田庄煤矿副井口快速托罐装置的设计安装及应用

田庄煤矿副井口快速托罐装置的设计安装及应用

董洪伟

临沂矿业集团田庄煤矿山东济宁272100

摘要：防坠器是立井罐笼的一种重要安全装置。在提升过程中，由于某种原因，提升钢丝绳断绳或连接装置断裂，它能自动抓住制动绳，使罐笼平稳停住，不致坠入井底，从而保证人员的安全和提升设备不致损坏。而在对防坠器进行试验时，需要事先在井筒内安装钢梁或其他支撑装置，用来临时托起罐笼和承载因防坠器失效高处落下的罐笼。本文重点介绍一种根据现场自行设计安装的一套快速托罐支撑装置。

关键词：快速；托罐；防坠器；试验

田庄煤矿位于山东省济宁市，隶属于山东能源临沂矿业集团有限责任公司，核定生产能力76万吨/年。该矿副井为立井提升，提升井深208米，装备中信重型机械股份有限公司生产的2JK-3.5/20E型单绳缠绕式双滚筒提升机一台。提升钢丝绳选用6V×37S型三角股线接触钢丝绳，绳径42mm，提升容器选用GLG1/6/2/2型双层双车罐笼两台，罐笼自重6788kg，每台罐笼安装有BF-311型罐笼防坠器1套。

防坠器是立井罐笼的一种重要安全装置。在提升过程中，由于某种原因，提升钢丝绳断绳或连接装置断裂，它能自动抓住制动绳，使罐笼平稳停住，不致坠入井底，从而保证人员的安全和提升设备不致损坏。而在对防坠器进行试验时，需要事先在井筒内安装钢梁或其他支撑装置，用来临时托起罐笼和承载因防坠器失效高处落下的罐笼。

《煤矿安全规程》第四百一十五条“新安装或者大修后的防坠器，必须进行脱钩试验，合格后方可使用。对使用中的立井罐笼防坠器，应当每6个月进行一次不脱钩试验，每年进行1次脱钩试验。对使用中的斜井人车防坠器，应当每班进行1次手动落闸试验、每月进行一次静止松绳落闸试验、每年进行1次重载全速脱钩试验。防坠器的各个连接和传动部分，必须处于灵活状态。”

一、防坠器试验过程中存在的问题

田庄煤矿副井在以往防坠器试验的时候，要将罐笼棚住托起在井口以下1.3米的位置为达到这个目的，需要在井口以下1.3米位置的井筒框梁上安装放置事先准备好的11#矿用工字钢，并将矿工钢用电焊机焊接在井筒框梁上，防止意外坠入井筒。然后再将废旧轮胎捆绑固定在已安装固定好的矿工钢上面。

整个安装过程需要施工人员在井筒内高空作业。首先，将4根2.5米长的11#矿用工字钢人工抬扛搬运到出车水平以下1.3米位置的井筒框梁上，每根工字钢重约150斤。其次，将矿工钢均匀布置在井筒框梁上。再次，用电焊机将工字钢焊接在框梁上固定，防止防止意外坠入井筒。最后，将汽车轮胎搬运到矿工钢上面，并将轮胎捆绑在矿用工字钢上，作为缓冲用。

这种操作方法存在以下缺点：

1、施工危险性高。整个施工过程中，施工人员需要在井筒中进行作业，施工位置以下即为几百米深的井筒，易发生人或物坠井危险，非常的不安全。

2、施工空间受限。施工位置在距地面出车水平以下1.3米的位置，脚下及身边空间有限，人员施工不方便，没有后退路，不利于操作，更不利于安全。

3、施工劳动强度大。施工过程需要人工抬运11#矿矿工钢、费轮胎等材料，工字钢重达150斤每根，需要高空搬运，施工劳动强度非常大。

4、施工周期长。施工过程需要按照工序逐步进行，受环境、劳动强度、空间等因素限制，施工准备时间长，不能快速的安装并投入使用，浪费时间，影响系统提升。

二、解决方案

为了提高托罐装置安装工作的安全性，降低施工人员劳动强度，提高劳动效率，经过现场调研，研究试验，我们设计制作并安装了快速托罐装置。该装置在日常防坠器试验以及罐笼检修、钢丝绳检修等重要检修任务中起到了非常良好的作用。

1、装置结构及原理

（1）根据副井上井口现场条件以及罐笼外形尺寸和重量，每个罐笼我们选用2组主托罐梁用来支撑意外下坠的罐笼。每组主托罐梁选采用11#矿用工字钢2根并排焊接在一起制作。经过理论计算，两组主托罐梁完全可以承载防坠器试验时意外坠落的罐笼并且保证安全系数大于3。我们共加工制作了4组主托罐梁，主、副勾罐笼各布置2组。

（2）由于托罐梁与意外坠落的罐笼接触为硬接触，冲击力大，容易对罐笼本体及托罐梁造成冲击损坏，我们制作了高分子聚氨酯缓冲垫。根据罐笼底部主支撑架的位置，将缓冲垫用螺栓固定在每组托罐梁上，用来缓冲下落罐笼和托管梁的作用力，起到保护装备的作用。

（3）为了方便使用，我们在托罐梁的一端加工旋转孔，用销轴固定在井筒框梁上，实现以销轴为圆心旋转升降。在托罐梁的另一端对应位置安装锁定座，工作时，托罐梁下落到锁定座内，锁定座将托罐梁牢牢的锁紧，防止棚罐时受罐笼的冲击，棚罐梁发生径向及横向位移。

2、使用方法

（1）副井在正常提升的状态下，每组托罐装置均处于拉起状态，直立放置且平行于井筒，用“U”型卡锁定在井架上，牢固可靠，不会对运行的罐笼造成影响，确保提升系统安全运行。

（2）在井筒装备检修或者罐笼防坠器试验的时候，我们打开锁紧托管梁用的“U”型卡，利用棕绳拴住托管梁一端预留好的拴绳孔，将托罐梁旋转下放，使得托罐梁以固定销轴为圆心旋转下放90度。将拴棕绳的一端放入锁定座卡紧。这时托罐梁进入工作状态。

（3）检修试验或者罐笼防坠器试验完成后，我们再用棕绳将托罐梁拉起，再次牢固锁紧在井架上，系统恢复安全提升。

3、使用优点

（1）操作安全，施工人员无需进入井筒作业，从地面通过棕绳即可将装置下放到制定位置并牢固锁紧，避免了井筒高空作业，最大程度的保障施工人员安全。

（2）使用快捷，整个操作过程用时短，托罐装置从锁紧状态到使用状态总用时不会超过30分钟，快速方便，保证了检修时间。

（3）降低劳动强度，工人不需要抬扛搬运笨重材料作业，消除了受限空间的影响，大大提高了劳动效率。

结束语：

该快速托罐装置在传统施工工艺上进行改造，将原来人工下放工字钢然后再将工字钢分别用电焊机焊接固定在井筒框梁上的操作方式升级改造为只需人员在井口地面即可快速操作完成的操作方式，大大提高了工作的安全性，提高了工作效率。

参考文献：

[1]机械设计，作者：庞兴华，电子工业出版社出版

[1]材料力学，作者：傅衣铭，湖南大学出版社出版