吊桶防坠器的研制
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摘 要：过卷断绳是吊桶断绳坠井事故的最主要原因。文章阐述了一种全新的吊桶防坠器，当过卷断绳时，防坠器中的密封箱体使用逆锁机构锁住吊桶，并通过差速式自收缩缓冲器吸收吊桶下坠动能，在防止吊桶跌入井筒的同时，控制下降加速度，能够有效避免吊桶坠井事故的发生。装置在安徽某立井凿井期间得到了应用，达到了保护吊桶的作用，证明了装置的安全性能和市场应用前景。
关键词：立井；吊桶；防坠器
引言
吊桶是立井凿井使用的提升容器，担负着提升人员，材料及设备等作业任务[1]。吊桶使用时通过单根钢丝绳提升，一旦断绳，吊桶直接跌入井筒，轻则毁坏吊桶，重则砸坏吊盘甚至造成人员伤亡。但是，国内几乎所有的施工单位都发生过吊桶断绳坠井事故，如2004年3月18日山东东大煤矿的吊桶坠井事故，一次死亡7人，其余死亡2人以下的事故也很多，如鸡西，邯郸陶二，内蒙等。
吊桶断绳坠井基本分为两大类，一是井筒中间断绳坠井；二是过卷断绳坠井[2]。第一类吊桶在井筒中间断绳的概率非常低，这是因为提升绳即使在井底上提重载吊桶时，也有很高的安全系。截止目前，尚未有吊桶在不受外力作用下，仅提升重载吊桶的情况下吊桶坠井的报道。另外吊桶过井口门和吊盘时是两个危险的区域，控制好这两个环节就不会出现井筒中间断绳事故。
另一类吊桶过卷断绳是吊桶坠井事故的主要原因，此类事故占总数的80%以上。在凿井期间，提升系统的安全保护较永久矿井的性能相差甚远，提升安全性受操作人员素质的影响很大。为避免此类事故的发生及减小事故的危害，一方面是要在提升设备的安全性上下功夫；另一方面是要研发有效的吊桶抓捕器，在事故发生后减小人员伤害及财产损失。目前，吊桶防坠器的研究在国内外都受到了重视，如国内的中煤五建做了很大的努力，国外德国奥尔科公司也有提及[3、4]。下面阐述一种新型的吊桶防坠器的结构、原理并说明其应用。
1 防坠器基本结构及原理
在吊桶的桶梁上固定独立的两根钢丝绳，钢丝绳与安装在伞帽上的捕捉缓冲一体器连接，当提升绳绳断时，捕捉器动作，抓捕住吊桶的两根钢丝绳，吊桶下坠，拉动固定在桶梁上的钢丝绳，钢丝绳与差速式自收缩缓冲器连接，缓冲器阻力出绳，吊桶的动能被缓冲器吸收，在不大于空桶7倍重力加速度下缓慢减速，最后停止。从而保证吊桶不会断绳坠井，也就保证了桶内的人员，物料等的安全。
在吊桶过卷防坠器中，采用了逆止锁桶技术，当吊桶过卷进入封闭箱体时，逆止器打开，吊桶断绳后下坠，坐在逆止器上，逆止器数量为4个，能承担吊桶自由落体下坠瞬间落在逆止器上的冲击。然后封闭箱体整体下落，吊桶的下落动能由缓冲器吸收掉。
事故恢复时，事故处理人员必须到吊桶断绳处，查看事故情况，首先救援出人员。然后用新的提升绳连接好吊桶，上提到地面，对扑捉缓冲一体器检修，观察固定绳的表面情况，重点对扑捉缓冲一体器的差速式自收缩缓冲器进行检查，打到非自锁状态时，要求转动灵活，扭矩不能超过100NM；如果在自锁状态下，无法转动，需返厂标定。
2 防坠器现场使用及分析
设备在安徽某立井凿井期间应用，安装时因伞帽距离吊桶过长，将伞帽距吊桶距离缩短了1m，除此之外未对原有提升系统改动。安装完毕后，将5m3满载吊桶拉到过卷位置后，反向快速下放吊桶，模拟断绳，吊桶防坠器有效抓住吊桶，缓冲距离测量值为200mm。实现过程中对井架等无影响，截止目前，设备运转正常。
防坠器在使用过程中主要结论如下：
（1）经现场过卷防坠试验和井口断绳实验，5m3吊桶重载情况下自由下落500mm均能可靠制动。（2）实验完毕，检查各零部件，未发现损坏。（3）因吊桶被两根钢丝绳固定，在差速式自收缩缓冲器的作用下，稳定住了旋转的吊桶，解决了吊桶自由旋转的问题，乘桶人员站在吊桶里，无眩晕感觉[5]。（4）吊桶落到井底后，为了装载方便，需桶梁歪倒，由于差速式自收缩缓冲器的影响，桶梁容易站立，为此需单独设计挂钩拉住钢丝绳，但挂钩基本不影响提升效率。（5）更换吊桶时需要退出钢丝绳与桶梁连接的楔形自锁块，600s能完成，但是必须注意拉住绳头，否则绳头容易收缩到伞帽处。此处性能有待改进。
3 结束语
该种吊桶防坠器在防止吊桶跌入井筒的同时，控制下降加速度，能够有效避免吊桶坠井事故的发生，达到了减少事故危害的作用，装置安全有效，具有广阔的市场应用前景。
参考文献
[1]A・M・塔拉索夫，E・M・弗得洛夫，B・H・别连车夫，等.凿井吊桶和绞车系列化的选择[J].河北煤炭，1987，4：17-19.
[2]周叔良，子彦.吊桶提升的安全问题[J].世界采矿快报，1992，11：34-36.
[3]李家举.浅谈立井施工提升吊桶的防坠[J].煤矿机电，2000，6：71.
[4]王焕霞，李刚，钟占良.吊桶防坠技术[J].河北煤炭，2012，2：59.
[5]赛云秀.吊桶提升横向摆动的原因分析[J].河北煤炭，1992，3：145-147.
作者简介：万强（1969-），江苏省铜山县，毕业于中国矿业大学机械电子工程专业，现就职于徐州矿务集团庞庄煤矿，任机电副总工程师。