大型落地式多繩摩擦輪式礦井提升機(jī)（以下簡稱“礦井提升機(jī)”）是連接地面和井下的“咽喉設(shè)備”，其提升裝備的安全、可靠、高效運行直接關(guān)系到煤礦的安全生產(chǎn)。礦井提升機(jī)的維修、保養(yǎng)和日常檢修等工作對確保煤礦安全可靠運行具有重要意義口-詞，礦井提升機(jī)更換鋼絲繩存在施工工藝復(fù)雜、施工工期長、危險系數(shù)較高等問題，是礦井提升機(jī)所有檢修項目中難度較大的項目之一，如果存在施工環(huán)節(jié)或鋼絲繩更換工藝工序不當(dāng)?shù)葐栴}，將會嚴(yán)重影響換繩質(zhì)量和礦井提升機(jī)的運行工況，可能導(dǎo)致礦井提升機(jī)鋼絲繩出現(xiàn)打滑、斷裂甚至造成墜罐等惡性事故。因此，針對礦井提升機(jī)更換鋼絲繩檢修項目，確定一套完整的、安全的、高效的、快捷的施工技術(shù)方案，是煤礦工程技術(shù)人員一直努力的方向和目標(biāo)。
東周窯煤礦是設(shè)計產(chǎn)量為10Mt/a的特大型現(xiàn)代化礦井，該礦井采用主、副井混合提升方式，其中副立井井筒裝備一部型號為JKMD3.25×4（I）
礦井提升機(jī)，主要擔(dān)負(fù)全礦井員工和16000kg以下物料的提升任務(wù)。JKMD3.25×4（I）型礦井提升機(jī)為落地式提升方式，設(shè)計井架高度39m、井筒直徑8m、井筒提升高度482.8m、摩擦輪直徑
④3.25m、天輪直徑3.25m、最大提升速度8.08m/s、最大加減速度0.5m/s，有效乘坐人數(shù)55人；該礦井提升機(jī)配套Z560-4A型、功率1000kW的單臺電動機(jī)和單重16000kg的主、副提升罐籠，該礦井提升機(jī)配套選用了4根型號為36
ZBB 6V×37S+FC1570ZZ（SS）754530提升鋼絲繩懸掛，鋼絲繩直徑④36mm，間距為300mm的雙繩槽，最大靜張力450kN，最大靜張力差140kN.
傳統(tǒng)換繩法即采用人工更換鋼絲繩的方法。傳統(tǒng)換繩法主要過程是在繩頭處利用多副繩卡卡緊固牢新繩與舊繩，利用板夾夾持新繩與舊繩，新繩每移動20~50m固定一副板夾，直到新繩到達(dá)井底后連接新繩與井口罐籠。再反向開車，此時新繩受力拆除連接板夾。當(dāng)井底罐籠到達(dá)井口后，拆除舊繩頭，新繩與罐籠連接好。傳統(tǒng)換繩法工藝流程為：卡舊繩下放一回收舊繩→拆舊繩換新繩一下放新繩→2根新繩與罐籠鎖繩一更換另外2根鋼絲繩一調(diào)整罐籠位置一試車。
傳統(tǒng)換繩法施工工藝使用大型機(jī)具較多，對現(xiàn)場施工場地要求較高；施工過程中若鋼絲繩張力較差不滿足舊繩帶新繩時，將嚴(yán)重影響工期；當(dāng)舊繩與新繩板卡連接時，若有滑動則易損傷新繩。同時施工過程需要多人在井口、井架上長時間操作，存在費工、費時、事故隱患點較多以及換繩完成后調(diào)繩量較大等弊端。
2.2機(jī)械換繩法
機(jī)械換繩法即采用換繩車更換鋼絲繩的方法。
換繩車通過上、下兩排承載鏈傳動，依靠多組無極超靜定夾持元件夾緊鋼絲繩，由大扭矩液壓傳動單元驅(qū)動承載鏈，從而實現(xiàn)換繩過程中對鋼絲繩的收放動作，利用優(yōu)化設(shè)計的液壓系統(tǒng)，實現(xiàn)提升機(jī)主動、換繩車隨動的絕對同步收放鋼絲繩功能，且改變了一貫采用的圓周摩擦傳動原理，利用直線摩擦傳動方式使鋼絲繩實現(xiàn)直線拉送運動。換繩車可沿提升容器長度方向收放鋼絲繩，也可在垂直容器的方向收放鋼絲繩，滿足了換繩井口場地狹窄、情況復(fù)雜的特殊要求。
采用換繩車更換鋼絲繩施工全程由機(jī)械化作業(yè)，人工進(jìn)行輔助。換繩車可實現(xiàn)恒張力，對提升系統(tǒng)張力差無要求；換繩車通過摩擦襯墊輸送鋼絲繩，鋼絲繩不受人工換繩夾具損傷的限制，無更換初傷，極大地延長了鋼絲繩使用壽命；此外，換繩車新鋼絲繩用繩量減少，只需15m余繩，大大節(jié)省了施工開支。換繩車擇繩調(diào)換智能保護(hù)功能極大地減少了換繩過程中布設(shè)卡繩器梁及卡繩器等工作，大大提高了換繩效率，且可根據(jù)井筒鋼絲繩實際參數(shù)調(diào)整新繩預(yù)緊力，使新更換鋼絲繩達(dá)到原有舊繩張力，減少了調(diào)繩次數(shù)，強(qiáng)化了鋼絲繩力學(xué)性能。換繩車擇繩調(diào)換智能保護(hù)裝置由滑繩溜車智能保護(hù)裝置、雙碼擇繩調(diào)換裝置、自動卡繩裝置3部分組成，其性能特點如下所述。
