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礦用無極繩絞車鋼絲繩更換方法優化與實踐

艾敬國, 劉會彬, 楊博

摘要：礦用無極繩絞車鋼絲繩由于使用頻繁、強度大，容易造成鋼絲繩疲勞、斷絲，安全性能下降，特別是主運輸大巷無極繩絞車，鋼絲繩使用半年就需進行更換。以往通用的方法主要利用無極繩梭車牽引新的鋼絲繩，以實現對新繩的布設，這種更換方法費時費力且不易操作。通過反復摸索，對以往的鋼絲繩更換方法進行優化改進，提出將新舊繩進行插接、用舊繩拉新繩的方法。優化后的新方法工序簡單、易于操作，且作業安全性高，經多次實踐應用，可以節省一半的人力和時間成本。

1 背景技術

礦用無極繩絞車作為一種常用的輔助運輸裝備，應用十分廣泛。作為提供直接拉力的媒介，絞車鋼絲繩承受著負荷及摩擦，特別是主要運輸巷道的無極繩絞車，運行繁忙，工作量大，容易疲勞磨損，鋼絲繩必須加強繩徑及斷絲情況的日常檢查，不能滿足安全使用要求，需及時進行更換[3]。由于鋼絲繩的使用時限及疲勞造成強度下降，一般鋼絲繩運行每半年就需進行更換。目前通用的方法主要利用無極繩梭車牽引新鋼絲繩，以實現對新繩的布設，同時在尾輪處設置20T滑輪做臨時尾輪，從而達到導向的目的。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，均需人工操作，完成后重新將新繩固定在梭車上。新繩布設完成后，最后進行緊繩試車，完成整個換繩工作。

此種方法主要存在以下不足。一是所需用工器具及準備工作較多，需要提前準備并安裝3臺調度絞車，其中2臺分別安設于前后尾輪處用于繩頭換向時拉繩，第3臺調度絞車則用于回收舊繩，同時要單獨安裝20T滑輪做臨時尾輪。二是工藝上費力，人工作業量較大，需作業人員約15人，要多次拆卸、安裝梭車鋼絲繩，將新繩從岔道下穿過;3臺調度絞車打運、安裝穩固需多人分組進行;新繩穿入張緊器及纏繞無極繩絞車滾筒時，也需多人人工操作。三是所用時間較長，整個換繩過程所用時間需2個單班共計16 h以上，各個工序之間還要合理安排，緊密配合。四是作業安全性不高，作業過程中由于工序多、人工作業量大、人員交叉作業多，實際操作中困難也較多，不利于現場指揮，作業安全性難以有效保障。

2 換繩工藝優化改進的思路和方法

2.1 主要思路

為了克服以往技術方法存在工序繁多、準備工作量及人工作業量大、工藝上費時費力，且作業的安全性難以得到可靠保證等問題和不足，聯系井下斜巷運輸皮帶裁剪、更換方法，研究探索一種新的鋼絲繩更換方法，簡化工序，節約人力、物力和時間成本，進一步提高作業的安全高效性。

2.2 皮帶更換方法概述

根據常見斜巷皮帶輸送示意圖，如圖1所示。對皮帶更換方法進行概述。裁切、更換皮帶時，首先將要裁切的部分起點轉到K點，并將皮帶夾緊，防止滑脫;從K處裁切，將K點上端帶頭與新帶進行硫化搭接;硫化結束后，拆除夾帶裝置，用鋼絲繩捆綁K點處的舊帶頭，與提前安置的調度絞車相連;然后同時開啟調度絞車和皮帶機，保持二者同速，硫化的新帶由皮帶機滾筒向上拉，調度絞車從K點向外拉舊帶頭，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，最后完成緊帶及調試工作[4]。

優化后的鋼絲繩更換方法思路來源于此，即利用原驅動裝置及調度絞車實現一進一出、循環轉動，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，減少準備工作量，節約時間，提高工作效率。

2.3 鋼絲繩更換技術方案

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個繩頭的繩股各剁去一半，然后進行編織纏繞、完成插接，插接部分用細鐵絲緊扎，舊繩另一端固定在電機車尾部。準備工作就緒后，開啟無極繩絞車緩慢下行，同時電機車上行拉舊繩，運行過程中保持二者速度一致，這樣就完成了新舊繩的循環更換。

