一、項(xiàng)目背景
《煤礦安全規(guī)程》第四百零三條規(guī)定：摩擦輪式提升鋼絲繩的使用期限應(yīng)不超過(guò)2年，如果鋼絲繩的斷絲、直徑縮小和銹蝕程度不超過(guò)本規(guī)程第四百零五條、第四百零六條、第四百零八條的規(guī)定，可繼續(xù)使用，但不得超過(guò)一年。因此，對(duì)于主副井提升均使用多繩摩擦式提升機(jī)的礦井來(lái)說(shuō)，平均每年需要換一次主提升鋼絲繩。在更換過(guò)程中，如果設(shè)備選用不當(dāng)或操作錯(cuò)誤，將會(huì)造成鋼絲繩扭勁、打死彎、新鋼絲繩與舊鋼絲繩、新鋼絲繩與新鋼絲繩扭在一起，導(dǎo)致新繩受損。這將嚴(yán)重影響換繩質(zhì)量，甚至可能導(dǎo)致鋼絲繩打滑、斷裂、造成墜罐等惡性事故的發(fā)生。因此，更換多繩摩擦提升機(jī)主提升鋼絲繩是一項(xiàng)操作難度大、技術(shù)性強(qiáng)、危險(xiǎn)性高的工作。
目前，多繩摩擦式提升機(jī)在我國(guó)礦山企業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，但多繩摩擦式提升機(jī)的換繩工藝卻無(wú)統(tǒng)一規(guī)定，各單位都是根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)組織實(shí)施。整個(gè)施工中大致存在幾個(gè)問(wèn)題:更換鋼絲繩的工藝繁雜、多地點(diǎn)施工、井筒內(nèi)作業(yè)、施工時(shí)間長(zhǎng)、人力、物力耗費(fèi)較大，職工勞動(dòng)強(qiáng)度大，進(jìn)度緩慢，且由于沒(méi)有正規(guī)的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，存在著安全性和可靠性方面的問(wèn)題。因此，怎樣利用煤礦現(xiàn)有的通用設(shè)備，合理選擇安全可靠、快速有效、操作方便、投資少的換繩工藝，對(duì)保障煤礦企業(yè)生產(chǎn)安全、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
二、設(shè)計(jì)原理
引用BHS多繩摩擦提升機(jī)主提升鋼絲繩快速更換裝置，該裝置可將多繩摩擦提升機(jī)主提升鋼絲繩同時(shí)更換。其步進(jìn)式鋼絲繩引入裝置，將鋼絲繩引入天輪和滾筒，極大得提高了換繩效率減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。具有能夠方便調(diào)節(jié)夾緊力大小和控制其開(kāi)閉環(huán)狀況的步進(jìn)固定裝置和相互閉鎖的步進(jìn)移動(dòng)裝置，解決了引繩、送繩、防纏繞以及張力不平衡等問(wèn)題；具有雙摩擦加楔形塊的能夠安全自鎖的可控防跑繩裝置；具有能夠監(jiān)測(cè)監(jiān)控快速換繩裝置全過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
采用舊繩帶新繩更換工藝，主要是在井口特制作業(yè)平臺(tái)，利用提升機(jī)舊提升鋼絲繩的自身動(dòng)力，新繩通過(guò)導(dǎo)繩輪翻過(guò)滾筒引致提升容器上，用繩卡將新、舊鋼絲繩連接，通過(guò)舊繩下放帶動(dòng)新鋼絲繩，然后在懸吊裝置處將新舊鋼絲繩對(duì)應(yīng)更換，回收舊繩，完成整個(gè)換繩作業(yè)。
圖一：鋼絲繩更換示意圖
三、結(jié)構(gòu)形式
1.裝置介紹
BHS型多繩摩擦提升機(jī)主提升鋼絲繩快速更換裝置主要由防跑繩裝置、行走機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向輪，液壓站，電控箱等組成。
根據(jù)空間尺寸選擇換繩裝置的布置形式，布置形式分為直線式和直角式布置方式，一般空間尺寸比較小時(shí)選擇直角布置方式。此處介紹直線式布置方式，如圖二所示。
圖二：裝配圖
2.換繩步驟
（1）井底安裝腳手架、分繩器、懸掛起吊裝置；
（2）井口罐籠安裝腳手架、懸掛起重導(dǎo)鏈；
（3）棚架、起吊罐籠；
（4）新舊鋼絲繩連接、割舊繩；
（5）下放新繩，回收舊繩；
（6）掛罐籠；
（7）拆除罐籠托梁；
（8）滑動(dòng)試驗(yàn)。
