竖井提升就是通过安装在竖井井口、井筒和井底的设备、装置进行的提升运输工作。竖井提升系统使用的主要设备和装置包括提升机、井架、天轮、钢丝绳、连接装置、提升容器、井筒导向装置、井口和井底的承接装置、阻车器、安全门以及信号装置等。这些设备和装置是竖井提升中不可缺少的部分,同时也是提升安全工作中必须注意的重要环节。

  按照提升机的不同,竖井提升分为竖井单绳缠绕式提升、双筒双绳缠绕式提升和多绳摩擦式提升,一般单绳缠绕式提升多用于深度小于600m的矿井,双筒双绳和多绳摩擦式提升多用于深度大于300m的矿井。

  按照提升容器的不同,竖井提升可以分为罐笼提升、箕斗提升和吊桶提升。小型矿井使用罐笼提升较为普遍。一般在井筒断面大、提升量多而提升水平又少的矿井采用双罐笼提升;并筒断面小、提升水平多的矿井可采用单罐笼带平衡锤提升;井口断面小、提升量少的矿井可采用单罐笼提升。在竖井开凿和延伸期间,一般采用吊桶提升。

  (一)提升机安全技术要求提升机又称绞车或卷扬机,其用途是利用钢丝绳的缠绕,以完成提升或下放货载的任务,是矿井提升的主要设备。非煤矿山使用的提升机主要有三种系列,即单简单绳缠绕式系列、双筒双绳缠绕式和多绳摩擦式系列。

  钢丝绳在卷筒上缠绕后,会对卷筒产生缠绕应力,缠绕应力过大会造成钢绳损坏过快和筒壳变形损坏。为了使筒壳应力分布均匀,在筒壳外面装设衬木,并在上面刻有绳槽,以使钢绳排列整齐。为了限制缠绕应力和避免跳绳、咬绳,安全规程对钢丝绳缠绕的层数作了规定。并规定缠绕层数在两层以上时,卷筒边缘高出最外一层钢丝绳的高度不小于钢丝绳直径的2.5倍;钢丝绳由下层转到上层临界段(相当于四分之一绳圈长)必须经常加以检查,每季度应将钢丝绳临界段串动四分之一绳圈的位置。

  钢丝绳的绳头固定在卷筒上必须牢固,要有特备的卡绳装置,不得系在卷筒轴上;穿绳孔不得有锐利的边缘和毛刺,曲折处的弯曲不得形成锐角,以防止钢丝绳变形;卷筒上必须经常缠留三圈绳作为摩擦圈,以减轻钢丝绳与卷筒连接处的张力。

  提升机的安全装置主要包括制动装置、防过卷装置、深度指示器、限速装置以及紧急脚踏开关等。

  制动装置是提升机的主要安全装置,它不仅满足提升机正常运行时的工作制动,同时在发生意外事故时能及时进行保险制动(也称紧急制动)。提升机的制动装置应能使提升系统迅速而平稳地进行制动,它的制动力矩要适当,不能太小,也不能太大。太小了将使制动距离过大,甚至在重载时刹不住车;太大了将会产生过大的减速度而引起冲击,甚至会造成断绳等事故。为此,安全规程规定:工作制动和安全制动在工作时,其制动力矩不得小于实际提升最大静力矩的3倍;下放重物时安全制动的减速度不得小于1.5米/秒2,提升重物时的减速度不得大于5米/秒2。

  制动装置的动作必须灵活可靠;各种传动杆件不变形、没有裂纹,紧固件不得松动;各销轴不松旷,不缺油,开口销齐全。闸瓦与闸轮或制动盘接触良好;闸瓦与闸轮或制动盘的间隙应符合安全规程要求。为了保证制动装置能安全可靠地工作,必须经常进行检查和维护。

  当提升容器被提升到井口而未停车,并越过井口位置继续向上提升而造成的事故叫做过卷事故。这类事故往往会造成很严重的后果,如将井架拉倒,或者将钢丝绳拉断而使提升容器坠落井底。当提升容器下放到井底而未减速停车,与井底承接装置或井窝发生撞击而造成的事故叫礅罐事故,实际上就是下放过卷事故。

  过卷保护装置就是为了避免过卷事故,当提升容器超过正常卸载位置(或出车平台)0.5米时,能自动断电,并能使保险闸发生动作的装置。除安装可靠的过卷保护装置外,井架还必须有一定的过卷高度,其要求如下:

  提升速度为6~10米/秒(不包括6米/秒)时,过卷高度不小于最高提升速度下运行1秒的提升高度;凿井时期用吊桶提升不得小于4米。

  深度指示器可指示出提升容器在井筒中的位置。当提升容器接近井口时能发出减速警告信号,提醒司机注意,同时在深度指示器上安装有过卷保护开关、自动减速开关及限速.凸轮板等器件。目前使用的深度指示器有牌坊式和圆盘式两种。

