李 志

(中鋼集團(tuán)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司石家莊設(shè)計(jì)院)

落地式摩擦輪提升鋼絲繩更換新工藝

李 志

(中鋼集團(tuán)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司石家莊設(shè)計(jì)院)

提升機(jī)首繩更換工藝較為復(fù)雜，容易發(fā)生安全事故，在借鑒傳統(tǒng)的換繩工藝基礎(chǔ)上，采用先收2根舊繩，利用2根留繩帶引新繩的換繩工藝,成功完成主井落地摩擦提升機(jī)的換繩工作，省時、省力、省費(fèi)用，對同類礦井提升機(jī)換繩工作具有參考價值。

提升機(jī) 換繩 最大破斷力 最大靜張力

目前國內(nèi)外大中型礦井的設(shè)計(jì)幾乎全部選用多繩摩擦提升系統(tǒng)[1]，提升系統(tǒng)的日常維護(hù)和檢修比較繁瑣，尤其是受有許多應(yīng)力作用和各種因素影響的提升鋼絲繩。《煤礦安全規(guī)程》第403條要求[2]：“摩擦輪提升鋼絲繩使用期限應(yīng)不超過兩年。如果鋼絲繩的斷絲、直徑縮小和銹蝕程度不超過本規(guī)程第405條、第406條、第408條的規(guī)定，可繼續(xù)使用，但不得超過一年，否則應(yīng)立即更換”。提升系統(tǒng)是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相連接的樞紐，又是礦山運(yùn)輸?shù)难屎?落地式多繩摩擦輪提升鋼絲繩更換工藝復(fù)雜，施工人員多在井口和井筒中作業(yè)，危險性大，施工作業(yè)時間長，因此，如何在較短的時間內(nèi)和較少勞動力的情況下安全更換提升鋼絲繩，顯得尤為重要。

1 工程概況

某礦主井提升機(jī)為JKMD-4.5×4(Ⅲ)落地式多繩摩擦輪提升機(jī)，4根提升繩型號為6V×37S+FC，直徑為44 mm，繩間距為300 mm，左右捻交叉布置。提升機(jī)最大靜張力為900 kN，最大靜張力差為150 kN，平衡錘自重(含首尾懸掛裝置)為37 t，提升高度為750 m。提升繩每根長780 m，約6.2 t。

2 施工方案

把4根繩從南到北編號1#、2#、3#、4#，分2組，1#、4#，2#、3#各為一組。 箕斗從井口下放，每50 m一付長板卡將4根繩夾緊固定，直到井底，然后箕斗上行，拆板卡，用專用收繩車收一組舊繩，最后利用舊繩頭帶新繩頭經(jīng)下天輪、提升機(jī)滾筒、上天輪把新繩從東側(cè)帶到西側(cè)，與箕斗的懸掛連接好，同時在另一側(cè)把剩余的舊繩收完。用長板卡把新繩留在另一組繩上，用專用放繩車放繩，每卡一付板卡前先用拉力計(jì)給新繩一個預(yù)拉力，直到放完新繩，安裝好繩的另一端。2#、3#繩換繩工藝見圖1。

圖1 2#、3#換繩工藝

3 安全系數(shù)驗(yàn)算

多繩摩擦式提升機(jī)采用柔性體摩擦傳動原理。鋼絲繩圍繞在摩擦輪上，利用鋼絲繩與摩擦襯墊間的摩擦力來提升或下放重物及人員。平衡錘處于井底位置時，鋼絲繩在摩擦輪平衡錘一側(cè)的靜張力最大。為保證提升系統(tǒng)安全運(yùn)行，《煤礦安全規(guī)程》第403條規(guī)定，根據(jù)提升用途不同，提升鋼絲繩最大破斷力總和與最大靜張力的比值——安全系數(shù)有不同要求。

由于該換繩工藝先拆除2根舊繩，留2根舊繩承受提升容器、平衡尾繩及提升鋼絲繩的重力，為保證換繩過程中的提升安全，需要驗(yàn)算安全系數(shù)。

提升鋼絲繩新繩φ1=44 mm，總絲數(shù)S1=222，換繩前最后一次檢測最小直徑φ2=41.1 mm，一個捻距斷絲最多為兩絲，總絲數(shù)S2=220；新繩檢驗(yàn)報告顯示每根鋼絲繩的破斷力總和P1=1 770 kN，測算每根舊繩的破斷力為

(1)

