落地式摩擦轮提升钢丝绳更换新工艺

李 志

(中钢集团工程设计研究院有限公司石家庄设计院)

落地式摩擦轮提升钢丝绳更换新工艺

李 志

(中钢集团工程设计研究院有限公司石家庄设计院)

提升机首绳更换工艺较为复杂，容易发生安全事故，在借鉴传统的换绳工艺基础上，采用先收2根旧绳，利用2根留绳带引新绳的换绳工艺,成功完成主井落地摩擦提升机的换绳工作，省时、省力、省费用，对同类矿井提升机换绳工作具有参考价值。

提升机 换绳 最大破断力 最大静张力

目前国内外大中型矿井的设计几乎全部选用多绳摩擦提升系统[1]，提升系统的日常维护和检修比较繁琐，尤其是受有许多应力作用和各种因素影响的提升钢丝绳。《煤矿安全规程》第403条要求[2]：“摩擦轮提升钢丝绳使用期限应不超过两年。如果钢丝绳的断丝、直径缩小和锈蚀程度不超过本规程第405条、第406条、第408条的规定，可继续使用，但不得超过一年，否则应立即更换”。提升系统是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽，又是矿山运输的咽喉,落地式多绳摩擦轮提升钢丝绳更换工艺复杂，施工人员多在井口和井筒中作业，危险性大，施工作业时间长，因此，如何在较短的时间内和较少劳动力的情况下安全更换提升钢丝绳，显得尤为重要。

1 工程概况

某矿主井提升机为JKMD-4.5×4(Ⅲ)落地式多绳摩擦轮提升机，4根提升绳型号为6V×37S+FC，直径为44 mm，绳间距为300 mm，左右捻交叉布置。提升机最大静张力为900 kN，最大静张力差为150 kN，平衡锤自重(含首尾悬挂装置)为37 t，提升高度为750 m。提升绳每根长780 m，约6.2 t。

2 施工方案

把4根绳从南到北编号1#、2#、3#、4#，分2组，1#、4#，2#、3#各为一组。 箕斗从井口下放，每50 m一付长板卡将4根绳夹紧固定，直到井底，然后箕斗上行，拆板卡，用专用收绳车收一组旧绳，最后利用旧绳头带新绳头经下天轮、提升机滚筒、上天轮把新绳从东侧带到西侧，与箕斗的悬挂连接好，同时在另一侧把剩余的旧绳收完。用长板卡把新绳留在另一组绳上，用专用放绳车放绳，每卡一付板卡前先用拉力计给新绳一个预拉力，直到放完新绳，安装好绳的另一端。2#、3#绳换绳工艺见图1。

图1 2#、3#换绳工艺

3 安全系数验算

多绳摩擦式提升机采用柔性体摩擦传动原理。钢丝绳围绕在摩擦轮上，利用钢丝绳与摩擦衬垫间的摩擦力来提升或下放重物及人员。平衡锤处于井底位置时，钢丝绳在摩擦轮平衡锤一侧的静张力最大。为保证提升系统安全运行，《煤矿安全规程》第403条规定，根据提升用途不同，提升钢丝绳最大破断力总和与最大静张力的比值——安全系数有不同要求。

由于该换绳工艺先拆除2根旧绳，留2根旧绳承受提升容器、平衡尾绳及提升钢丝绳的重力，为保证换绳过程中的提升安全，需要验算安全系数。

提升钢丝绳新绳φ1=44 mm，总丝数S1=222，换绳前最后一次检测最小直径φ2=41.1 mm，一个捻距断丝最多为两丝，总丝数S2=220；新绳检验报告显示每根钢丝绳的破断力总和P1=1 770 kN，测算每根旧绳的破断力为

(1)

计算得出每根旧绳的破断力P2=1 638.4 kN。

安全系数为

K=2P2/(Q1+Q2) ,

(2)

式中，Q1为平衡锤重量，370 kN；Q2为首绳重量，4绳×650 m(井筒中悬垂长度)×8 kg/m×10 m/s2，208 kN。

计算得出安全系数K=5.67，大于5，符合《煤矿安全规程》第403条规定(专用于升降物料使用中的钢丝绳，安全系数不小于5)。因此，施工方案满足安全要求。

4 施工准备

(1)编制《施工组织设计》并向所有参加施工的人员贯彻，学习《金属非金属矿山安全规程》的有关内容，熟悉工序和施工步骤，加强安全意识。

(2)4根新绳开盘检查，截取绳头做钢丝绳试验，要求说明书、合格证、实验报告齐全，满足安全使用要求。

(3)施工技术员及骨干要事先深入现场，了解现场布置情况，确定井架布置位置、起吊方案和方法,安装好施工设备、设施。

(4)准备好专用长板卡、提绳卡、44U型绳卡、电动扳手、专用液压站、10 t滑车、1 t和5 t葫芦、柔性吊装带等工具。

(5)对主井绞车、液压站等机电液控系统进行全面检修，确保使用过程中安全可靠。

(6)安排专人对施工机具和设备进行全面检查，确保其达到完好状态。

(7)由于现在首绳太长，箕斗上到位时，平衡锤已进入楔形木罐道3.5 m，施工前需调绳，可在施工前做好。

5 换绳工艺及步骤

5.1 用1#、4#绳做留绳，收2#、3#旧绳

(1)将箕斗和平衡锤油缸打满油。

(2)将箕斗停在井口，用厚木板在井口搭设井字形平台，东西各搭一个。在井架东西中横梁上各挂2只1 t手拉葫芦作拆装楔形环及提绳头之用。

(3)箕斗以0.5 m/s速度下放50 m停车，在井口用电动扳手在4根钢丝绳上打紧一付长板卡，拧紧高强度八角螺栓，然后箕斗再下放50 m停车，再打紧一付长板卡，依次类推,直到平衡锤升到井口，共打13付板卡。

