线运行轨迹变成了圆形轨迹，制动推动距离超出了直线运行距离的4 倍以上，且不受推动杆推拉距的限制。当制动磨损间隙超出规程要求时，不更需换制动轮，只需通过调整设置在横框架外壁面与制动轮同轴的齿轮可继续使用，但是这类型的防坠器使用维护比较复杂些。

5 结语

通过以上对矿用防坠器的各种结构形式及其应用情况的分析，对常用制动绳防坠器的布置系统及结构形式作了较为详细的分析。由于矿用防坠器的结构形式多种多样，至于具体选用那种结构型式，一般要根据矿井的实际情况来选取。矿用防坠器的技术也在的不断改进，以适应现代化矿井发展的要求。但是，选用各种形式的防坠器都要满足国家标准和安全规程的要求。

参考文献：

[1]邵裕生等.《矿用防坠器》[M].北京:高等教育出版社,1992.8.

[2]贾福音,黄志杰,房留长.BF-152型罐笼防坠器使用中存在的问题及改进措施[J].煤矿安全,1998(6):23,26.

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[4]MT355-2005.《矿用防坠器技术条件》[S].北京:国家发展和改革委员会, 2005-06-01实施.