談井下調(diào)度絞車安全技術(shù)改造

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［摘要］調(diào)度絞車是煤礦井下輔助運輸?shù)闹匾O(shè)備，在運輸方面起著關(guān)鍵性作用,但在實際操作過程中也存在一些安全問題。針對存在問題，對現(xiàn)有調(diào)度絞車的安全制動、深度指示器、自動排繩等裝置進(jìn)行優(yōu)化改造，以提高調(diào)度絞車的安全性能。改造后的調(diào)度絞車結(jié)構(gòu)簡單，易于維修，運行效果良好，且能節(jié)約大量資金，創(chuàng)造出巨大的社會價值。

［關(guān)鍵詞］調(diào)度絞車；安全制動；深度指示器；自動排繩

引言

在煤礦生產(chǎn)中，調(diào)度絞車作為礦山輔助運輸設(shè)備，是通過行星輪系及采用浮動機構(gòu)完成絞車的減速和傳動，通過控制電機的正反轉(zhuǎn)及操縱2個制動閘的不同剎緊狀態(tài)實現(xiàn)絞車卷筒的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)對重物的牽引、下放和停止3種工作狀態(tài)［1］。鄭煤集團(tuán)下屬礦井開采煤層多為三軟不穩(wěn)定煤層，井下巷道坡度變化大，水平轉(zhuǎn)彎多，斜巷多，由于調(diào)度絞車具有安裝空間小、安裝拆除方便、操作靈活等特點，在井下運輸斜巷中被大量采用。但在使用中，存在絞車未設(shè)置安全制動系統(tǒng)、鋼絲繩易上垛、絞車司機不能判斷出繩長度、車速控制不穩(wěn)等問題［2］。為了克服上述不足，經(jīng)過多次調(diào)研，借鑒其它運輸設(shè)備安全設(shè)施的使用狀況，提出對現(xiàn)有JD-1.6A、JD-2.5A、JD-4A型調(diào)度絞車進(jìn)行安全技術(shù)改造。所謂安全技術(shù)改造，就是在不改變現(xiàn)有絞車主體結(jié)構(gòu)的前提下，通過對安全制動裝置、深度指示器和排繩裝置進(jìn)行改造，提高絞車的安全性能。

1改進(jìn)安全制動裝置

鄭煤集團(tuán)現(xiàn)用絞車工作制動結(jié)構(gòu)如圖1所示。安全制動裝置是絞車的重要部件［3］，工作時受到的工作荷載和沖擊力較大，其主要部件的強度對安全制動性能的可靠性有很大影響。在制動卷筒時，通過人工手柄使閘瓦抱緊卷筒，達(dá)到制動目的。當(dāng)絞車斷電時，該制動裝置仍可能導(dǎo)致卷筒轉(zhuǎn)動，若處于牽引狀態(tài)，很容易引起飛車事故［4］。這次安全技術(shù)改造加裝了隔爆型電力液壓推動器，改造后的安全制動結(jié)構(gòu)如圖2所示。改造后的安全制動裝置在正常工作時，電力液壓推動器和主電機同時接電，推動器向上松開，安全制動臂向上運動，緩慢松開手剎裝置，此時釋放拉桿的工作制動行程，絞車正常工作；當(dāng)因斷電、過載或其它原因引起電機突然停止工作時（也可通過腳踏開關(guān)斷電），主電機和電力液壓推動器同時斷電，推動器在強大彈簧力的作用下迅速向下移動，帶動安全制動臂下移，壓死銷軸，通過連桿作用，使拉桿不能上下移動，閘瓦抱緊卷筒，卷筒會一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，從而達(dá)到安全制動的目的。隔爆型電力液壓推動器技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2安裝深度指示器

