浅谈煤矿轨道斜巷运输断绳事故的预防和控制

发表时间:2019/5/13   来源:《知识-力量》2019年8月26期   作者:胡建
[导读] 浅析煤矿轨道斜巷运输环境、断绳的主要原因分析和绞车提升能力的验算,提出预防和控制斜巷运输断绳的技术措施。
(淮北矿业集团朔里矿业有限责任公司,安徽 淮北 235052)
摘要:浅析煤矿轨道斜巷运输环境、断绳的主要原因分析和绞车提升能力的验算,提出预防和控制斜巷运输断绳的技术措施。
关键词:煤矿斜巷运输;断绳事故;预防

 
         引言:
         煤矿斜巷运输随着矿井开采规模的不断扩大,轨道斜巷运输量也再随之增加。斜巷运输基本上都是靠绞车来完成运输任务的,采区主运轨道的提升绞车为整个采区服务,在绞车设计、选型上功率相对较大,运输能力大;采区内部的一般轨道斜巷,运输距离相对较远,坡度随煤层走向布置,有时需要安装多部绞车,接力完成运输任务。对于斜巷运输,预防和控制断绳事故是很有必要的,否则一旦发生,将会造成很大的财产损失,甚至人员伤亡。
         1 轨道斜巷运输环境
         现代煤矿开采,大都使用综采设备,其大吨位、高强度的支撑掩护式液压支架运输就是常有的事了。然而,综采设备吨位大,轨道运输斜巷往往又坡度大、轨型轻、道床铺设标准低,巷道有淋水、积水等造成钢丝绳使用环境差。恶劣的斜巷运输环境,给运送液压支架及其他材料提升工作带来了很大的安全风险。因此,斜巷提升系统因冲击断绳事故也时有发生,这给国家、煤矿和职工的生命财产都造成了很大损失。因此,预防斜巷运输断绳事故需要引起足够的重视。
         2 运输斜巷断绳的主要原因分析
         1)钢丝绳的技术特性。斜巷在运输综采液压支架时,多选用6×19纤维绳芯圆股钢丝绳。它具有耐磨性好、耐疲劳性和柔软性差的等主要特点。现分述于下:①耐磨性。磨损主要表现在钢丝磨损和直径变小,其主要取决于钢丝绳的表面钢丝与地滚或卷筒的接触应力所致。其钢丝绳与地滚或卷筒的接触面称之为支撑表面。该面越大,接触应力就越小,耐磨性也越好。耐磨性是选择钢丝绳的一个重要指标。②耐疲劳性。使用过程中钢丝绳内部钢丝和钢丝之间磨损,钢丝绳受力疲劳产生断丝。钢丝绳耐疲劳性直接是钢丝绳柔韧性表现,是钢丝绳使用寿命的关键。③柔韧性。钢丝绳的该特性在其弹性变形的范围内主要取决于内部钢丝的相互滑动性,当绳径相同时,其钢丝根数越多,挠性系数就越大,柔韧性也越好。④耐蚀性。如果钢丝绳在一定的介质(空气、粉尘等)中工作,不同程度的会对钢丝绳产生腐蚀作用。而锈蚀的钢丝绳则强度和韧性会明显降低,锈蚀又和磨损相伴,此种情况下使之韧性明显下降、破断拉力也降低。⑤耐挤压性。它实质上是对结构变形的抵抗性能,即结构的稳定性。耐挤压性主要表现在对受到横向挤压的抵抗能力。选用6×19纤维绳芯钢丝绳运输,其股内钢丝数较多,绳芯是纤维的,一定程度上也影响了结构的相对稳定。当绞车的卷筒直径与绳的直径之比较小时,卷筒无衬板也相应减弱了抵抗横向应力的能力,特别是在上变坡点,将会造成钢丝绳被挤压损伤现象。⑥破断力。破断力也是选择钢丝绳的重要指标,其主要取决于钢丝公称抗拉强度、直径和结构。高抗拉强度的钢丝绳,则有利于提高安全系数,但韧性差,会因强度过高在表面产生极微裂纹,并加速早期疲劳。因此,斜巷运输一般都选用低抗拉强度的钢丝绳。⑦结构伸长和弹性模量。当钢丝绳受到载荷时,原始形状发生变化(长度稍增,直径略缩),这则出现小伸长现象。而弹性模量则表示在比例极限内应力和应变的比值,用E表示。弹性模量与钢丝绳结构、新旧、负荷都有关。该值小,表示弹性大,抵抗冲击能力也强。新绳其值较小,弹性较大。所以一般6×19新钢丝绳(弹性模量约为1.5×l05MPa)作为斜巷运输用。
         2)影响斜巷运输断绳的主要因素。采区内部轨道斜巷绞车大都采用6×19纤维绳芯圆股钢丝绳进行提运。钢丝绳有如下一些问题影响,就大大增加了断绳的危险性。①锈蚀。由于钢丝绳受使用环境影响,极易产生锈蚀。锈蚀对钢丝绳的性能、结构和参数有很大影响,远远超过断丝和磨损的影响,若未及时更换锈蚀钢丝绳,当在提升大型设备时极易出现断绳事故。②磨损。

