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礦用無極繩絞車鋼絲繩更換方法優(yōu)化與實(shí)踐

艾敬國(guó), 劉會(huì)彬, 楊博

摘要：礦用無極繩絞車鋼絲繩由于使用頻繁、強(qiáng)度大，容易造成鋼絲繩疲勞、斷絲，安全性能下降，特別是主運(yùn)輸大巷無極繩絞車，鋼絲繩使用半年就需進(jìn)行更換。以往通用的方法主要利用無極繩梭車牽引新的鋼絲繩，以實(shí)現(xiàn)對(duì)新繩的布設(shè)，這種更換方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力且不易操作。通過反復(fù)摸索，對(duì)以往的鋼絲繩更換方法進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提出將新舊繩進(jìn)行插接、用舊繩拉新繩的方法。優(yōu)化后的新方法工序簡(jiǎn)單、易于操作，且作業(yè)安全性高，經(jīng)多次實(shí)踐應(yīng)用，可以節(jié)省一半的人力和時(shí)間成本。

1 背景技術(shù)

礦用無極繩絞車作為一種常用的輔助運(yùn)輸裝備，應(yīng)用十分廣泛。作為提供直接拉力的媒介，絞車鋼絲繩承受著負(fù)荷及摩擦，特別是主要運(yùn)輸巷道的無極繩絞車，運(yùn)行繁忙，工作量大，容易疲勞磨損，鋼絲繩必須加強(qiáng)繩徑及斷絲情況的日常檢查，不能滿足安全使用要求，需及時(shí)進(jìn)行更換[3]。由于鋼絲繩的使用時(shí)限及疲勞造成強(qiáng)度下降，一般鋼絲繩運(yùn)行每半年就需進(jìn)行更換。目前通用的方法主要利用無極繩梭車牽引新鋼絲繩，以實(shí)現(xiàn)對(duì)新繩的布設(shè)，同時(shí)在尾輪處設(shè)置20T滑輪做臨時(shí)尾輪，從而達(dá)到導(dǎo)向的目的。新鋼絲繩穿過軌道底部叉道及通過無極繩絞車張緊器和滾筒時(shí)，均需人工操作，完成后重新將新繩固定在梭車上。新繩布設(shè)完成后，最后進(jìn)行緊繩試車，完成整個(gè)換繩工作。

此種方法主要存在以下不足。一是所需用工器具及準(zhǔn)備工作較多，需要提前準(zhǔn)備并安裝3臺(tái)調(diào)度絞車，其中2臺(tái)分別安設(shè)于前后尾輪處用于繩頭換向時(shí)拉繩，第3臺(tái)調(diào)度絞車則用于回收舊繩，同時(shí)要單獨(dú)安裝20T滑輪做臨時(shí)尾輪。二是工藝上費(fèi)力，人工作業(yè)量較大，需作業(yè)人員約15人，要多次拆卸、安裝梭車鋼絲繩，將新繩從岔道下穿過;3臺(tái)調(diào)度絞車打運(yùn)、安裝穩(wěn)固需多人分組進(jìn)行;新繩穿入張緊器及纏繞無極繩絞車滾筒時(shí)，也需多人人工操作。三是所用時(shí)間較長(zhǎng)，整個(gè)換繩過程所用時(shí)間需2個(gè)單班共計(jì)16 h以上，各個(gè)工序之間還要合理安排，緊密配合。四是作業(yè)安全性不高，作業(yè)過程中由于工序多、人工作業(yè)量大、人員交叉作業(yè)多，實(shí)際操作中困難也較多，不利于現(xiàn)場(chǎng)指揮，作業(yè)安全性難以有效保障。

