矿山竖井安全防坠装置的维护与管理

莫庆军

（1.金属矿山安全技术国家重点实验室，湖南 长沙 410012；2.长沙矿山研究院有限责任公司检测中心，湖南 长沙 410012）

《金属非金属矿山安全规程》明确要求对竖井提升系统防坠器、过卷缓冲装置等矿山竖井安全防坠装置进行检查和处理，强化竖井提升系统的安全管理。新安装或大修后的单绳罐笼防坠器要求进行脱钩试验，合格后方可使用。在用防坠器要求每半年进行一次不脱钩试验及每年进行一次脱钩试验。

矿山竖井过卷段设置的过卷缓冲装置确保使提升容器能够平稳地在过卷段内停住，同时明确深度大于800m的竖井要求停住后不再反向下滑或反弹。

1 单绳罐笼防坠器的维护和管理

单绳罐笼防坠器分为木罐道防坠器和制动绳防坠器。我们从技术要求、检查维护、不脱钩试验以及点检项目四个方面进行技术分析总结为竖井安全防坠装置管理提供技术支撑。

1.1 防坠器技术要求

防坠器的基本要求：防坠器应具有矿用产品安全标志证书。防坠器的技术参数应与矿山企业的立井单绳罐笼相匹配。螺栓应连接紧固，并有防松措施。抓捕器各铰链销轴应镀铬。防坠器零部件的外露表面涂防锈底漆和面漆。油漆涂层应色泽均匀、光亮，不应有皱折、流挂、起泡、脱落等缺陷。每个防坠器均应在明显位置设置标牌。标牌内容应包括：产品名称型号、主要技术参数、产品编号、出厂年月和制造厂名称等。

木罐道防坠器技术要求：主拉杆和销轴应采用优质碳素钢或合金结构钢制造的锻件并经无损检查合格。驱动弹簧的材料采用弹簧钢，应至少满足GB 1239中2级精度、Ⅱ类负荷的规定。主拉杆的强度安全系数不应少于13。抓捕器其他零件的强度安全系数不应少于2。驱动弹簧工作行程与总行程之比不应大于2/3。抓捕器应满足在静负荷试验下，各零件不产生永久变形和损伤。

制动绳防坠器技术要求：抓捕器壁板和连接器应采用优质碳素钢或合金结构钢制造。楔子、楔背的材料应采用铬轴承钢GCr15、GCr15SiMn或合金渗碳钢20CrMnTi。楔子、楔背的表面硬度应满足HRC56～62并经无损检查。抓捕器应满足在静负荷试验下，楔子与钢丝绳之间不产生相对位移，各零件不产生永久变形和损伤。钢丝绳连接器满足在静负荷试验时，浇注轴承合金处的钢丝绳与连接器之间不产生相对位移，连接器各零件不产生永久变形。抓捕器其他零件的强度安全系数不应少于2。制动绳选型时，应至少满足6倍最大静载荷。缓冲器应有30%以上的制动力储备。驱动弹簧工作行程与总行程之比不应大于2/3。

1.2 防坠器检查维护

木罐道防坠器：主吊杆、套筒、弹簧、连杆、横梁、轴、安全齿等滑动、转动零件的动作应灵活，卡爪应随各连杆的转动而顺利起落，无卡滞现象。螺纹连接件和锁紧件应齐全、牢固，驱动弹簧完好。各个连接和抓捕机构不应存在永久变形，不应存在偏斜相咬现象，抓捕器的运动零件间不应落入杂物。

制动绳防坠器：螺纹连接件和锁紧件应齐全、牢固；驱动弹簧完好。制动绳防坠器缓冲器末端缓冲绳的余留长度应为制动距离的2倍以上。缓冲绳的端部必须由合金浇成锥体形，且合金浇注处的钢丝无抽出现象。制动绳应处于张紧状态，且无妨碍制动绳运动的障碍。制动绳防坠器楔子绳槽与制动钢丝绳间每侧的间隙达标。抓捕机构为滚动型滑楔的制动绳防坠器，滚动楔子的外露长度符合要求。

1.3 防坠器不脱钩试验

矿山企业负责半年一次的不脱钩试验，并及时将试验情况记录存档以备检查。不脱钩试验前提条件，第一矿山企业操作人员应熟悉防坠器的相关标准。第二试验前要做好检查。对于木罐道防坠器，应保证各个连接和抓捕机构不应存在变形及偏斜相咬现象，抓捕器的运动零件间不应有杂物，各个连接和传动部件，应动作灵活，轴销齐全。对于制动绳防坠器，应保证缓冲器、制动绳张紧装置、连接器完整，其螺纹连接件及锁紧件齐全、紧固，并有放松措施。缓冲器末端缓冲绳的余留长度应为制动距离的2倍以上。制动绳应处于张紧状态，且无妨碍制动绳运动的障碍。