計(jì)算得出每根舊繩的破斷力P2=1 638.4 kN。

安全系數(shù)為

K=2P2/(Q1+Q2) ,

(2)

式中，Q1為平衡錘重量，370 kN；Q2為首繩重量，4繩×650 m(井筒中懸垂長度)×8 kg/m×10 m/s2，208 kN。

計(jì)算得出安全系數(shù)K=5.67，大于5，符合《煤礦安全規(guī)程》第403條規(guī)定(專用于升降物料使用中的鋼絲繩，安全系數(shù)不小于5)。因此，施工方案滿足安全要求。

4 施工準(zhǔn)備

(1)編制《施工組織設(shè)計(jì)》并向所有參加施工的人員貫徹，學(xué)習(xí)《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》的有關(guān)內(nèi)容，熟悉工序和施工步驟，加強(qiáng)安全意識。

(2)4根新繩開盤檢查，截取繩頭做鋼絲繩試驗(yàn)，要求說明書、合格證、實(shí)驗(yàn)報告齊全，滿足安全使用要求。

(3)施工技術(shù)員及骨干要事先深入現(xiàn)場，了解現(xiàn)場布置情況，確定井架布置位置、起吊方案和方法,安裝好施工設(shè)備、設(shè)施。

(4)準(zhǔn)備好專用長板卡、提繩卡、44U型繩卡、電動扳手、專用液壓站、10 t滑車、1 t和5 t葫蘆、柔性吊裝帶等工具。

(5)對主井絞車、液壓站等機(jī)電液控系統(tǒng)進(jìn)行全面檢修，確保使用過程中安全可靠。

(6)安排專人對施工機(jī)具和設(shè)備進(jìn)行全面檢查，確保其達(dá)到完好狀態(tài)。

(7)由于現(xiàn)在首繩太長，箕斗上到位時，平衡錘已進(jìn)入楔形木罐道3.5 m，施工前需調(diào)繩，可在施工前做好。

5 換繩工藝及步驟

5.1 用1#、4#繩做留繩，收2#、3#舊繩

(1)將箕斗和平衡錘油缸打滿油。

(2)將箕斗停在井口，用厚木板在井口搭設(shè)井字形平臺，東西各搭一個。在井架東西中橫梁上各掛2只1 t手拉葫蘆作拆裝楔形環(huán)及提繩頭之用。

(3)箕斗以0.5 m/s速度下放50 m停車，在井口用電動扳手在4根鋼絲繩上打緊一付長板卡，擰緊高強(qiáng)度八角螺栓，然后箕斗再下放50 m停車，再打緊一付長板卡，依次類推,直到平衡錘升到井口，共打13付板卡。

(4)將平衡錘2#、3#繩油缸卸壓，在平衡錘天輪平臺下的4根鋼絲繩上打緊一付長板卡，然后將平衡錘2#、3#繩從楔形環(huán)內(nèi)拆出來。把平衡錘2#、3#繩頭穿過固定在井架西側(cè)的2只10 t滑車后，與井口西側(cè)2臺纏繩車的牽引繩用繩卡相連，然后拆除天輪平臺下4根鋼絲繩上的長板卡。

(5)開動提升機(jī)，以0.5 m/s速度下放平衡錘，同時以同樣的速度開動纏繩車，回收2#、3#舊繩，每隔50 m 停車，施工人員在井口東側(cè)平臺上拆除長板卡。平衡錘繼續(xù)下行，直到箕斗上升到井口位置。在天輪平臺下兩側(cè)4根鋼絲繩上各打緊一付長板卡。

(6)將箕斗2#、3#繩頭從楔形環(huán)內(nèi)抽出，在井架東側(cè)固定2只10 t滑車，將2#、3#繩頭分別從滑車內(nèi)穿出。

5.2 用舊繩帶新繩穿繞絞車滾筒，上下天輪，卡新繩頭

(1)在西側(cè)井口處將舊繩割斷，把2個繩頭從西側(cè)2只10 t滑車內(nèi)抽出并移到東側(cè)，與東側(cè)2只10 t滑車內(nèi)穿出的2個繩頭分別連接，采用2付φ44 mm U形繩卡，間距為300 mm。

(2)將放繩車上的2根新繩拖進(jìn)井口，繩頭穿過井架西側(cè)的2只10 t滑車后，與西鉤已截斷的2#、3#舊繩頭分別相連，亦采用2付φ44mm U形繩卡，間距為300 mm；然后拆除天輪平臺下兩側(cè)各一付長板卡。

