井下绞车钢丝绳的防跑偏装置研究

刘利伟

（晋能控股集团轩岗煤电有限责任公司刘家梁煤矿， 山西 原平 034114）

0 引言

绞车运行原理是借助滚筒对钢丝绳进行回收和下放，实现对煤炭资源的运输。为此，在绞车运行中，钢丝绳是否能有效缠绕在滚筒上，便是绞车提高运转效果和安全性的关键。由于受到井下环境复杂、绞车安装和巷道弯道等多方面因素的影响，钢丝绳易出现跑偏问题，不及时纠偏会出现安全事故，且传统人工下的撬棍、钎杆等机具强行纠偏方式还存在效果差、不安全和低效率等问题，因此，有必要进行井下绞车钢丝绳的防跑偏装置研究。

1 绞车设备运转的分析

以某煤矿开采为例，结合其绞车设备的运转情况看，有以下几个方面。首先，在当前井下生产中主要应用的绞车型号及其参数可以参考表1，同时绞车会主要布置在采掘工作面和辅助运输大巷上，可以支持设备和其他资源的升降。其次，目前受到矿井开采时间较长的影响，在井下采掘面多和矿井开拓延伸下，有着地质情况复杂、绞车数量多、巷道弯道多和绞车分布广的特点，不利于提高对绞车的管理，易出现咬绳、跳绳和跑偏等问题。

表1 常用绞车型号及主要参数

结合2021 年设管部门统计数据看，绞车在钢丝绳纠偏不当下出现了23 起跑偏问题，且有2 起出现了伤人事故，其他跑偏故障均造成有一定的经济损失，不利于满足矿企的发展需要，因此要求开展防跑偏装置的研究[1]。

2 绞车钢丝绳防跑偏装置的设计

2.1 装置结构组成

结合钢丝绳易跑偏问题，设计了防跑偏装置，其主要部件有移动装置、立柱、底座、龙门架、上下托辊、轨道和限位梁等方面，组成示意可以参考图1。为了了解各部件的关系，下面进行具体分析：第一，结合平板装置（长×宽×厚：1 000 mm×900 mm×10 mm）而言，首先其下方有4 个滑轮且滑轮安装在2 根轨道上，同时平板的两侧安有挡板、上方安有限位梁，且在平板和限位梁之间还安有2 个横向托辊，最后在横向托辊中还设计了1 组竖向托辊，可以借助1 组竖向托辊和2 个横向托辊构成1 个可供钢丝绳穿过的空间，实现对钢丝绳的控制；第二，结合龙门框架，由钢板（厚8mm）焊接，整体的框架长×高为1200mm×800mm，其两侧立柱固定在底座上，且立柱两侧也安有侧护板；第三，结合底座而言，由工字钢梁和轨道构成，前者的布设间距为1 200 mm，且两端地锚固定孔25 mm，后者与工字钢垂直布设，间距为800 mm。

图1 防跑偏装置的结构

2.2 装置动力来源

在设计初未关注人工外的液压系统、电控系统等动力来源，整体防跑偏装置的动力来源主要借助人工，可以提高设备结构简单性，并在人工的监测下提高钢丝绳跑偏纠正的效果。具体的施力装置在立柱的左侧，整体由连接板、手柄、传动臂和固定块等方面组成。其中手柄会和连接板相连，同时连接板另一端会跟传动臂相连，最后传动臂另一端也会跟移动装置连接，能在人工作用下使移动装置平移，进而改变钢丝绳的缠绕位置，避免跑偏[2]。

2.3 装置应用原理

在使用钢丝绳防跑偏装置时，其原理是借助机械装置对钢丝绳在滚筒上的缠绕位置进行调整控制，与以往的撬棍、钎杆等钢丝绳纠偏工具比较，有着更好的效果和效率。具体在调整中，在井下拐弯或在复杂地段进行设备、物料的输送时，钢丝绳易出现跑偏问题，需要工作人员观察钢丝绳的跑偏方向，若钢丝绳向左侧跑偏，需要人员控制手柄并带动传动臂和连接板的运动下，使移动装置向右侧移动，完成绞车钢丝绳的纠偏处理。反之，若钢丝绳向右侧跑偏，则要借助提拉手柄使移动装置向左侧移[3]。

