矿用调度绞车安全技术改造研究

遆昱瑾

（霍州煤电集团河津杜家沟煤业，山西 运城 043300）

引言

调度绞车作为煤矿生产过程中的主要运输设备，通过浮动机构以及行星轮系实现绞车的传动和减速，通过改变电机的转动方向和制动闸的刹紧程度来对绞车卷筒的正向转动、反向转动和停止进行控制，从而对重物进行移动、下放以及停止操作。霍州煤电集团旗下煤矿开采煤层大多数都不稳定，煤矿巷道坡度大、斜巷多、转弯多。由于调度绞车具有外形体积小、安装操作方便等优点，所以在煤矿斜巷运输中被广泛运用。但是在实际应用过程中，调度绞车还是存在很多问题，例如没有安全制动系统、钢丝绳长度工作人员无法判断、运转速度不稳定以及钢丝绳缠绕等。为了解决上述问题，经过多次调查研究，并借鉴其他安全设备的应用情况，提出目前应用的JD-4A、JD-2.5A以及JD-1.6A型调度绞车实行安全技术改造[1-2]。安全技术改造就是指在不改变绞车现有主体机构情况下，对排绳装置、深度指示器以及安全制动装置进行优化改进，从而使绞车安全可靠性得到有效提高。

1 改进安全制动装置

绞车工作制动结构如图1所示。

图1 工作制动结构

作为绞车的重要组成部分，安全制动装置在绞车正常工作时会受到较大的载荷冲击，因此安全制动性能在很大程度上受到主要部件自身强度的影响。当卷筒制动时，可以通过控制人工手柄让卷筒被闸瓦抱紧，从而实现绞车的制动。

当绞车发生断电时，该装置很容易失效导致卷筒在重物作用下自行转动，从而引起安全事故。

本次绞车安全技术改造的亮点就是增加了隔爆型电力液压推动器，其组成结构如图2所示。

图2 改造后的安全制动结构

当安全制动装置处于正常工作状态时，主电机和电力液压推动器两者需要同时接通电源，推动器向上动作，安全制动臂保持向上运动，手刹装置缓慢松开，此时拉杆制动行程得到释放，绞车正常运转；假如电机遇到过载、断电等情况突然停止运转时，电力液压推动器和主电机两者需要同时断开电源，推动器在弹簧作用下快速向下动作，安全制动臂向下移动，将销轴压死，在连杆作用下拉杆保持不动，闸瓦将卷筒抱紧，卷筒会始终保持静止状态，最终实现安全制动。

隔爆型电力液压推动器工作技术参数如下页表1所示。

表1 隔爆型电力液压推动器主要技术参数表

2 安装深度指示器

作为绞车的重要组成部分，深度指示器主要作用就是对下方钢丝绳的长度进行显示，假如在重物提升时发生失灵，提升将会被中断，设施设备都会受到损伤，甚至情况严重者出现人员伤亡，对井下安全作业带来严重威胁。

该深度指示器的组成可分为如下七部分：底座、内齿圈、分轴齿轮、蜗轮蜗杆变速器、丝杠、螺母、指示牌。其组成结构如图3所示。

图3 深度指示器结构

当在斜巷用绞车提升时，刹车卷筒发生转动，涡轮蜗杆减速器传动输入端和内齿圈进行啮合传动，当减速器传动输出端将传动传递给丝杠，丝杠转动，从而让螺栓指针发生移动进型深度指示。经研究发现，深度指示器卷筒转数和丝杠转数呈正比关系，而钢丝绳位置又和卷筒转数相对应，所以通过指针位置来对重物提升位子进行判断，从而使深度指示功能得到实现[3]。