  限速保护装置是当提升速度超过正常最大速度的15%时,能使提升机自动停止运转,并实现安全制动的装置。限速保护装置有两个作用:一是防止提升机超速;二是限制提升容器到达井口时的速度,以防止过卷保护装置动作后,因速度高而使制动距离过大造成事故。为此,安全规程要求:当罐笼提升系统最大提升速度超过4米/秒和箕斗提升系统最高速度超过6米/秒时,限速保护装置能控制提升容器接近井口时的速度不超过2米/秒。

  为了能在提升机的工作闸或主控制器失灵等紧急情况下,司机能够迅速地切断电源,实现紧急制动,防止事故的发生,在司机台前装设紧急脚踏开关。只要司机一踩,就能实现紧急制动,并切断电源。

  提升机除了上述安全保护装置外,还有过电流、欠电压、松绳、闸瓦磨损等保护装置以及许多电气闭锁装置。一般来说提升能力大,速度高的大型提升机,其安全保护装置较齐全,要求也较高。小型提升机相对来说,安全保护装置则较简单。但对于已有的安全保护装置一定要使用好,注意日常检修维护和试验,尽可能保证其保护性能的正常发挥。

  矿井提升机能否安全运行,除了有良好的性能外,其安全操作非常重要。提升机司机是矿山的特殊工种之一,要由身体健康、责任心强、受过专门技术训练并考试合格取得合格证的人员担任。提升机操作应注意的事项有:

  (1)每班在提升前,应对提升设备进行认真检查、试车,了解紧急闸与工作闸是否灵敏可靠,各个部件是否正常,确认无误后,方可开车。

  (2)操作过程中,必须精力集中,谨慎细心,随时注意仪表读数,深度指示器的指示位置,钢丝绳的排列;机器运转的声音等情况,发现异常,立即停车查找原因,并及时汇报和处理。

  (4)当发生下列紧急情况:有紧急停车信号;提升容器接近井口尚未减速;有卡罐等意外故障;工作闸或控制器等主要部件失灵时,应使用紧急制动。

  (二)提升钢丝绳矿井提升钢丝绳是连接提升容器和提升机,传递动力的重要部件。它的可靠使用是升降人员和物料的安全保证,而钢丝绳又最容易损坏,是安全提升的最薄弱环节,因此应予特别重视。

  钢丝绳是由一定数量的钢丝捻成绳股,再由若干绳股(一般为六股)沿着一个含油的纤维绳芯捻制而成。由于提升钢丝绳直接关系到人员生命安全,故对钢绳的选择有严格的规定。针对不同类型的提升机(单绳或多绳),提人时的安全系数要求等仔细核查。

  在提升钢丝绳的使用上,一方面要合理地选择结构和规格;另一方面应正确地使用、维护与检查,以便及时掌握钢丝绳的状况,延长钢丝绳的使用寿命,确保提升安全。

  在钢丝绳的使用中,应满足安全规程规定的卷筒直径与钢丝绳直径的比值要求,以控制其弯曲疲劳应力。钢丝绳在卷筒上排列要整齐,运行时要保持平稳,不跳动、不咬绳。

  钢丝绳使用过程中应注意润滑,良好的润滑对延长钢丝绳的寿命影响很大,因此应定期对钢丝绳涂油。涂油前,应先清除钢丝绳上的尘土污油,然后用人工法或涂油器法(钢丝绳穿过两半合成的油筒,随着钢材绳的移动,及时往油筒内添加热油)进行涂油。

  因钢丝绳绳头部分损坏较快,所以对钢丝绳应定期进行斩头。同时也要定期调头,将与卷筒连接的一端和与连接装置连接的另一端互相更换,以增加钢丝绳的使用寿命。其斩头和调头的期限,应根据各单位不同使用条件和钢丝绳损坏情况确定。

  此外,要注意钢丝绳的运输和存放;提升起动、停车、加减速时要平稳操作,以减少对钢丝绳的损坏。

  新钢丝绳到货后应检查是否有厂家合格证书、验收证书等资料;有无锈蚀和损伤,不符合要求的不准使用。升降人员的钢丝绳要按安全规程的规定进行试验。

  使用中的钢丝绳应每日检查一次。检查时,采用慢速运行对钢丝绳进行外观检查,同时可用手将棉纱围在钢丝绳上,如有断丝,其断丝头就会把棉纱挂住。要特别注意检查绳头端和容易磨损段,还要注意不得有漏检。钢丝绳在遭受卡罐或突然停车等猛烈拉力时,应立即停车检查。钢丝绳的检查工作要由专人负责,并作好检查记录。

  (1)升降人员或升降人员和物料的钢丝绳在一个捻距内断丝数达5%时,专门升降物料的达到10%;