2 換繩工藝優(yōu)化改進(jìn)的思路和方法

2.1 主要思路

為了克服以往技術(shù)方法存在工序繁多、準(zhǔn)備工作量及人工作業(yè)量大、工藝上費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且作業(yè)的安全性難以得到可靠保證等問題和不足，聯(lián)系井下斜巷運(yùn)輸皮帶裁剪、更換方法，研究探索一種新的鋼絲繩更換方法，簡(jiǎn)化工序，節(jié)約人力、物力和時(shí)間成本，進(jìn)一步提高作業(yè)的安全高效性。

2.2 皮帶更換方法概述

根據(jù)常見斜巷皮帶輸送示意圖，如圖1所示。對(duì)皮帶更換方法進(jìn)行概述。裁切、更換皮帶時(shí)，首先將要裁切的部分起點(diǎn)轉(zhuǎn)到K點(diǎn)，并將皮帶夾緊，防止滑脫;從K處裁切，將K點(diǎn)上端帶頭與新帶進(jìn)行硫化搭接;硫化結(jié)束后，拆除夾帶裝置，用鋼絲繩捆綁K點(diǎn)處的舊帶頭，與提前安置的調(diào)度絞車相連;然后同時(shí)開啟調(diào)度絞車和皮帶機(jī)，保持二者同速，硫化的新帶由皮帶機(jī)滾筒向上拉，調(diào)度絞車從K點(diǎn)向外拉舊帶頭，從而完成舊帶的裁切及回撤;舊帶裁撤后再硫化另一處皮帶接頭，最后完成緊帶及調(diào)試工作[4]。

優(yōu)化后的鋼絲繩更換方法思路來源于此，即利用原驅(qū)動(dòng)裝置及調(diào)度絞車實(shí)現(xiàn)一進(jìn)一出、循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用新舊皮帶及鋼絲繩搭接的方法一次性完成新帶、新繩的鋪設(shè)，減少準(zhǔn)備工作量，節(jié)約時(shí)間，提高工作效率。

2.3 鋼絲繩更換技術(shù)方案

無極繩絞車鋼絲繩更換過程示意圖，如圖2所示。首先準(zhǔn)備好新鋼絲繩盤，將無極繩梭車停在軌道端頭處，分別取下舊繩兩端并固定好以防滑脫，然后用電機(jī)車將新繩頭拉至梭車處，將新繩繩頭和舊繩下行端拆解開，將2個(gè)繩頭的繩股各剁去一半，然后進(jìn)行編織纏繞、完成插接，插接部分用細(xì)鐵絲緊扎，舊繩另一端固定在電機(jī)車尾部。準(zhǔn)備工作就緒后，開啟無極繩絞車緩慢下行，同時(shí)電機(jī)車上行拉舊繩，運(yùn)行過程中保持二者速度一致，這樣就完成了新舊繩的循環(huán)更換。

電機(jī)車向外拉繩時(shí)可根據(jù)井下環(huán)境實(shí)際情況，分段拉出，將舊繩回收，也可采用專用的收繩裝置回收舊繩。過程中，新繩繩頭通過無極繩絞車硐室張緊器及絞車滾筒時(shí)，需要密切關(guān)注。新繩布設(shè)到位后，將兩端頭分別取下并選取合適長(zhǎng)度固定在梭車上，再進(jìn)行緊繩試車，完成整個(gè)換繩工作[5-7]。

3 優(yōu)化工藝實(shí)施流程

下面結(jié)合技術(shù)方案對(duì)工藝作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

3.1 新繩準(zhǔn)備

準(zhǔn)備好新鋼絲繩，在軌道端頭適當(dāng)位置將新鋼絲繩盤用支撐架吊起來，支撐架需提前加工，包括左右對(duì)稱的一副支撐架及一根橫軸，橫軸穿過繩盤，坐落于支撐架上。整個(gè)支撐架要求穩(wěn)固牢靠，能支撐整盤鋼絲繩重量，繩盤能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，并且現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備制動(dòng)桿，用于系統(tǒng)停車時(shí)臨時(shí)制動(dòng)，防止繩盤由于慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)[8]。

