煤矿斜巷轨道运输保险绳设置型式探讨

廖振国

(开滦(集团)有限责任公司，河北 唐山 063000)

煤矿斜巷轨道运输过程中发生断链、脱钩跑车是煤矿斜巷轨道运输事故中危害最大的事故[1]，占斜巷提升运输事故的16.7%。根据开滦煤业公司成立以来(2002年10月)的斜巷跑车事故统计分析，斜巷轨道运输发生跑车事故几乎30%都与保险绳使用情况有关，而保险绳设置的性能优劣是员工使用保险绳的关键，正确设置、规范使用保险绳[2]是防止斜巷轨道运输跑车事故最有效的措施之一。《煤矿安全规程》[3]第四百一十六条第(六)款规定：“倾斜井巷运输时，矿车之间的连接、矿车与钢丝绳之间的连接，必须使用不能自行脱落的连接装置，并加装保险绳”。原国家安全监管总局、国家煤矿安全监察局《关于加强煤矿机电运输安全管理工作的通知》(安监总煤行[2008]175号)[4]文件中也提出“斜井提升连接装置要可靠，必须装设保险绳”。国家标准规定要求斜巷轨道运输必须加设保险绳，但对保险绳的具体设置却没有更多的标准、规范。开滦集团公司《小绞车司机安全技术操作规程》也仅仅提出了“保险绳绳径不得小于主绳绳径”这一点要求，各煤矿没有更多的标准要求可以借鉴，于是出现了多种多样、形式各异的保险绳，也曾多次出现设置不合理现象、现场操作不使用保险绳等问题。为规范管理斜巷提升运输保险绳的设置、使用，开滦集团煤业分公司开展了辅助运输专治理活动，对斜巷提升运输保险绳进行了统一规范要求。

1 概 述

在斜巷轨道运输过程中，当车辆因脱钩、两车或车与钢丝绳头之间窜销、连接装置断裂时，保险绳将失去连接的车辆兜住，防止发生跑车事故。1991年4月21日四点班林南仓矿西一轨道上山斜巷从一中石门往下坡头提运5t蓄电池机车时，因连接蓄电池机车没有使用防脱销子，在斜巷轨道山一中石门口以下50m发生窜销子跑车，绞车司机发现电流突然变化异常后减速停车，并通知信号把钩工到现场查看，发现蓄电池机车与绳头车的连接销子窜出，蓄电池机车发生了跑车，但被保险绳兜住了，蓄电池机车、绳头车均发生落辙，跑车事故现场如图1所示。

图1 跑车事故现场示意图

2 保险绳的设置

2.1 保险绳的型式

1)保险绳一般有单绳式和环绳式两种型式。单绳式保险绳的一端卡接在主钢丝绳上，另一端做成绳扣，用插销与矿车尾部相连接。该保险绳必须搭在或固定在矿车上部车体上，确保保险绳固定牢固可靠[5]，防止在运输途中滑落到侧面，如图2(a)所示。环绳式保险绳就是将保险绳围成环状绳圈套在矿车两侧面，兜在矿车端面，并穿过矿车尾部连接装置内，插好销子捌住，如图2(b)所示。

图2 保险绳拴挂示意图

2)单绳式保险绳优点是便于现场工作人员操作；缺点是容易滑落。环绳式保险绳优点是双绳，承受冲击力加倍；缺点是不便于工人操作，绳在车外侧超宽，容易被巷道中的物体刮蹭，而需要设置固定钢丝绳的装置。

2.2 保险绳适用范围

单绳式保险绳设置简单，操作方便，适用范围较广；环绳式保险绳使用地点要求斜巷车辆两侧巷道宽敞，车辆与两侧管线间距较大地点。环绳式保险绳也可以使用在主提升钢丝绳绳径较粗，保险绳绳径相对较细的场所。

2.3 保险绳与主绳的连接方式

单绳式保险绳一端通过绳卡固定在主钩头后端不小于600mm处，保险绳绳头制作与主提钢丝绳制作标准一样。卡接按照《钢丝绳夹》(GB 5976—2006)[6]标准，绳夹间距为钢丝绳直径的6～7倍，保险绳与钢丝绳连接使用标准钢丝绳夹的数量至少3个，具体数量根据绳的直径确定，见表1。

表1 钢丝绳夹数量要求

插接按照《钢丝绳吊索、插编索扣》(GB/T16271—2009)[7]标准，对于折回式插编，每一股应至少穿插五次，并且五次中至少有3次为整股穿插；对于对插式插编，不应小于3次插编。为此，规定插接长度一般为钢丝绳直径的20倍(或插接长度应不小于300mm)。单绳式保险绳卡接与插接样式如图3所示。

图3 单绳式保险绳卡接与插接样式(mm)

环绳式保险绳与主钢丝绳的连接是分开式的，通过专用卸扣与主钢丝绳连接。具体设置如图4所示。在主钢丝绳钩头后端不小于600mm处卡接一个连接保险绳的绳扣，该绳扣直径不小于主绳绳径。保险绳兜住所要提升的车辆，两端折回利用专用卸扣与卡接在主绳上的保险绳扣连接。

图4 环绳式保险绳连接方式(mm)