(3)開動提升機(jī)，以0.5 m/s速度下放箕斗，同時以同樣的速度開動纏繩車，回收2#、3#舊繩，開動放繩車放新繩。當(dāng)新舊繩接頭過天輪、滾筒時，須放慢速度，專人觀察指揮。

(4)當(dāng)新繩到達(dá)東側(cè)井口且長度夠穿繞楔形環(huán)時，停止舊繩帶新繩。在機(jī)房內(nèi)用葫蘆及吊裝帶將2#、3#新繩與滾筒繩槽分離，然后開動提升機(jī)，箕斗上升到井口，使楔形環(huán)上端與施工平臺位置水平。

(5)在東側(cè)天輪以下的井架平臺上打一付長板卡將4根繩卡在一起，在井口拆除新舊繩接頭卡子，將2#、3#新繩頭穿好箕斗楔形環(huán)，卡好副繩頭壓板，使2根新繩與2#、3#懸掛連接牢固。副繩頭留1 m，拆除兩側(cè)天輪以下的長板卡。

5.3 用1#、4#繩做留繩，掛2#、3#新繩

(1)在東鉤上天輪平臺以下懸掛2只5 t葫蘆，箕斗下放50 m停車，用葫蘆及提繩器上提并拉緊2#、3#新繩，井口施工人員打緊一付長板卡。

(2)拆除提繩器后，開動提升機(jī)，箕斗以0.5 m/s 速度下行，同時開動放繩車放新繩。放繩車司機(jī)須適當(dāng)掌握剎車裝置，使放繩速度與大絞車保持一致。

(3)箕斗以0.5 m/s速度下放50 m停車，東鉤天輪平臺人員用葫蘆及提繩器上提并拉緊2#、3#新繩，井口施工人員打緊一付長板卡，后拆除提繩器。依次類推,直到平衡錘升到井口，共打13付板卡。

(4)在機(jī)房內(nèi)用葫蘆及吊裝帶分別將2#、3#新繩上眩繩拉緊，在下天輪處用葫蘆及吊裝帶分別將2#、3#新繩下眩繩拉緊，往回串2#、3#繩。在井口將新繩留好長度后割斷，分別將2根繩穿過楔形環(huán)，卡好副繩頭壓板。

(5)將平衡錘2#、3#油缸打壓，至此2#、3#繩更換完畢。

(6)1#、4#繩的更換與上述步驟類似。

6 試運(yùn)轉(zhuǎn)及調(diào)繩

4根繩更換完后，油缸打壓，以不大于2 m/s的速度試鉤，測量出井上下裝載的偏差值Lm。利用調(diào)繩機(jī)進(jìn)行調(diào)繩，箕斗位于井口以下Lm，在西側(cè)井口搭設(shè)4根56#工字鋼，使用4只44 mm鎖繩器，將西側(cè)4條首繩鎖住。用調(diào)繩機(jī)將箕斗上提Lm，使楔形環(huán)露出井口，先拆開2#、3#繩，楔形環(huán)調(diào)整收緊。2#、3#繩打壓拉緊， 1#、4#繩變松弛，同樣拆開1#、4#繩，楔形環(huán)調(diào)整收緊。1#、2#、3#、4#繩全部調(diào)完后，4個油缸統(tǒng)一打壓，再進(jìn)行下一輪調(diào)繩，直至調(diào)整到繩長合適位置。

7 結(jié) 語

本方法與傳統(tǒng)的舊繩帶新繩法相比：施工時間短，某礦業(yè)公司使用本方法換繩實(shí)際用時20 h，為傳統(tǒng)方法的一半；安全程度高，本方法最大限度地減少了井筒中的施工作業(yè)，提高了安全系數(shù)；勞動強(qiáng)度小，使用調(diào)繩機(jī)調(diào)繩，放繩車、收繩車電動控制，幾乎不用人力，減少了作業(yè)人員；較傳統(tǒng)的穩(wěn)車施工作業(yè)，施工費(fèi)用低，一次換繩節(jié)約近5萬元。該換繩新工藝為同類礦山更換提升鋼絲繩提供了很好的借鑒。

[1] 李儀鈺．礦井提升運(yùn)輸機(jī)械[M]．北京：冶金工業(yè)出版社,1989．

[2] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局．煤礦安全規(guī)程[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.

2015-05-10)

李 志(1968—)，女，工程師，050021 河北省石家莊市槐安東路108號