(4)将平衡锤2#、3#绳油缸卸压，在平衡锤天轮平台下的4根钢丝绳上打紧一付长板卡，然后将平衡锤2#、3#绳从楔形环内拆出来。把平衡锤2#、3#绳头穿过固定在井架西侧的2只10 t滑车后，与井口西侧2台缠绳车的牵引绳用绳卡相连，然后拆除天轮平台下4根钢丝绳上的长板卡。

(5)开动提升机，以0.5 m/s速度下放平衡锤，同时以同样的速度开动缠绳车，回收2#、3#旧绳，每隔50 m 停车，施工人员在井口东侧平台上拆除长板卡。平衡锤继续下行，直到箕斗上升到井口位置。在天轮平台下两侧4根钢丝绳上各打紧一付长板卡。

(6)将箕斗2#、3#绳头从楔形环内抽出，在井架东侧固定2只10 t滑车，将2#、3#绳头分别从滑车内穿出。

5.2 用旧绳带新绳穿绕绞车滚筒，上下天轮，卡新绳头

(1)在西侧井口处将旧绳割断，把2个绳头从西侧2只10 t滑车内抽出并移到东侧，与东侧2只10 t滑车内穿出的2个绳头分别连接，采用2付φ44 mm U形绳卡，间距为300 mm。

(2)将放绳车上的2根新绳拖进井口，绳头穿过井架西侧的2只10 t滑车后，与西钩已截断的2#、3#旧绳头分别相连，亦采用2付φ44mm U形绳卡，间距为300 mm；然后拆除天轮平台下两侧各一付长板卡。

(3)开动提升机，以0.5 m/s速度下放箕斗，同时以同样的速度开动缠绳车，回收2#、3#旧绳，开动放绳车放新绳。当新旧绳接头过天轮、滚筒时，须放慢速度，专人观察指挥。

(4)当新绳到达东侧井口且长度够穿绕楔形环时，停止旧绳带新绳。在机房内用葫芦及吊装带将2#、3#新绳与滚筒绳槽分离，然后开动提升机，箕斗上升到井口，使楔形环上端与施工平台位置水平。

(5)在东侧天轮以下的井架平台上打一付长板卡将4根绳卡在一起，在井口拆除新旧绳接头卡子，将2#、3#新绳头穿好箕斗楔形环，卡好副绳头压板，使2根新绳与2#、3#悬挂连接牢固。副绳头留1 m，拆除两侧天轮以下的长板卡。

5.3 用1#、4#绳做留绳，挂2#、3#新绳

(1)在东钩上天轮平台以下悬挂2只5 t葫芦，箕斗下放50 m停车，用葫芦及提绳器上提并拉紧2#、3#新绳，井口施工人员打紧一付长板卡。

(2)拆除提绳器后，开动提升机，箕斗以0.5 m/s 速度下行，同时开动放绳车放新绳。放绳车司机须适当掌握刹车装置，使放绳速度与大绞车保持一致。

(3)箕斗以0.5 m/s速度下放50 m停车，东钩天轮平台人员用葫芦及提绳器上提并拉紧2#、3#新绳，井口施工人员打紧一付长板卡，后拆除提绳器。依次类推,直到平衡锤升到井口，共打13付板卡。

(4)在机房内用葫芦及吊装带分别将2#、3#新绳上眩绳拉紧，在下天轮处用葫芦及吊装带分别将2#、3#新绳下眩绳拉紧，往回串2#、3#绳。在井口将新绳留好长度后割断，分别将2根绳穿过楔形环，卡好副绳头压板。

(5)将平衡锤2#、3#油缸打压，至此2#、3#绳更换完毕。

(6)1#、4#绳的更换与上述步骤类似。

6 试运转及调绳

4根绳更换完后，油缸打压，以不大于2 m/s的速度试钩，测量出井上下装载的偏差值Lm。利用调绳机进行调绳，箕斗位于井口以下Lm，在西侧井口搭设4根56#工字钢，使用4只44 mm锁绳器，将西侧4条首绳锁住。用调绳机将箕斗上提Lm，使楔形环露出井口，先拆开2#、3#绳，楔形环调整收紧。2#、3#绳打压拉紧， 1#、4#绳变松弛，同样拆开1#、4#绳，楔形环调整收紧。1#、2#、3#、4#绳全部调完后，4个油缸统一打压，再进行下一轮调绳，直至调整到绳长合适位置。

7 结 语

本方法与传统的旧绳带新绳法相比：施工时间短，某矿业公司使用本方法换绳实际用时20 h，为传统方法的一半；安全程度高，本方法最大限度地减少了井筒中的施工作业，提高了安全系数；劳动强度小，使用调绳机调绳，放绳车、收绳车电动控制，几乎不用人力，减少了作业人员；较传统的稳车施工作业，施工费用低，一次换绳节约近5万元。该换绳新工艺为同类矿山更换提升钢丝绳提供了很好的借鉴。

[1] 李仪钰．矿井提升运输机械[M]．北京：冶金工业出版社,1989．

[2] 国家安全生产监督管理总局．煤矿安全规程[M]．北京：煤炭工业出版社，2011.

2015-05-10)

李 志(1968—)，女，工程师，050021 河北省石家庄市槐安东路108号