（1）滑繩溜車智能保護(hù)裝置。本裝置的下限力機(jī)械手組裝置打開狀態(tài)為待機(jī)狀態(tài)，一旦有滑繩溜車的情況發(fā)生，其智能判斷系統(tǒng)給出聲光報警，經(jīng)絞車司機(jī)確認(rèn)后，下限力機(jī)械手組以限定動力對系統(tǒng)進(jìn)行可靠制動。
（2）雙碼擇繩調(diào)換裝置，本裝置可實現(xiàn)對雙碼（保護(hù)、復(fù)位密碼）任意一側(cè)單根或多根鋼絲繩進(jìn)行選擇性舉升，實現(xiàn)更換容器、天輪、襯墊、鋼絲繩、懸掛等功能。
（3）自動卡繩裝置，本裝置的下機(jī)械手組裝置可實現(xiàn)對兩側(cè)鋼絲繩的自動卡繩固定功能。
2.32種換經(jīng)法比較
（1）安全效益。傳統(tǒng)換繩法施工步驟較為繁瑣，施工現(xiàn)場操作人員和平行作業(yè)等工藝節(jié)點和環(huán)節(jié)較多，施工過程安全隱患點較多；機(jī)械換繩法采用快速更換鋼絲繩工藝，減少了許多人工操作的環(huán)節(jié)，現(xiàn)場施工人員較少，施工過程安全隱患點較少，現(xiàn)場工作人員僅為傳統(tǒng)工藝施工法的1/3，
（2）技術(shù)效益。傳統(tǒng)換繩法更換鋼絲繩現(xiàn)場施工使用的大型機(jī)械和機(jī)具較多，收舊繩、放新繩等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)較為笨拙，人工操作較多，工藝過程較為復(fù)雜；而機(jī)械換繩法機(jī)械化程度較高，現(xiàn)場施工操作器械較少，技術(shù)性較強(qiáng)。
（3）經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)換繩法更換鋼絲繩礦井停產(chǎn)時間較長，經(jīng)濟(jì)效益一般。采用機(jī)械換繩法更換鋼絲繩工藝大大縮短了礦井停產(chǎn)時間，礦井可多生產(chǎn)原煤，經(jīng)濟(jì)效益可觀。
（4）社會效益。傳統(tǒng)換繩法施工工期較長，社會效益一般；機(jī)械換繩法較傳統(tǒng)換繩法換繩工藝工期縮短約86%，施工工期較短，社會效益較好。
3機(jī)械換繩法施工工藝流程礦井提升機(jī)鋼絲繩更換施工前，施工與技術(shù)負(fù)責(zé)人等專業(yè)技術(shù)人員反復(fù)推敲施工方案，細(xì)化工藝流程，并進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)研究論證；按照施工工藝節(jié)點，技術(shù)負(fù)責(zé)人認(rèn)真編寫施工組織安全技術(shù)措施，并貫徹到每一位施工工作人員。施工前嚴(yán)格檢驗和校核施工所需的設(shè)備、材料等施工必備器材，確保施工階段性能完好。礦井提升機(jī)4根鋼絲繩依次編號為1號、2號、3號、4號，按照先更換2號和3號、后更換1號和4號的順序進(jìn)行作業(yè)。
（1）準(zhǔn)備工作。停車搭設(shè)施工平臺，井口鋼梁上方焊接12號槽鋼，槽鋼上方搭接500mm×
5000mm×50mm雙層木板，并用1號礦用鉛絲捆牢扎緊。同時換繩車就位，固定導(dǎo)向輪，安裝收放繩絞車等。
（2）停罐、卡繩、斷繩。啟動礦井提升機(jī)，分別關(guān)閉主、副罐2號和3號鋼絲繩張力平衡裝置截止閥，繼續(xù)開車下放主罐至低于井口20m位置，即低于換繩車側(cè)天輪平臺的高度時停車。將引繩穿過換繩車使其對應(yīng)舊鋼絲繩，用6副50mm繩卡將引繩與舊鋼絲繩緊固連接，保證繩卡不滑繩；以0.2m/s速度開車，將主罐提至井口便于連接繩頭位置處停車；換繩車以1.2倍換繩設(shè)定張力收緊引繩，各連接部位必須牢固可靠；卡繩裝置卡住副罐側(cè)2號和3號鋼絲繩；主罐側(cè)2號和3號鋼絲繩張力平衡裝置泄壓、松繩，并安裝懸掛固定裝置；最后2號和3號鋼絲繩斷繩，