電機車向外拉繩時可根據井下環境實際情況，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，需要密切關注。新繩布設到位后，將兩端頭分別取下并選取合適長度固定在梭車上，再進行緊繩試車，完成整個換繩工作[5-7]。

3 優化工藝實施流程

下面結合技術方案對工藝作進一步詳細描述。

3.1 新繩準備

準備好新鋼絲繩，在軌道端頭適當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。整個支撐架要求穩固牢靠，能支撐整盤鋼絲繩重量，繩盤能靈活轉動，并且現場準備制動桿，用于系統停車時臨時制動，防止繩盤由于慣性繼續轉動[8]。

3.2 無極繩梭車準備

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度以利于作業，其中下行端外留部分用以和新繩插接，上行端需和電機車連接。

3.3 新舊繩頭插接

將新繩頭用電機車牽引至梭車處，分別拆解開新繩繩頭和舊繩下行端，并將2個繩頭的繩股各剁去一半，接著將2個繩頭對在一起編織纏繞，進行插接。插接長度參考有關標準，小插接一般不小于鋼絲繩直徑的40～50倍，《煤礦安全規程》第414條規定，鋼絲繩接頭的插接長度不得小于鋼絲繩直徑的1 000倍。這2種插接長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，計算插接長度約11.2～14 m。考慮到換繩過程中無極繩絞車不帶負載、低速運行，且插接段僅在換繩過程中使用一次，結合實際試驗情況，插接長度一般不小于5 m[9]。

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

3.4 新舊鋼絲繩更換

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

無極繩絞車運行時，沿途需安排多人進行監護，過程中要密切關注插接頭運行情況，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，發現插接繩頭或緊扎的細鐵絲有松動現象則立即停車處理。

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

3.5 緊繩試車

當無極繩絞車牽引新繩頭運行至前導向輪附近時，此時舊繩已經回撤完畢，取下舊繩繩頭;然后將新繩盤的繩頭取下，繞過前導向輪后選取合適長度固定在梭車上;最后再緊繩試車，完成整個換繩工作。

4 實際應用效果分析

優化后的鋼絲繩更換方法經過試驗，并多次在實踐中得到應用，取得了良好效果。目前新的方法已經運用成熟，并得到推廣。

4.1 工藝簡單，準備工作量及作業環節顯著減少

作業過程不需用提前打運、安設臨時尾輪、調度絞車等工具和設備，準備工作大大減少;換繩過程中不需要人工將鋼絲繩穿過道岔，且鋼絲繩進入無極繩絞車張緊器、纏繞滾筒不需人工作業，整個作業過程中間作業環節少，工藝簡單，易于操作。

4.2 現場作業安全性較高

由于準備工作量及中間作業環節大大減少，人員數量便可以有效縮減，人工作業量降低，且易于操作，作業人員的安全性大大提高;工藝簡單，交叉作業量小，易于現場管理人員指揮、監護，現場作業安全風險大大降低。

4.3 節省人力，降低作業人員勞動工作量

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

4.4 節省時間，創造良好的經濟效益

新工藝方法準備工作及中間環節大大減少，整個換繩過程中除新繩頭過后導向輪及暫停分次裁撤舊繩外，幾乎不停車。整個換繩過程所用時間由2個單班共計16 h以上可以降至一個單班8 h之內，顯著節約礦井正常生產時間，可以創造直接生產效益[11-12]，也減少了其他區隊不必要的勞動力及時間浪費，降低成本。

5 結語

隨著國家宏觀經濟政策改革和煤炭能源行業供給側結構性改革的推行，煤炭工業要朝向高質量發展的道路。煤礦企業，要依靠科技創新，減員增效，實現煤礦安全高效生產。快速、安全的完成鋼絲繩更換便是礦井安全性、經濟性的內在要求。新的鋼絲繩更換方法便是從實際工作中不斷摸索并經過試驗，優化形成的一種新的成熟工藝。優化后的鋼絲繩更換方法，工藝簡單、省時省力、作業安全性大大提高，對于提升礦井運輸安全、創造經濟效益有顯著作用，具有很好的推廣意義。

參考文獻

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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