深度指示器是絞車的一個重要組成部分，其作用是顯示所纏繞的鋼絲繩下放長度，若在提升過程中失靈，將會中斷提升，損壞設(shè)備和設(shè)施，甚至造成人員傷亡［5］，嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)。本次安裝的深度指示器主要由底座、內(nèi)齒圈、軸齒輪、蝸輪蝸桿變速器、絲杠、螺母、指示牌等組成，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。當(dāng)絞車用于斜巷提升時，卷筒剎車轂轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒圈與蝸輪蝸桿減速器輸入端小齒輪嚙合傳動，在減速器輸出端與絲杠相連接，絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動螺母指針上下移動，實現(xiàn)深度指示。深度指示器絲杠的轉(zhuǎn)數(shù)與卷筒的轉(zhuǎn)數(shù)成正比，而卷筒轉(zhuǎn)數(shù)與鋼絲繩出繩位置相對應(yīng)，以此實現(xiàn)指針位置與提升物位置相對應(yīng)，完成指示提升物的位置功能。當(dāng)需要校正絲杠上指針位置時，可將絲杠上的螺栓松開，通過手動旋轉(zhuǎn)絲杠來調(diào)節(jié)指針的位置。

3安裝排繩裝置

絞車工作時，通過纏繞在滾筒上的鋼絲繩收、放實現(xiàn)對牽引物的牽引［6］。絞車鋼絲繩纏繞在絞車滾筒上，滾筒旋轉(zhuǎn)時，鋼絲繩沿著滾筒軸向左右移動，當(dāng)鋼絲繩移動到滾筒邊緣時，鋼絲繩反向移動。滾筒在纏繩或放繩時，鋼絲繩在沒有其他設(shè)備輔助的情況下，容易出現(xiàn)亂繩現(xiàn)象，嚴(yán)重影響絞車安全工作，同時加大鋼絲繩之間的摩擦和擠壓，影響鋼絲繩的使用壽命。在絞車裝置中安裝可靠的排繩裝置，能夠保證鋼絲繩規(guī)范排繩，減少鋼絲繩斷裂，提高絞車運行的可靠性。本次安裝的排繩裝置主要由小鏈輪、大鏈輪、傳動鏈、齒輪變速機構(gòu)、往返絲杠傳動機構(gòu)、繩輪架、光杠、左右支座及底座等組成。其中小鏈輪安裝于深度指示裝置的小軸齒輪（與滾筒上的內(nèi)齒圈嚙合）上，引出驅(qū)動力，采用輥子鏈條傳動，經(jīng)大鏈輪和齒輪變速機構(gòu)軸齒輪、大齒輪，使絲杠旋轉(zhuǎn)。滾筒每旋轉(zhuǎn)1周，絲杠旋轉(zhuǎn)1個繩距。排繩裝置如圖4、5所示。用一絲桿車出左右兩道螺旋槽，兩端由過渡圓弧封閉，讓左右螺旋槽連接。絲杠外圓上套裝繩輪架，繩輪架上的絲母內(nèi)裝設(shè)有能擺動的活銷，當(dāng)往返絲杠由滾筒帶動旋轉(zhuǎn)時，嵌入絲杠內(nèi)的活銷可帶動繩輪架做軸向運動。往返絲杠三維示意如圖6所示。繩輪架如圖7所示。鋼絲繩從托繩輪、壓繩輪之間穿過，立輥可限制鋼絲繩軸向竄動，手輪可以調(diào)節(jié)壓繩輪的上下位置，滑塊可沿光杠滑動，絲母內(nèi)月牙形活銷在雙向絲杠內(nèi)做往返運動，驅(qū)動繩輪架運動。