3.2 無極繩梭車準(zhǔn)備

將無極繩梭車停在軌道端頭、新繩盤附近，從梭車上分別取下舊繩兩端，并用繩卡固定好以防滑脫，兩端頭均需額外留足長(zhǎng)度以利于作業(yè)，其中下行端外留部分用以和新繩插接，上行端需和電機(jī)車連接。

3.3 新舊繩頭插接

將新繩頭用電機(jī)車牽引至梭車處，分別拆解開新繩繩頭和舊繩下行端，并將2個(gè)繩頭的繩股各剁去一半，接著將2個(gè)繩頭對(duì)在一起編織纏繞，進(jìn)行插接。插接長(zhǎng)度參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，小插接一般不小于鋼絲繩直徑的40～50倍，《煤礦安全規(guī)程》第414條規(guī)定，鋼絲繩接頭的插接長(zhǎng)度不得小于鋼絲繩直徑的1 000倍。這2種插接長(zhǎng)度的要求是為了確保鋼絲繩正常安全使用。以小插接法為例計(jì)算，礦井常用無極繩絞車為SQ-120(132) P型變頻式無極繩絞車，鋼絲繩直徑為28 mm，計(jì)算插接長(zhǎng)度約11.2～14 m。考慮到換繩過程中無極繩絞車不帶負(fù)載、低速運(yùn)行，且插接段僅在換繩過程中使用一次，結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)情況，插接長(zhǎng)度一般不小于5 m[9]。

編制插接過程中要注意鋼絲繩的捻向，對(duì)繩頭時(shí)要拉緊使兩端繩的捻距一致。插接完成后，再用細(xì)鐵絲(14#)對(duì)插接段進(jìn)行緊扎以提高連接強(qiáng)度，最后將舊繩另一端用鋼絲繩卡重新固定在電機(jī)車尾部，由電機(jī)車向外拉[10]。

3.4 新舊鋼絲繩更換

一切準(zhǔn)備工作就緒后，開啟無極繩絞車緩慢下行，速度控制在0.5～1 m/s之間，同時(shí)電機(jī)車反方向運(yùn)行向外拉舊繩，運(yùn)行過程保持二者速度一致。電機(jī)車?yán)f繩時(shí)，受巷道長(zhǎng)度限制，可分次進(jìn)行，每次需取下固定的鋼絲繩并裁切拉出的部分，電機(jī)車空車返回并重新固定鋼絲繩，如此反復(fù)。舊繩的回撤、回收也可采用專用的收繩裝置或調(diào)度絞車。

無極繩絞車運(yùn)行時(shí)，沿途需安排多人進(jìn)行監(jiān)護(hù)，過程中要密切關(guān)注插接頭運(yùn)行情況，特別是過夾繩輪、尾輪及無極繩絞車硐室張緊器和絞車滾筒，發(fā)現(xiàn)插接繩頭或緊扎的細(xì)鐵絲有松動(dòng)現(xiàn)象則立即停車處理。

無極繩絞車過后導(dǎo)向輪時(shí)，需拆除原固定的兩端繩頭，調(diào)換方向并重新固定，然后再換向上行，從而完成新繩的鋪設(shè)。

3.5 緊繩試車

當(dāng)無極繩絞車牽引新繩頭運(yùn)行至前導(dǎo)向輪附近時(shí)，此時(shí)舊繩已經(jīng)回撤完畢，取下舊繩繩頭;然后將新繩盤的繩頭取下，繞過前導(dǎo)向輪后選取合適長(zhǎng)度固定在梭車上;最后再緊繩試車，完成整個(gè)換繩工作。

4 實(shí)際應(yīng)用效果分析

優(yōu)化后的鋼絲繩更換方法經(jīng)過試驗(yàn)，并多次在實(shí)踐中得到應(yīng)用，取得了良好效果。目前新的方法已經(jīng)運(yùn)用成熟，并得到推廣。

