创新背景

《煤矿安全规程》第四百零三条规定：摩擦轮式提升钢丝绳的使用期限应不超过2年，如果钢丝绳的断丝、直径缩小和锈蚀程度不超过本规程第四百零五条、第四百零六条、第四百零八条的规定，可继续使用，但不得超过1年。因此，对于主副井提升均使用多绳摩擦式提升机的矿井来说，平均每年需要换一次主提升钢丝绳。在更换过程中，如果设备选用不当或操作错误，将会造成钢丝绳扭劲、打死弯、新钢丝绳与旧钢丝绳、新钢丝绳与新钢丝绳扭在一起，导致新绳受损。这将严重影响换绳质量，甚至可能导致钢丝绳打滑、断裂、造成坠罐等恶性事故的发生。因此，更换多绳摩擦提升机主提升钢丝绳是一项操作难度大、技术性强、危险性高的工作。

目前，多绳摩擦式提升机在我国矿山企业已得到广泛应用，但多绳摩擦式提升机的换绳工艺却无统一规定，各单位都是根据自身经验组织实施。整个施工中大致存在几个问题:更换钢丝绳的工艺繁杂、多地点施工、井筒内作业、施工时间长、人力、物力耗费较大，职工劳动强度大，进度缓慢，且由于没有正规的设计和强度计算，存在着安全性和可靠性方面的问题。因此，怎样利用煤矿现有的通用设备，合理选择安全可靠、快速有效、操作方便、投资少的换绳工艺，对保障煤矿企业生产安全、提高生产效率、降低生产成本有着重要的现实意义。

设计原理

引用BHS多绳摩擦提升机主提升钢丝绳快速更换装置，BHS型多绳摩擦提升机主提升钢丝绳快速更换装置可将多绳摩擦提升机主提升钢丝绳同时更换。其步进式钢丝绳引入装置，将钢丝绳引入天轮和滚筒，极大得提高了换绳效率减轻了工人的劳动强度。具有能够方便调节夹紧力大小和控制其开闭环状况的步进固定装置和相互闭锁的步进移动装置，解决了引绳、送绳、防缠绕以及张力不平衡等问题；具有双摩擦加楔形块的能够安全自锁的可控防跑绳装置；具有能够监测监控快速换绳装置全过程的自动控制系统。

采用旧绳带新绳更换工艺，主要是在井口特制作业平台，利用提升机旧提升钢丝绳的自身动力，新绳通过导绳轮翻过滚筒引致提升容器上，用绳卡将新、旧钢丝绳连接，通过旧绳下放带动新钢丝绳，然后在悬吊装置处将新旧钢丝绳对应更换，回收旧绳，完成整个换绳作业。

图一：钢丝绳更换示意图

结构形式

1、装置介绍

BHS型多绳摩擦提升机主提升钢丝绳快速更换装置主要由防跑绳装置、行走机构、导向轮，液压站，电控箱等组成。根据空间尺寸选择换绳装置的布置形式，布置形式分为直线式和直角式布置方式，一般空间尺寸比较小时选择直角布置方式。此处介绍直线式布置方式，如图二。

图二：装配图

2、换绳步骤

（1）井底安装脚手架、分绳器、悬挂起吊装置

（2）井口罐笼安装脚手架、悬挂起重导链

（3）棚架、起吊罐笼

（4）新旧钢丝绳连接、割旧绳

（5）下放新绳，回收旧绳

（6）挂罐笼

（7）拆除罐笼托梁

（8）滑动试验

分别给东码和西码罐笼平衡装置注油，保证东西两码罐笼处于正常停车位置，然后分别以2m／s、4.7m／s、7.97m/s速度空载、半载、全载进行防滑试验，防滑试验时必须在上提重物的等速运行阶段进行紧急制动停车，观察钢丝绳是否产生滑动现象。

创新点

1、新绳下放

主提升钢丝绳更换过程中新绳的下放多采用人工下放，但其存在安全性低、劳动强度大等问题。为此，采用BHS型换绳装置来完成新绳的下放，该装置采用双移动小车实现换绳过程的连续步进换绳，两移动小车交替实现夹紧和步进的顺序工作，能够实现手动/自动状态的转换，可实现PLC自动换绳控制，可将4根主提升钢丝绳同时下放，仅需半天就可将多根钢丝绳下放完毕。采用BHS型换绳装置下绳改人工作业为机械作业，施工的安全性得到极大提高，且该装置实现了自动化换绳，大大缩短了换绳时间，下绳工作仅需要1名作业人员即可，降低工人劳动强度。

2、起吊工艺改进

在换绳作业中必须将罐笼吊起或下放，使主提升钢丝绳松弛或承载。目前主要的提升方式有以下两种：

（1）传统的手拉葫芦起吊；

（2）主提升钢丝绳起重装置起吊。

传统的手拉葫芦起吊在起吊过程中倒链容易出现跳链、掉槽、卡链等现象，且人力拉动时会出现脱手现象，起吊物升降不平稳，作业安全性低；主提升钢丝绳起重装置起吊需花费近50万元购置主提升钢丝绳起重装置，且购置新设备需有加工周期，影响主提升钢丝绳的及时更换。为保证快速有效起吊罐笼，节约换绳所需时间，经研究、选型计算，采用32T液压油缸串联的方式起吊罐笼，在保证将罐笼安全起吊到有效高度的前提下，大大缩短了起吊时间，节省了人力和资金投入。同时为保证起吊钢丝绳合理受力，在主起吊绳头部安装了直径为240mm的导绳轮，确保钢丝绳不受棱锐器具损伤。

效果评价

1、社会效益

多绳摩擦提升机主提升钢丝绳更换工艺对提升机更换主提升钢丝绳的前期准备工作、安全技术措施、快速换绳装置及材料的设计、选型计算等进行了系统的分析，形成了一套科学合理的多绳摩擦提升机主提升钢丝绳更换工艺，突出了安全高效的主提升钢丝绳更换理念要求，使得多绳摩擦式提升机主提升钢丝绳更换的技术得到优化和提升，确保了多绳摩擦式提升机主提升钢丝绳更换的安全性和高效性，丰富和完善了多绳摩擦式提升机主提升钢丝绳更换技术，在郑州矿区乃至全国多绳摩擦式提升机主提升钢丝绳的更换工作中具有很大的推广和应用价值。

2、经济效益

本项目在新郑煤电有限责任公司的实施使其主井更换主提升钢丝绳每次可节约时间21个小时（新郑煤电有限责任公司主井更换原用53小时），副井每次可节约11个小时，平均每次更换主、副井主提升钢丝绳将节约32个小时的提升时间，按照新郑煤电有限责任公司主井每天10000t的提升能力 计算，采用该快速换绳技术后，可增加产煤量14500t，根据煤矿目前经营情况，按吨煤销售价560元/t计，则可增加产值800余万元。

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