  (3)钢丝绳的钢丝有变黑、锈皮、点蚀麻坑等损伤时,不得用作升降人员;钢丝绳锈蚀严重,点蚀麻坑形成沟纹、外层钢丝松动时,不论断丝数或绳径变细多少,都必须更换;(4)钢丝绳产生严重扭曲或变形;

  钢丝绳的检查是一项很细致,实践性很强的工作,因目前对某些损伤(如锈蚀)还没有定量标准,检测手段在许多方面还靠眼观手摸,因此要在实践中不断积累经验,准确判断钢丝绳的状况。

  为了保证提升作业的安全,防止发生人身或设备安全事故,在罐笼提升系统各井口必须装设必要的安全设施。

  在地面及各中段井口必须装设安全门,防止人员进入危险区或者其他运输设备冲人井筒,造成设备或人员的坠井事故。安全门必须开启方便、防护可靠。安全门按其操作方式可分为手动、罐笼带动、气动和电动等多种形式。安全门只有在人员上下罐或进行其他提升作业时才打开,其他时间处于关闭状态。

  阻车器安装在罐笼提升的井口车场进车侧,目的是为了防止矿车落人井筒。阻车器的操作方式有手动式、半自动式和自动式。手动式就是用手柄直接操纵传动系统,半自动式是用气缸或电动液压推杆等传动,自动式是利用罐笼升降、矿车运行等方式为动力的杠杆传动系统。

  罐笼承接装置是为了便于矿车出入罐笼而在各井口安设的装置,主要有承接梁、托台和摇台三种类型。承接装置应与提升机或提升信号闭锁,以免发生冲撞事故。承接梁是一种最简单的承接装置。但仅用于井底,且容易发生礅罐事故,故不宜用于升降人员。

  托台是一种利用其活动托爪承接罐笼的机构。平时靠平衡锤使托爪处于打开位置,操作手柄(或气动、液动)可使托爪伸出。一般用于地面井口。停罐时要求罐笼先高于正常停罐位置,伸出托爪后,再将罐笼放到托爪上。当下放罐笼时,需先将罐笼上提一段,然后收回托爪,罐笼才能继续运行。使用托台能使罐笼停车位置准确,便于矿车出入。推人矿车时产生的冲击负荷可由托爪承受,免去了对钢丝绳的冲击。但停罐作业较复杂、时间长,当操作失调,托爪伸出时,会造成礅罐事故。因此,提升人员时最好不使用托台。

  摇台是由能绕轴转动的两个钢臂组成的机构。平时摇台臂抬起,当罐笼到达停车位置时,用其两根活动摇臂的轨尖搭在罐笼的底板上,将罐笼内轨道与车场轨道连接起来,以便矿车进出罐笼。摇台可通过手动、气动和液压等方式进行操作。使用摇台能缩短停罐作业时间,简化提升过程,并由于有活动的轨夹,一旦因意外原因摇台落下时,轨夹被打翻而不会影响罐笼安全运行,也不会礅罐,因此摇台应用广泛,在井底、井口以及中段车场都可以使用。

  为了统一指挥提升作业,保障人员、设施的安全和生产正常进行,井底、井口以及中段车场之间,井口和绞车房之间必须安装提升信号,如声光信号、辅助信号、电话等。设置提升信号的要求是:

  2.井底和各中段发出的信号须经井口信号工转发给提升机房,不准越过井口信号工直接向提升机房发开车信号,但可以发紧急停车信号。

  罐笼井是人员进出的主要通路。为了避免提升人员时发生事故,必须经常对入井人员进行安全教育,建立健全严格的信号管理和乘罐制度,加强对井口(中段、井底)的安全管理。信号工不仅是提升信号的操作者,也是井口安全的管理者。信号工发出信号之前,必须看清楚罐笼内和井筒附近人员的情况,关好罐笼门和井口,安全门,防止有人进入危险位置。

  吊桶是竖井开凿和延伸时使用的提升容器。吊桶依照构造可分为自动翻转式、底开式与非翻转式。任何生产矿山,不论其规模大小,都应用罐笼提升人员,除非在凿井期间,否则严禁用吊桶升降人员。非翻转式吊桶可供竖井开凿时升降人员、提运物料使用。

  吊桶的结构强度必须符合安全要求。由于吊桶的吊环经常受到较大的弯曲应力,容易疲劳而断裂,因此必须加强对吊环的检查和维护。另外,吊桶与钢丝绳之间必须采用不能自行脱落的连接装置。

  1.吊桶要沿钢丝绳罐道升降。在凿井初期尚未装设罐道前,吊桶距离不得超过40米,凿井时吊盘下面不装设罐道的部分也不得超过40米。

  3.乘吊桶人员必须佩戴保险带,不准坐在吊桶边缘;装有物料的吊桶不得乘人。

  5.吊桶升降人员到井口时,必须在出车平台的井盖门关闭和吊桶放稳后,方允许人员进出吊桶。