不脱钩试验方法可在井口设置井口封盖物，其强度应足以支撑提升容器突然下坠，采取有效措施，将防坠器处于动作状态的提升容器提起，上提高度约为0.6m～0.7m。将提升容器轻轻下放，当提升容器停稳后，检查防坠器稳定的制动住提升容器后测量防坠器和罐笼下滑的距离。不脱钩试验合格要求：被检测防坠器应能稳定的制动住提升容器。对于木罐道防坠器和钢罐道防坠器，抓捕器下滑距离应小于200mm，对于制动绳防坠器，抓捕器下滑距离应小于40mm，同时要求缓冲绳在缓冲器中不应有拉动现象。

每年一次的脱钩试验交由具有资质的第三方检测机构负责。脱钩试验合格要求：对于木罐道防坠器和钢罐道防坠器，抓捕器下滑距离不得超过400mm，提升容器对于井架的下落高度应小于600mm。对于制动绳防坠器，防坠器相对于制动钢丝绳下滑距离不应超过150mm，提升容器对于井架的下落高度应小于400mm。

1.4 防坠器点检项目

木罐道防坠器点检项目主要有对整个防坠器运作锈蚀情况、抓捕器断面、驱动弹簧完好及固定、各零部件运转灵活无阻碍情况、连接件固定情况、主要部位是否润滑等。制动绳防坠器点检项目主要有整个防坠器运作情况、制动绳与缓冲绳的锈蚀磨损情况、驱动弹簧完好、缓冲器检查、楔子贴合钢丝绳及外露情况、井底拉紧装置检查及导向管衬套磨损情况等。

对防坠器的检查维护由企业设置相关责任人负责该项检修工作并做好记录。点检方法一般有目测、敲打、测量等。基本保障措施涉及调度通讯、专人指挥、人员保险、提升速度及操作配合等。特别指出发现钢丝绳有断丝时，现场要及时切除，并加以修整和记录断丝位置。严格执行防坠器制动绳一个捻距内的断丝断面积与钢丝总断面积之比达到10%时或钢丝绳直径减小量达10%时必须更换的要求。

图1 防坠器主要连接机构示意图

图2 木罐道防坠器抓捕器示意图

2 过卷（过放）缓冲装置的维护和管理

对于过卷（过放）缓冲装置，我们主要从技术要求、检查维护及点检项目三个方面进行阐述分析，以提供管理技术基础。

2.1 过卷 （过放）缓冲装置技术要求

摩擦片式缓冲托罐装置：装置参数如最大制动力、最大适应速度、最大终端载荷、制动减速度要求、最大缓冲距离、缓冲器数量、最大托罐力、单台缓冲器缓冲能量、缓冲制动钢丝绳型号符合安标要求，同时满足与矿山企业使用的竖井提升设备相匹配的要求。过卷（过放）缓冲器轴，过卷托罐装置销轴应用优质碳素钢或合金结构钢制造。过卷托罐装置销轴、托爪、过卷（过放）缓冲器轴应经无损检查合格。钢丝绳应采用符合GB8918规定的结构。并应具有有效期内的矿用产品安全标志证书。变力缓冲器内制动盘与外制动盘应采用16Mn或铬轴承钢CCr15制造。

钢带式缓冲托罐装置：装置参数如单根钢带制动力、最大适应速度、最大终端载荷、最大缓冲距离、钢带数量、制动减速度要求、最大托罐力、单点适用最大缓冲能量、外型尺寸符合安标要求，同时满足与矿山企业使用的竖井提升设备相匹配的要求。制动轴、托罐锁回转轴及托罐锁应经无损检查合格，制动轴，托罐锁回转轴应采用机械性能不低于45号优质碳素钢的材料制造。钢带应整体制作，不得拼接，材料应做拉伸试验，其延伸率δ5应不小于15%。托罐体及托罐锁的托罐力不小于3倍最大终端载荷。

摩擦片式缓冲托罐装置装配后卷筒转动灵活无卡阻，保证螺母回转灵活。钢带式缓冲托罐装置托罐体装入套架或托罐锁后，在人力的推动下应滑行自如，托罐锁伸出自如。制动中要求容器不应产生剧烈震荡和严重偏斜。制动后能使容器平稳地减速并停住，同时要求缓冲装置的零部件不应损坏或产生永久变形。