分別給東碼和西碼罐籠平衡裝置注油，保證東西兩碼罐籠處于正常停車位置，然后分別以2m／s、4.7m／s、7.97m/s速度空載、半載、全載進(jìn)行防滑試驗(yàn)，防滑試驗(yàn)時(shí)必須在上提重物的等速運(yùn)行階段進(jìn)行緊急制動(dòng)停車，觀察鋼絲繩是否產(chǎn)生滑動(dòng)現(xiàn)象。
四、創(chuàng)新點(diǎn)
1.大大提高了換繩效率和安全性
主提升鋼絲繩更換過(guò)程中新繩的下放多采用人工下放，但其存在安全性低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題。為此，采用BHS型換繩裝置來(lái)完成新繩的下放，該裝置采用雙移動(dòng)小車實(shí)現(xiàn)換繩過(guò)程的連續(xù)步進(jìn)換繩，兩移動(dòng)小車交替實(shí)現(xiàn)夾緊和步進(jìn)的順序工作，能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，可實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)換繩控制，可將4根主提升鋼絲繩同時(shí)下放，僅需半天就可將多根鋼絲繩下放完畢。采用BHS型換繩裝置下繩改人工作業(yè)為機(jī)械作業(yè)，施工的安全性得到極大提高，且該裝置實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化換繩，大大縮短了換繩時(shí)間，下繩工作僅需要1名作業(yè)人員即可，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
2.改進(jìn)起吊工藝
在換繩作業(yè)中必須將罐籠吊起或下放，使主提升鋼絲繩松弛或承載。目前主要的提升方式有以下兩種：
（1）傳統(tǒng)的手拉葫蘆起吊；
（2）主提升鋼絲繩起重裝置起吊。
傳統(tǒng)的手拉葫蘆起吊在起吊過(guò)程中倒鏈容易出現(xiàn)跳鏈、掉槽、卡鏈等現(xiàn)象，且人力拉動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)脫手現(xiàn)象，起吊物升降不平穩(wěn)，作業(yè)安全性低；主提升鋼絲繩起重裝置起吊需花費(fèi)近50萬(wàn)元購(gòu)置主提升鋼絲繩起重裝置，且購(gòu)置新設(shè)備需有加工周期，影響主提升鋼絲繩的及時(shí)更換。為保證快速有效起吊罐籠，節(jié)約換繩所需時(shí)間，經(jīng)選型計(jì)算，采用32T液壓油缸串聯(lián)的方式起吊罐籠，在保證將罐籠安全起吊到有效高度的前提下，大大縮短了起吊時(shí)間，節(jié)省了人力和資金投入。同時(shí)為保證起吊鋼絲繩合理受力，在主起吊繩頭部安裝了直徑為240mm的導(dǎo)繩輪，確保鋼絲繩不受棱銳器具損傷。
五、效果評(píng)價(jià)
1.社會(huì)效益
該換繩工藝對(duì)提升機(jī)更換主提升鋼絲繩的前期準(zhǔn)備工作、安全技術(shù)措施、快速換繩裝置及材料的設(shè)計(jì)、選型計(jì)算等進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，形成了一套科學(xué)合理的鋼絲繩更換工藝，突出了安全高效的理念要求，優(yōu)化和提升了多繩摩擦式提升機(jī)主提升鋼絲繩更換的技術(shù)，確保了鋼絲繩更換的安全性和高效性，豐富和完善了鋼絲繩更換技術(shù)，在全國(guó)類似礦井主提升鋼絲繩的更換工作中具有很大的推廣和應(yīng)用價(jià)值。
2.經(jīng)濟(jì)效益
在某礦實(shí)施該工藝使其主井更換主提升鋼絲繩每次可節(jié)約時(shí)間21個(gè)小時(shí)，副井每次可節(jié)約11個(gè)小時(shí)，平均每次更換主、副井主提升鋼絲繩將節(jié)約32個(gè)小時(shí)的提升時(shí)間，按照該礦主井每天10000t的提升能力計(jì)算，采用該快速換繩技術(shù)后，可增加產(chǎn)煤量14500t，按噸煤銷售價(jià)560元/t計(jì)，可增加產(chǎn)值800余萬(wàn)元。
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