煤礦用多繩摩擦式罐籠換繩工藝的研究

白旭東， 李博強

（山西新景礦煤業有限責任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

目前由于煤礦開采深度越來越深，多繩摩擦輪提升技術逐漸被廣泛應用，主鋼絲繩的安全應用是這一技術、投入生產的關鍵一環。鋼絲繩的要求與標準必須明確、嚴格，由于摩擦式提升機的載荷量呈逐漸增大的趨勢，故主鋼絲繩的直徑和長度朝著向粗向長的方向發展，如果鋼絲繩的斷絲、銹蝕情況不符合《煤礦安全規程》的要求，就必須更換，否則會影響到提升機的安全運行，進而影響煤礦安全生產。如何安全實施換繩施工成為實踐開展過程中一直探討和關注的問題。

1 換繩工藝的發展歷程回顧

1.1 舊繩帶新繩

當一根舊繩使用時間達到了應用年限后，便需要更換新繩。將罐籠固定，使鋼絲繩不再受力，用強力繩卡將舊繩與新繩卡在一起，舊鋼絲繩依靠自重帶動新鋼絲繩移動，經過提升機、導向輪后進入井筒，到達井底后，割斷舊繩，將新繩接入提升容器的楔形繩環。在井口將新繩割斷，接入井口罐籠的楔形繩環，最后將罐籠固定設施拆除由新繩承擔負荷，這項工藝的重點是調整好各根鋼絲繩的受力平衡，用時較短，也不需要太多的施工人員上場，但是花費的成本相對多很多，過程也不是很安全，調整各個繩子之間受力的這個過程也很復雜。

1.2 同步入出

也被稱為鋼絲繩進和出的同步技術，該技術同樣也是換掉舊繩，不過是在井口處將其割斷，之后連接上新鋼絲繩需要一個專用的旋轉環來配合施工，新繩進入這個系統之后，舊繩同時退出。這一技術總體來看比較簡單，也不需要太多的裝備，但是工時較長，危險系數較高，施工設備用的卡子和旋轉環兒價格貴，施工成本高，設備不能二次使用。

1.3 更換車單繩

井口處設有專用換繩施工平臺，通過這個臺子，新繩可直接放入井筒，而舊繩也可同步上提回收，這個過程類似于四繩摩擦式提升機，該設備會循環兩次完成鋼絲繩的更換工作。該技術與第種工藝一樣，施工人員少，施工難度小，缺點是施工時間較長，會妨礙后續生產工作的順利開展，施工成本較高，設備很難實現同時換繩，很容易出現不平衡的現象。

1.4 更換車多繩

車多繩更換的施工原理與車單繩相像，施工難度小，主要工序在地面上進行，連接好井下設備，拆掉尾繩連接的設備就可以進行施工。該工藝無論是直接較大的淋水井還是深井都可以應用。但該工藝還有兩個缺點：一是沒有相應的保護設備。只有用工具固定新繩，已進入井筒的新繩才能進入，二是鋼梁和到繩輪的契合度決定了輪軸強度，需要反復調整鋼梁和繩輪的契合度[1]。

以上四種換繩工藝，各有優劣，但共性問題是要依次經過導向輪和提升機，實踐起來速度慢，效率低，需要進一步完善和改進。

2 多繩摩擦式罐籠換繩工藝

2.1 基本方法及原理

在上述幾種傳統換繩工藝的基礎上，山西新景礦煤業有限責任公司通過優化和試驗，摸索出一種新的工藝——多繩摩擦式罐籠換繩工藝，其基本方法及原理如下：

先通過設備將新繩繞過提升機的天輪，待新繩到達井口之后將其固定好，再用腹鉤將鋼絲繩牽引住，不出井筒內部便可將鋼絲繩放至井底。待這一步完成之后，在井底進行更換窄罐籠鋼絲繩繩頭的施工。對于剛安裝好的新鋼絲繩，可用其中的一端環繞天輪和主導輪，這樣就可以在井口對住主鉤。上述工序完畢后，利用窄罐籠，將舊繩從井筒里帶出，同時換好新繩。

施工人員如果運用這一技術進行換繩,就可以直接在井口施工,不用下井,具有安全、效率高、各項成本小、穩定性能好等優點。

2.2 具體換繩步驟

1）安裝好新繩的各個部件，包括絞車和滑輪的部件。紋車的工作性能一定要核查仔細，這對后續工作有著很大影響。

2）將新繩向對應的主導輪處牽引，找到主導輪的出繩口和舊繩位置，在慢速狀態下檢修絞車流程，完成后便將窄罐籠移動過來，找到之前標記好的地方。舊鋼絲繩起到牽引的作用，可將新繩牽引至天輪部件處。施工人員要遵守要求，依次拆掉下鎖設備，即用于更換新鋼絲繩的部件，下鎖設備就可以將新鋼絲繩和舊鋼絲繩鎖起來，牽引至井口工作平臺，之后固定在鋼梁上，確定固定牢靠，這樣慢速絞車才可以順利運行。

3）罐籠不再繼續運行后，把新鋼絲繩鎖在窄罐籠附近，緩慢下放罐籠。在這一過程中，舊繩就可以牽引新繩一起下放，并且井筒里也能做一系列如下放處理的工作，這些步驟都要搭配著卡鎖進行，否則在更換過程中新繩和舊繩會出現交纏的情況。

4）工字鋼可以在窄罐籠到達井底時將其鎖緊，這樣鎖緊的方法同樣適用于下天輪和舊鋼絲繩。施工人員所在井口的位置要基于新繩伸出去的長度來拉住手拉葫蘆，人工完成上提罐籠設備的任務[2]。

5）各種繩環、舊繩頭，包括窄罐籠與新繩都要在井底連接好。地面施工人員必須把新繩拉出來從繩盤上部，這樣舊繩就可通過寬罐籠中的連接位置取出一邊的繩來與新鋼絲繩繩頭銜接。依賴慢速絞車，用慢速絞車拉出需要的繩頭。

6）手拉葫蘆等設備需要拆掉，在拆掉這一設備之后，就可以繼續把窄罐籠向上提，操作完成，拆掉井口安好的工字鋼。該工序重點是，一定要連續向上拉這一設備，不能間斷，拉至地面后再拆掉各個設備如鋼絲繩，罐籠。

7）工序圖如圖1所示。

圖1 工序圖

3 結語

新設計的換繩工藝，操作步驟較簡單易學，且效率較高。在實踐中要注意用導向輪更改方向，避免出現由于導向輪彎曲半徑小而可能造成鋼絲繩壓力過大的現象。必須要安裝卸載鉤頭去連接新繩和舊繩，才能下放，兩根鋼絲繩便能同步旋轉，不受外力影響，從而達到減小自身壓力的目的，使鋼絲繩更耐用、持久，在使用時間內不易損壞，降低工業成本。