姚金星， 臧宗強(qiáng)， 何芳紅

(金川集團(tuán)股份有限公司安全保障部， 甘肅 金昌 737104)

1 前言

罐道是非煤礦山提升機(jī)箕斗或罐籠的導(dǎo)向裝置，目的是確?；坊蚬藁\在井筒內(nèi)保持平穩(wěn)運(yùn)行，通常分為柔性罐道和剛性罐道。柔性罐道鋼絲繩上端用固定裝置固定在井塔或井架上，下部連接裝置與上部結(jié)構(gòu)基本一致，并利用重錘將鋼絲繩拉緊。與剛性罐道相比，柔性罐道具有安裝工作量小、維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)。

某有色采礦冶煉企業(yè)24行主井提升系統(tǒng)2019年發(fā)生一起6#罐道繩脫落事故，該罐道屬柔性管道，固定及拉緊裝置由井塔雙楔塊固緊器+井下重錘拉緊裝置構(gòu)成，裝置中雙楔塊是利用鋼絲繩的自身牽引力，通過罐道鋼絲繩與雙楔塊內(nèi)圓弧槽的摩擦力帶動(dòng)雙楔塊在楔槽內(nèi)滑動(dòng)，完成對(duì)無端頭鋼絲繩任意位置鎖緊，實(shí)現(xiàn)固定裝置對(duì)罐道鋼絲繩的緊固固定。相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表1。

2 原因分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，6#罐道鋼絲繩更換時(shí)間剛過半年，最近的一次日常檢查時(shí)間距事故發(fā)生不足1月，檢查結(jié)果罐道鋼絲繩鎖緊器無異常，罐道鋼絲繩無斷絲，鋼絲繩最小直徑49.76mm，符合《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》規(guī)定。同時(shí)事故發(fā)生后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，鎖緊器小板卡無明顯損傷，上下滑套間罐道鋼絲繩及滑套座完好，運(yùn)行曲線正常，未發(fā)現(xiàn)電流、力矩突變現(xiàn)象，排除因罐道鋼絲繩擼絲造成載荷超過鎖緊力脫落的原因。由此進(jìn)一步分析得出，發(fā)生罐道鋼絲繩脫落的原因?yàn)殒i緊裝置鎖緊力不足導(dǎo)致罐道繩脫落。

表1 提升機(jī)及罐道鋼絲繩固定拉緊裝置技術(shù)數(shù)據(jù)

2.1 楔塊未鎖緊到位

提升機(jī)罐道鋼絲繩鎖緊原理是依靠配重及罐道鋼絲繩自重產(chǎn)生拉力，進(jìn)而依靠罐道鋼絲繩與楔塊接觸弧面的擠壓力使楔塊在鎖緊器楔槽內(nèi)平滑下移實(shí)現(xiàn)自鎖緊。因此，形成可靠有效的擠壓是實(shí)現(xiàn)鎖緊的前提。

罐道鋼絲繩擠壓模型如圖1所示，根據(jù)約定模型假設(shè)[1]及材料力學(xué)Hook定律[2]，罐道鋼絲繩擠壓力數(shù)學(xué)模型為[3]

(1)

根據(jù)實(shí)際，罐道鋼絲繩的曲率半徑同樣影響擠壓力，需要考慮凹坑和罐道鋼絲繩的曲率半徑，修正后的公式為[4]

(2)

式中：R——擠壓凹坑的球半徑；

δ——鋼絲擠壓坑深度;

E——彈性模量;

R1——凹坑曲率半徑；

R2——鋼絲曲率半徑；

F——擠壓力。

圖1 罐道鋼絲繩擠壓模型

就6#罐道來說，其鎖緊器緊固裝置(與其他緊固裝置規(guī)格型號(hào))上端面至雙楔塊上端面間距約100 mm，其余7根間距約70mm，具體如圖2所示，說明楔塊在安裝時(shí)未楔緊到位是發(fā)生事故的主要原因。同時(shí)經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，兩側(cè)楔塊外露高度參差不齊，誤差明顯，最大誤差達(dá)5mm，說明楔形塊在相互擠壓罐道鋼絲繩時(shí)，兩側(cè)楔塊對(duì)罐道鋼絲繩擠壓作用點(diǎn)不在同一位置，產(chǎn)生分力引起作用效果下降，也是導(dǎo)致事故發(fā)生的原因之一。