2.4 纠偏注意事项

钢丝绳纠偏设备作为新的机械，需要在实际运转中关注以下事项：第一，在应用绞车钢丝绳的防跑偏装置时，需要将其安设在矿用绞车前的10 m 左右位置，且在安装时必须控制装置和绞车中心线的位置一致。同时，当在斜井进行防跑偏装置的安装时，需要做好对应的防滑措施，提高就纠偏设备的运转效果；第二，在安装固定中还需要对安装底板进行起底整平，同时在用混凝土进行浇筑（厚度>200 mm）后，用4 根地锚固定（长×直径：1 500 mm×20 mm），且借助螺母预紧要确保预紧力矩>200 N·m；第三，在安装中有专业技术人员进行指导，安装后需要对设备零件牢固性、托辊运行灵活性和移动装置稳定性进行检查，提高装置纠偏效果[4-5]。

2.5 纠偏装置特点

在完成设备设计且初步运行后，经过数据统计分析，有着以下运行特点：该装置的整体投入成本较低，在结构简单和易安装下，每套防跑偏装置的成本为0.25 万元，且取材组装方便；装置动力来源为人工手动，因此在无液压系统和电控系统下，有着维护简单和故障率低的特点，不仅可以节省投入成本，也能节省维护成本，且适应环境性强整体运行效果高；装置的纠偏原理简单，在进行简单的人员培训和现场教学后，便可以使绞车人员熟练操作。

2.6 装置使用不足

虽然防跑偏设备整体的应用效果较好，不过也存在一定的不足，限制了其整体价值的发挥：经试验该装置适用于绞车运输距离小于200 m 的钢丝绳防跑偏，在长距离的绞车运输中，受到装置对钢丝绳纠偏量小的影响，无法高效完成纠偏工作；结合钢丝绳的防跑偏经验，在应用防跑偏设备时，原理上看在绞车运输线路上安装越多纠偏装置，其对绞车钢丝绳的纠偏效果越强。但过多装置的安设会对井下矿车、材料的输送造成影响，因此绞车至多只能安设2 台防跑偏装置，一定程度制约了该装置价值的发挥[6-7]。

3 绞车钢丝绳防跑偏装置的应用

在矿企中实际应用钢丝绳防跑偏装置中，于2022 年1 月份针对井下15 部矿用调度绞车进行了纠偏装置安装，截至2022 年8 月份，结合8 个月的实际应用效果看，能基本发挥以上分析的装置特点，具有纠偏效果好、设备稳定性高和操作简单等优点，且未在应用钢丝绳防跑偏装置中出现跑偏伤人和矿车落道等问题，整体的经济及安全效益较高。需要注意的是，基于长距离绞车运输中防跑偏装置的应用不足，需要在不断地累积经验中进行改进，且为了节能人工监视操作的成本，可以对防跑偏装置进行智能化设计，在自动化排绳中预防跑偏问题。

4 结语

绞车作为煤矿运输中的关键设备，积极做好钢丝绳的防跑偏工作，不仅可以提高煤矿运输的安全性，也能提高井下运输的效率及效益，基于传统人工纠偏的不足，需要进行防跑偏装置的设计。具体在分析装置的结构组成、应用原理和动力来源后，可以基本完成该纠偏装置的设计，不过在应用中还需关注各注意事项，在更好地展现纠偏装置的特点下，满足矿企的发展需要。最后考虑该装置也存在一定的应用不足，仍需要结合钢丝绳纠偏经验做好设备的升级和改进工作，使矿企实现安全的发展。