2.4 保险绳绳径的选择

根据保险绳在预防断链、脱钩跑车事故中的作用，结合《煤矿安全规程》解读(2016版)[8]，关于斜巷轨道运输保险绳安全系数的推荐值和目前公司各矿井保险绳实际设置情况，公司规定斜巷保险绳的安全系数不得小于4。煤矿斜巷提升运输保险绳一般情况下选择主绳规格相同的钢丝绳(一般选用6×19+FC型号)[9]，钢丝绳绳径在∅18.5mm以下时，选择与主绳绳径一样；钢丝绳绳径在∅18.5～24.5mm之间时，选择绳径∅18.5mm；钢丝绳绳径在∅28mm及以上时，选择绳径∅21.5mm，保险绳绳径设置要求见表2。如果保险绳安全系数达不到要求，应选择环绳式保险绳，环绳式相当于保险绳双用，安全系数增加。

表2 保险绳绳径设置要求

2.5 保险绳的长度

保险绳长度应为略大于一次提升串车的长度，如图5所示，保险绳长度应按式(1)简单计算求得。

式中，l为保险绳长度，m；l1为串车长度，m；l2为保险绳在主绳上的起点至连接装置的距离，m；l3为保险绳尾与串车尾部之间的长度，约等于h1，m；h1为保险绳与车辆连接点水平线至矿车上沿的距离，m。

图5 保险绳长度计算示意图

因l3=h1，式(1)简化为：

因保险绳刚性强、柔性差、易打卷，现场操作不容易拉直，实际保险绳设置长度应在计算得出的长度l的基础上增加300mm。

3 保险绳设置应注意的几个问题

3.1 保险绳绳径选择过粗的问题

保险绳绳径在选择的时候常常没有考虑到斜巷轨道运输日常提升载重量的实际情况，常想当然地在操作规程、作业规程中规定“保险绳的绳径不得小于主绳绳径”，由此，造成保险绳绳径设置过粗，钢丝绳的柔韧性差，员工的操作难度加大，出现了员工在日常工作中不使用保险绳的现象。在实际操作过程中，如果主提升钢丝绳绳径达到24.5mm时，钢丝绳[10]柔性很差，非常不容易回弯，员工挂钩操作非常不方加便，一个人根本操作不了，两个人操作也非常麻烦费事，于是就会发生现场规程不落实的现象。林南仓矿-500暗斜井最大倾角21°，最大提升车数2辆，轨道运输作业使用∅24.5mm的6×19钢丝绳，保险绳也使用该绳。2000年4月23日夜班就发生了一起因未挂保险绳而造成的跑车事故。事故原因是未使用保险绳，矿车销子防脱挡失效，轨道质量差，车辆通过轨道节颠簸而窜销子跑车。经过调查走访和事故原因分析，员工普遍反映保险绳太硬日常操作非常不方便。后经技术人员测算，该绳是为提升最大载重量综采大件而设计的钢丝绳[11]，日常提升量远达不到大件重量。于是就对该保险绳进行了重新设计，日常提升物料、煤矸时采用单绳式保险绳，保险绳径为∅18.5mm的6×19钢丝绳；如果需要提升综采大件时，单位则更换使用绳径为∅18.5mm的6×19环绳式钢丝绳，绳径虽然不变，但由于方式改变(其实相当于保险绳双着使用)安全系数增加。因此，认为 “保险绳绳径必须和主提升钢丝绳规格相同”、“保险绳的绳径不得小于牵引钢丝绳的绳径绳”的说法是不严谨的，上述说法在绳径∅21.5mm以下时是可行的，当钢丝绳径超过∅21.5mm以上时，应使用软丝钢丝绳(6×37)[12]或更改保险绳设置方式，可以选择绳径较小的环绳式钢丝绳，只要安全系数符合要求即可。

3.2 保险绳设置过长问题

斜巷断链、脱钩跑车前，保险绳与车辆一起以速度V1匀速运动，保险绳不受力。发生断链、脱钩跑车时，所跑车辆进行自由减速运动，速度降为V2，经过一段距离(保险绳与所保护车辆长度差值)后，保险绳能够兜住所跑车辆。在保险绳兜住车辆的瞬间，保险绳受到车辆冲击力。根据任中全[13]提升系统断绳冲击力的分析，保险绳的冲击力[14]与保险绳与所保护车辆的长度差有关，如果保险绳设置过长，长度差△L值越大，保险绳所受冲击力越大。为使保险绳破断力能够抵抗跑车对其的冲击力，而不发生折断，在《煤矿安全规程》解读(2016版)安全系数推荐值2的基础上，要求保险绳安全系数不小于4，确保安全系数满足要求。

3.3 保险绳与主绳没有直接连接问题

保险绳与主钢丝绳直接连接才能有效起到将窜销、脱钩的车辆兜住的目的。有的单位将保险绳头与主绳头一起拴挂在矿车连接装置内，用同一个销子固定是不合理的。一旦发生窜销脱钩现象，保险绳将会和主绳头一起与矿车脱离，起不到将所跑矿车兜住的作用[15]。

4 结 语

开滦集团煤业分公司在斜巷轨道运输治理专项整顿中对斜巷轨道运输保险绳的设置进行了有益研究探索，统一标准要求，采用单绳式保险绳，保险绳在主提钢丝绳连接绳头以上位置采用绳夹连接，保险绳安全系数至少不小于4，保险绳长度在计算值l的基础上富余量不超过300mm。保险绳的规范设置及使用，充分发挥了保险绳在斜巷轨道运输中的作用，有效避免了斜巷轨道运输跑车事故。