当需要对指针位置进行校正时，首先把丝杠固定螺栓松开，然后转动丝杠对指针位置进行调节。

3 安装排绳装置

当绞车处于正常工作状态时，可通过收、放滚筒上缠绕的钢丝绳来对重进行牵引。在滚筒上缠绕钢丝绳，当滚筒转动时，绞车钢丝绳会在滚筒移动，当绞车钢丝绳到达滚筒边缘位置时就开始反向移动。如果在钢丝绳收、放过程中没有辅助装置很容易发生乱绳，给绞车的正常运行带来极大影响。与此同时还会让钢丝绳摩擦力加大，让钢丝绳使用寿命缩短。所以绞车装置必须要配置排绳装置，以便为绞车的正常运行提供安全保障。

该排绳装置主要由如下九部分组成：小链轮、大链轮、传动链、齿轮变速装置、往返丝杠、绳轮架、光杠、左右支座以及、底座。其中销轴齿轮是要和小链轮啮合装配，传递驱动力，再通过辊子链条传递，带动其他部件一起转动。其组成结构如下图4、图5所示。

图4 排绳装置

图5 排绳装置三维示意图

在丝杠左右两端车出螺旋槽，再用过度圆弧对两端进行封闭，让左右两端螺旋槽相连接。将绳轮架安装在丝杠外圆，因为绳轮架内部装有可转动活销，当滚筒带动往返丝杠高速旋转时，绳轮架就在转动活销的带动下做轴向运动。其外形结构如图6所示。

图6 往返丝杠三维示意

绳轮架组成结构如图7所示。绞车钢丝绳从压绳轮与托绳轮中间穿过，钢丝绳窜动可以用立辊限制，压绳轮位置可以用手轮调节，滑块可以在丝杠上滑动，因为丝目内活销的存在，所以可以带动绳轮架做轴向运动。

图7 绳轮架

4 绞车技术改造及应用效果

本次主要从如下三个方面对调度绞车进行安全技术改造，其优势如下：

1）系统无动力源也可以控制。此次技术改造并没有为绞车新增动力源，只是通过滚筒转动将动力输出，从而确保排绳以及深度指示功能实现。通过新增电力液压推动器的增加以及改造原有刹车连杆，让安全制动性能更加安全可靠。

2）采用全机械方式进行压绳。绞车钢丝绳绳轮架上的压绳轮与托绳轮中间穿过，压绳轮位置可以通过手轮调节。

3）排绳装置的导向技术。在出绳时，先让钢丝绳经过两个具有导向作用的立辊，这样就可以让钢丝绳一直保持垂直卷筒位置，这样钢丝绳排绳更加规范有序。

本次改造调度绞车已经由检验中心部门进行现场测试，测试结果表明各项测试数据都符合国家标注，并且运行效果非常理想。

5 主要经济指标及效益情况

5.1 经济效益

带式矿用提升绞车已经在相关国家标准中国被禁用，在工作原理方面调度绞车和带式矿用提升绞车存在很大相似之处。在技术改革完成后调度绞车价格大约1.5万元/台，假如采购新型运输绞车越算大约10万元/台，这样计算下来1台运输绞车可节省8.5万费用。除此以外，在进行排绳装置安装后，可以让钢丝绳使用寿命至少延长1倍，每台绞车钢丝绳长度按照300 m，计算下来可以为煤矿集团总共节省费用大约144万。上述成本费用表明该安全技术改革可以为企业带来更大的经济效益。

5.2 安全效益

煤矿安全事故基本上都是由提升运输造成的，而提升运输的关键又是绞车，所以在现有调度绞车基础上对其结构进行优化改进，从而让煤矿运输变得更加安全可靠，完成从人防倒技防的技术转变。该安全技术改革不仅为煤矿运输提供了安全保障，同时还为煤矿企业的快速发展奠定坚实的基础。

6 结语

针对上述安全问题，在不改变调度绞车现有主体结构情况下，对排绳装置、深度指示器以及安全制动装置进行优化改进，从而使绞车安全性得到有效提高。与此同时，调度绞车经过改造后不仅结构维修更加简单方便，而且制造成本更加低廉。