因为轨道斜巷运输普遍存在坡度大、轨道质量差、道床矸石多等原因,其钢丝绳长期与轨枕、地滚、矸石等摩擦,很快会对绳有摩擦损伤,钢丝绳磨损易出现断丝现象。③疲劳。钢丝绳在使用过程中主要承受弯曲疲劳和拉伸、扭曲、振动引起的疲劳。钢丝绳疲劳破坏的过程是在循环载荷作用下,绳中局部最高应力的钢丝内部晶粒上形成微裂纹,然后裂纹慢慢发展,最终导致疲劳断丝。
         3)斜巷运输断绳的主要原因。①挤压。当钢丝绳受到横向挤压时,会造成钢丝绳的形状变化,使得内部应力分布不均匀,破断力值将受到影响。这是如果再受重荷的冲击力,就会造成某一股会因受力过大断股,并相继发生全绳断裂现象。②冲击载荷。它是造成断绳的直接主要原因。当提运重物件时,放绳产生的冲击载荷则会造成断绳事故。但随着放绳长度的增加,其冲击力也在成倍的增长。当冲击力大于钢丝绳的破断拉力时,那么事故就会发生。因绞车卷筒排绳不齐不紧,容易造成O.1m-0.5m的松绳。当重车提放时则会对绳造成冲击,其值可达静载荷的3-8倍。而就钢丝绳的破断力讲,只要冲击力接近总静载荷的6倍时,钢丝绳会在损伤部位发生断绳事故。
         3 斜巷运输绞车提升能力的验算
         搞好斜巷运输安全,在编制技术措施时,应对绞车提升能力进行验算,并规定提升车辆的类型和数量。验算内容主要有两项:一是最大静荷重必须小于绞车规定的额定牵引力;二是所用钢丝绳总破断力与最大静荷重之比数不得小于6.5。在操作细节上,需要注意以下问题:①验算钢丝绳安全系数小于6.5时,必须对牵引车辆数减少或更换钢丝绳。②选用钢丝绳时,最好按绞车使用说明书中规定的钢丝绳,绳径可稍选大一号,不宜过大;过小时钢丝绳的破断力必须大于绞车牵引力。其最小容绳量应按实际运输距离与卷筒上的余绳(3圈)与钩头绳(15m)三者之和,并以不超过绞车使用说明书规定容绳量。③选取牵引车辆数时,必须充分考虑现场甩车场的存车量、轨道铺设质量和保险绳的长度。④若使用钩头车提升,在对钢丝绳所承受的最大静拉力计算时,还必须将钩头车及其车载荷考虑进去。⑤运输综采、综掘等大型设备,牵引车辆数要根据具体情况再制定专门措施。
         4 预防和控制斜巷运输断绳的技术措施
         预防和控制斜巷运输断绳,重点要做好以下几点工作:①优化采区设计。减少使用绞车数量。轨道斜巷使用甩车场,这样就避免了车辆过平车场变坡点对钢丝绳的产生冲击力,改善了钢丝绳使用环境。②运用钩头提升。上提时严禁拉空钩头。钢丝绳在卷筒上排绳杜绝出现“咬绳”、爬绳和松绳。③增大变坡点地滚直径。变坡点处应装设直径不小于250mm,宽200~250mm的地滚,轴颈不小于40mm,减轻对钢丝绳的挤压变形。④适当选用高强度钢丝绳。因提升时间较短,用高强度钢丝绳能增大安全系数。⑤加强钢丝绳检修工作。严格按照《煤矿安全规程》要求对钢丝绳进行检验和验算,禁止使用不合格的钢丝绳,对钢丝绳磨损、断丝、锈蚀超过规定的要及时更换,使用中的钢丝绳要定期涂油保养。⑥加强斜巷运输管理。规范司机操作和把钩工安全确认,避免出现急停车和超负荷运行。尤其是地滚数量需齐全且转动灵活,严禁绳在巷道底板和轨枕上拖动运行;提高轨道铺设质量,并加强维护。总之,要确保各项安全设施齐全有效。
         结束语:
         防止轨道斜巷断绳事故的发生,必须采取综合防范措施。重点是选择合适钢丝绳,验算安全系数,要给钢丝绳的运行环境创造良好条件;其他如绞车提升能力、挂车数量等,都要按照编制的安全技术措施进行操作;改善斜巷轨道铺设质量,加强维护管理,确保各项安全设施有效,全面改善钢丝绳运行环境,才能彻底杜绝断绳事故的发生。
参考文献
[1]董国伟.轨道斜巷运输综采液压支架断绳事故分析与预防[J].科技情报开发与经济,2007,1:286,293.
[2]王延祥.煤矿斜巷运输跑车事故及其预防措施[J].煤矿开采,2008,6:75-76.
 
 
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