图3 过放缓冲装置示意图

图4 过卷缓冲装置示意图

2.2 过卷 （过放）缓冲装置检查维护

摩擦片式缓冲托罐装置：托罐缓冲器卷筒与压盖之间、变力缓冲器的前后支座与卷筒之间应设有密封圈，具防水、防尘功能。变力缓冲器设有的复位装置应具有快速复位功能。托罐装置应设有托罐缓冲部件，具有缓冲托罐功能。缓冲梁上应设有逆止托爪功能，保证缓冲停稳容器不在反向下滑。

过卷缓冲装置托罐装置应分别进行空载、满载动作试验，并满足如下要求：试验时托爪动作应灵活并可靠地托住容器；托爪伸入容器的深度应不小于45mm；重载试验时托爪托住容器后托爪的缓冲行程应不小于20mm；托爪托住容器后最大下落距离不大于500mm。空载、满载动作试验矿山企业可对照出厂检测报告选择性开展，不做强制推行。

钢带式缓冲托罐装置：釆用焊接的地方，焊缝高度不应大于母材的高度，焊缝高度应均匀，影响机件相对运动的地方，焊缝必须打磨光滑。装置的制动轴、托罐锁回转轴及托罐锁有镀锌。装置具有防腐功能，外露表面应有涂防绣底漆和面漆。螺栓的联接应紧固，并有防松措施。钢带应整体制作，不得拼接。托罐功能装置应能托住容器上盘无反向下滑。托罐功能装置应具有快速复位功能。

2.3 过卷 （过放）缓冲装置点检项目

摩擦片式缓冲托罐装置点检项目主要有对整套托罐装置表面锈蚀及运行情况、缓冲钢丝绳的直径及有效期、缓冲器的快速复位螺栓的装配实况、防水功能、转动托罐缓冲器的拉杆与变力缓冲器的卷筒灵活情况、逆止托爪功能及个部件运转灵活情况。

钢带式缓冲托罐装置点检项目主要有焊缝检查、螺栓的联接及防松措施情况、防腐功能、表面锈蚀情况、钢带检查、各部件运行情况、托罐功能及快速复位情况。

3 竖井安全防坠装置的管理

竖井安全防坠装置管理要坚持“安全第一、预防为主”的管理理念。竖井安全防坠装置安装在井筒受限空间内，同时竖井安全防坠装置表面经常遇到淋水或气体的侵蚀导致形成的浊物层而无法直接目测其表面性能状况，维护管理相应难度增大。这更加要求矿山企业，在确保安全的前提下，结合现场使用的实际情况，制定出科学实用的竖井安全防坠装置管理制度，持之以恒地落实在日常检修中，确保其功能处于完好有效状态，给人员安全带来可靠保障。

竖井安全防坠装置管理措施要点：第一，矿山企业应配备专业技术和管理人员，负责竖井防坠安全装置的安全运行管理工作。第二，矿山企业应配备专业人员负责竖井防坠安全装置的检修、维护和日常检查工作。第三，做到及时发现问题及处理问题，如检查发现有松动时要及时拧紧、有永久变形或偏斜相咬时要及时更换，有锈蚀时要及时除锈，有动作卡组时要及时住油等。第四，做好提前预防和善于总结工作，确保设备装置处于完好状态，坚决执行“问题不解决设备不运行”的管理方针。

单绳罐笼防坠器及过卷（过放）缓冲装置等竖井安全防坠装置是在出现事故时才起保护作用。由于日常运作期间竖井安全装置不影响其运行提升，从而导致少数矿山企业对这类保护装置重视不够或者存在维护和管理不到位的现象，这是一种很可怕的不正常现象，存在极大的安全隐患。我们应该从思想及行动上做好每天对单绳罐笼防坠器进行检查一次，每月对过卷（过放）缓冲装置进行专项检查一次，尤其对运转构件和驱动弹簧等部件要着重维护。这也是矿山企业必须坚持的一种设备装置管理制度。

综上所述，我们从矿山管理实际出发，全文重点通过对单绳罐笼防坠器、过卷（过放）缓冲装置等矿山竖井安全防坠装置的分析，总结出竖井主要安全防坠装置维护和管理的经验，对竖井安全装置管理及推动建设本质安全型生产矿山具有一定的指导和借鉴作用。