4.1 工藝簡(jiǎn)單，準(zhǔn)備工作量及作業(yè)環(huán)節(jié)顯著減少

作業(yè)過程不需用提前打運(yùn)、安設(shè)臨時(shí)尾輪、調(diào)度絞車等工具和設(shè)備，準(zhǔn)備工作大大減少;換繩過程中不需要人工將鋼絲繩穿過道岔，且鋼絲繩進(jìn)入無極繩絞車張緊器、纏繞滾筒不需人工作業(yè)，整個(gè)作業(yè)過程中間作業(yè)環(huán)節(jié)少，工藝簡(jiǎn)單，易于操作。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全性較高

由于準(zhǔn)備工作量及中間作業(yè)環(huán)節(jié)大大減少，人員數(shù)量便可以有效縮減，人工作業(yè)量降低，且易于操作，作業(yè)人員的安全性大大提高;工藝簡(jiǎn)單，交叉作業(yè)量小，易于現(xiàn)場(chǎng)管理人員指揮、監(jiān)護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低。

4.3 節(jié)省人力，降低作業(yè)人員勞動(dòng)工作量

新鋼絲繩的布設(shè)由舊繩牽引，動(dòng)力主要由無極繩絞車和電機(jī)車形成閉合循環(huán)，不需用操作調(diào)度絞車，也不需人力穿過岔道及無極繩張緊器。相較以往換繩方法，所需作業(yè)人員數(shù)量從15人降至6～10人，可以有效減少近一半的作業(yè)人員數(shù)量，并大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作量。

4.4 節(jié)省時(shí)間，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益

新工藝方法準(zhǔn)備工作及中間環(huán)節(jié)大大減少，整個(gè)換繩過程中除新繩頭過后導(dǎo)向輪及暫停分次裁撤舊繩外，幾乎不停車。整個(gè)換繩過程所用時(shí)間由2個(gè)單班共計(jì)16 h以上可以降至一個(gè)單班8 h之內(nèi)，顯著節(jié)約礦井正常生產(chǎn)時(shí)間，可以創(chuàng)造直接生產(chǎn)效益[11-12]，也減少了其他區(qū)隊(duì)不必要的勞動(dòng)力及時(shí)間浪費(fèi)，降低成本。

5 結(jié)語

隨著國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)政策改革和煤炭能源行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的推行，煤炭工業(yè)要朝向高質(zhì)量發(fā)展的道路。煤礦企業(yè)，要依靠科技創(chuàng)新，減員增效，實(shí)現(xiàn)煤礦安全高效生產(chǎn)。快速、安全的完成鋼絲繩更換便是礦井安全性、經(jīng)濟(jì)性的內(nèi)在要求。新的鋼絲繩更換方法便是從實(shí)際工作中不斷摸索并經(jīng)過試驗(yàn)，優(yōu)化形成的一種新的成熟工藝。優(yōu)化后的鋼絲繩更換方法，工藝簡(jiǎn)單、省時(shí)省力、作業(yè)安全性大大提高，對(duì)于提升礦井運(yùn)輸安全、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益有顯著作用，具有很好的推廣意義。

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Optimization and practice of wire rope replacement method for mine endless rope winch

AI Jingguo, LIU Huibin, YANG Bo

Abstract：Due to the frequent use and large stress of the wire rope of the mine endless rope winch,it is easy to cause fatigue and wire breakage of the wire rope,resulting in the decline of safety performance.In particular,the wire rope for endless rope winch in the main transportation roadway needs to be replaced after half a year.In the past,the endless rope shuttle car was usually used to replace the wire rope,which was time-consuming,laborious and difficult to operate.Through repeated practice,the replacement method of wire rope by connecting old and new ropes and pulling new ropes with old ropes is put forward.The optimized method has the advantages of simple process,easy operation and high operation safety.Many practical applications show that the new method can save half of the labor and time cost.

Keywords：endless rope winch, wire rope, plug-in, practice