圖2 楔形塊與罐道裝配

2.2 楔塊不能順利滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)自鎖

由于罐道鋼絲繩固定裝置的楔槽、楔塊銹蝕、變形、損傷以及加工精度不足等原因，將導(dǎo)致楔塊不能順利滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)罐道鋼絲繩自鎖，引起事故發(fā)生。就本次事故來說，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)表面銹蝕嚴(yán)重。由于井筒以條狀混合巖為主，層狀碎裂結(jié)構(gòu)，井筒涌水量大，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，提升機(jī)全速運(yùn)行時(shí)速度達(dá)到16m/s，井筒內(nèi)淋水被提升繩、箕斗等提升至井塔各層，造成罐道鋼絲繩緊固裝置等設(shè)備設(shè)施銹蝕較快?，F(xiàn)場(chǎng)解體查驗(yàn)6#罐道鋼絲繩鎖緊器，內(nèi)部楔槽及楔塊銹蝕、水漬，痕跡明顯，現(xiàn)場(chǎng)情況如圖3所示。

(2)檢修更換作業(yè)缺乏檢質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。該鎖緊器為重復(fù)利用設(shè)備，在安裝前要進(jìn)行解體清洗、打磨處理，但由于未對(duì)方案技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做明確要求，導(dǎo)致二次安裝過程中鎖緊器內(nèi)部楔槽及楔塊表面加工粗糙，引起受力變形且有微小損傷，楔塊側(cè)面(非受力面)與鎖緊器楔槽側(cè)面(非受力面)配合間隙過小，楔塊不能順利滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)罐道鋼絲繩的自鎖。

3 措施及對(duì)策

罐道鋼絲繩及其拉緊緊固裝置應(yīng)做好安裝前的檢查和日常點(diǎn)檢維護(hù)管理工作，確保質(zhì)量合格，技術(shù)性能安全穩(wěn)定可靠[6]。

(1)加強(qiáng)提升機(jī)運(yùn)行管理。在多繩提升過程中，箕斗或罐籠中心擺動(dòng)軌跡呈波浪形，近似于正弦波曲線，有明顯波峰和波谷。其原因是由于運(yùn)行過程中容器對(duì)罐道鋼絲繩的作用力和罐道鋼絲繩對(duì)容器的彈性恢復(fù)反作用力造成的，與振幅與載荷、速度、罐道繩剛性等因素有關(guān)[7]。當(dāng)其他參數(shù)不變，振幅與載荷和速度變化如圖4、圖5所示。

圖4 單位載荷下振幅(R)變化趨勢(shì)

圖5 單位速度下振幅(R)變化趨勢(shì)

由上圖可以看出，速度變化和載荷變化對(duì)箕斗或罐籠中心擺動(dòng)都造成影響，繼而影響罐道鋼絲繩安全使用，同時(shí)速度變化的影響高于載荷變化的影響。因此，在日常運(yùn)行中，必須要按照操作規(guī)程要求安全操作，確保罐道鋼絲繩安全可靠。同時(shí)要避免由于速度過快引起拉緊緊固裝置楔塊受井筒淋水等影響造成銹蝕而導(dǎo)致鎖緊力下降。

(2)做好日常檢查維護(hù)。罐道鋼絲繩及其拉緊緊固裝置應(yīng)按照礦山提升設(shè)備相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行定期檢查，記錄罐道鋼絲繩標(biāo)記位置位移情況。

(3)罐道鋼絲繩及其拉緊緊固裝置更換要有明確檢修方案，其質(zhì)量驗(yàn)收要求要用過專業(yè)技術(shù)人員充分分析論證，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝楔塊等關(guān)鍵部位要嚴(yán)格把關(guān)，發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)整改，確保安全運(yùn)行。

4 結(jié)論

在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，罐道鋼絲繩的脫落現(xiàn)象發(fā)生較少，日常維護(hù)檢查主要方法是通過檢查在鋼絲繩上的標(biāo)記位置位移情況，確定鎖緊器工作狀態(tài)，同時(shí)對(duì)鎖緊器的楔緊主要靠大錘施加外力楔緊，無專用工具或其他手段確保楔塊楔緊到位。