4絞車改造后使用效果

本次絞車安全技術(shù)改造涉及安全制動、深度指示器、自動排繩裝置3個方面，關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點如下：（1）系統(tǒng)的無源控制技術(shù)。改造方案并沒有增加動力源，通過絞車卷筒的轉(zhuǎn)動，引出動力，實現(xiàn)深度指示和排繩功能。通過對原絞車左剎車裝置的連桿改造和增加電力液壓推動器，實現(xiàn)安全制動，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于維修。（2）排繩裝置全機械式壓繩技術(shù)。繩輪架上設(shè)置托繩輪、壓繩輪，鋼絲繩從中穿過，壓繩輪可上下調(diào)節(jié)高度。（3）排繩裝置的導(dǎo)向技術(shù)。在絞車綱絲繩出繩時，先經(jīng)過繩輪架上的一對立輥，立輥可實現(xiàn)導(dǎo)向作用，使鋼絲繩始終垂直于卷筒方向，排列更加有序，保證鋼絲繩規(guī)范排繩。本次改造的樣機，經(jīng)洛陽礦山機械檢測檢驗中心現(xiàn)場檢測，各項性能參數(shù)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，已取得調(diào)度絞車國家煤安認(rèn)證。技改后的絞車，經(jīng)鄭煤集團(tuán)大平礦21021上付巷、新鄭煤電14207下底抽巷和楊河煤業(yè)31集中巷的1a多的試驗運行，運行效果良好，技術(shù)改造項目優(yōu)點明顯。

5主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及效益情況

5.1經(jīng)濟(jì)效益

禁止井工煤礦使用的設(shè)備及工藝目錄（第四批）已將帶式制動礦用提升絞車列為禁止使用絞車，調(diào)度絞車與帶式礦用提升絞車的原理和安全裝置相似，河南煤監(jiān)局在對鄭煤集團(tuán)公司的執(zhí)法檢查中也多次提出，要求用安全性能更為可靠的絞車進(jìn)行替代。調(diào)度絞車改造預(yù)算1.5萬元/臺，如果購置新的運輸絞車（帶有安全制動、深度指示器），價格在10萬元/臺左右，這樣可節(jié)省費用8.5萬元/臺。鄭煤集團(tuán)現(xiàn)有10個直屬生產(chǎn)礦井，現(xiàn)場安裝使用調(diào)度絞車約200臺，共節(jié)省改造費用1700萬元。另外，在加裝排繩裝置后，鋼絲繩壽命延長1倍以上，按單臺絞車?yán)p繩300m計算，每年可節(jié)約0.72萬元/臺，共節(jié)約費用144萬元。這表明技改方案的實施能為企業(yè)創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益。

5.2安全效益

煤炭是我國重要能源，關(guān)系著國計民生。煤礦提升運輸事故占總事故的20%，絞車的安全性能直接影響運輸提升安全，經(jīng)過對現(xiàn)有的調(diào)度絞車進(jìn)行安全技術(shù)改造，增強其安全性和可靠性，實現(xiàn)由人防到技防的根本轉(zhuǎn)變，變事后管理為事前預(yù)防，給煤礦企業(yè)的正常生產(chǎn)經(jīng)營和發(fā)展提供了強有力的保證，同時也創(chuàng)造了巨大的社會價值。

6結(jié)語

針對調(diào)度絞車存在的安全問題，鄭煤集團(tuán)對現(xiàn)有調(diào)度絞車的安全制動、深度指示器、自動排繩等裝置進(jìn)行了優(yōu)化改造，提高了調(diào)度絞車的安全性能。改造后的調(diào)度絞車結(jié)構(gòu)簡單、易于維修，運行效果良好，且能節(jié)約大量資金。鄭煤集團(tuán)現(xiàn)場安裝使用調(diào)度絞車約200臺，改造絞車比購置新絞車可節(jié)省費用1700萬元；加裝排繩裝置能延長鋼絲繩壽命，可節(jié)約費用144萬元。共節(jié)約費用1844萬元，創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)價值。

［參考文獻(xiàn)］

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［6］黃天才.無極繩絞車壓繩裝置的改進(jìn)探析［J］.機電工程技術(shù)，2019，48（3）：181-183.

作者：母曉果 郭志剛 單位：鄭州煤炭工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司