（3）收舊繩，換繩車調(diào)整系統(tǒng)壓力，持續(xù)收緊引繩。礦井提升機(jī)以檢修速度開車上提副罐，要求速度不大于0.5m/s，且從0.1m/s緩慢加速至
0.4m/s；當(dāng)引繩與舊鋼絲繩連接點到達(dá)導(dǎo)向輪前端時停車，卡繩裝置卡住副罐側(cè)2號和3號鋼絲繩，換繩車放松引繩；拆除引繩與舊鋼絲繩的連接繩卡，換繩車退出引繩并將舊繩穿入，拆除舊繩的留繩；換繩車收緊舊繩，繼續(xù)開車上提副罐，換繩車持續(xù)收舊繩直至副罐到達(dá)井口合適位置，最后拆除卡繩裝置。
（4）斷繩、翻繩。換繩車放松舊繩并反向留住，斷開并退出換繩車前端2號和3號舊繩，穿入新繩使其與2號和3號舊繩連接，連接時新舊繩捻向必須保持一致，換繩車后部舊繩頭與副罐2號和3號舊繩連接；斷開副罐上方2號和3號舊繩，并安裝新懸掛固定裝置。用鋼絲繩套將副罐側(cè)1號和2號天輪之間固定，3號和4號天輪之間固定，開動提升機(jī)下放副罐，換繩車放新繩隨動，收放繩絞車同時收副罐舊繩；新繩頭到達(dá)井口副罐側(cè)時停車，留足夠長度與懸掛連接，把2號和3號新繩固定在井口套架梁上，車房內(nèi)2根新繩脫離滾筒，井架上取掉天輪之間的固定鋼絲繩套；開車上提副罐，直至副罐懸掛到達(dá)井口平臺處停車，以便于連接繩頭或更換懸掛。
（5）新繩與副罐連接。2號和3號新繩分別與副罐對應(yīng)懸掛連接，車房內(nèi)新繩進(jìn)入繩槽，連接好后換繩車收緊新繩。
（6）下放新繩。換繩車調(diào)定放繩阻力，啟動換繩車進(jìn)入放新繩狀態(tài)。以速度不大于0.5m/s的檢修速度開動礦井提升機(jī)，從0.1m/s緩慢加速至
0.4m/s下放副罐。當(dāng)主罐楔形繩環(huán)運行到接近井口平臺時停車，2號和3號鋼絲繩下放完成。
（7）新繩與主罐連接。換繩車?yán)o2根新繩，用2t手動起重機(jī)械將2號和3號新繩反向留住固定好。固定楔形裝置，確保懸掛不傾斜；用手動起重機(jī)械把2號和3號張力平衡裝置拉至最長位置，即平衡油缸完全收回，拆除2號和3號楔形繩環(huán)；截斷2根新繩，在換繩車內(nèi)預(yù)留50m連接長度，然后與2號和3號楔形繩環(huán)連接，2號和3號張力平衡裝置油缸打壓，直至新繩完全張緊。4根鋼絲繩受力后，反向開車恢復(fù)提升系統(tǒng)，2號和3號鋼絲繩更換完成。
（8）更換1號和4號鋼絲繩。重復(fù)上述步驟更換完成1號和4號這2根鋼絲繩。
（9）收尾工作。更換鋼絲繩結(jié)束后，確定鋼絲繩首次調(diào)繩量，從而達(dá)到正常罐位的要求；拆除施工平臺、卡繩器等設(shè)施，清理施工現(xiàn)場。
（10）聯(lián)調(diào)聯(lián)試。首先進(jìn)行鋼絲繩安全系數(shù)校驗，鋼絲繩每根繩長度640m，凈重3.008t，鋼絲繩自重5.39kg/m，鋼絲繩下放長度約510m，井筒及井架段約2.749t，鋼絲繩單根破斷力839kN換算為85600kg。計算提升系統(tǒng)單側(cè)承受重量為罐籠（16t）和鋼絲繩（4根）重量為26.996t，計算得到每2根提升繩承受重量為13.498t，得出安全系數(shù)n=85.6×2/13.498=
12.68>6（煤礦安全規(guī)程規(guī)定安全系數(shù)數(shù)值），故2根礦井提升鋼絲繩能夠滿足系統(tǒng)提升要求。試車時礦井提升機(jī)以0.5m/s速度進(jìn)行試運轉(zhuǎn)，正常運轉(zhuǎn)后分別再以2、4、5m/s這3種速度進(jìn)行試運轉(zhuǎn)，均正常無誤后礦井提升機(jī)更換鋼絲繩檢修項目完成，系統(tǒng)恢復(fù)正常提升。
4工程應(yīng)用
東周窯煤礦副立井JKMD3.25×4型礦井提升機(jī)于2011年11月19日正式投入運行，2015年10月8日，東周窯煤礦對礦井提升機(jī)鋼絲繩進(jìn)行了更換，更換工藝采用傳統(tǒng)換繩法進(jìn)行施工，礦井停產(chǎn)超過50h。2021年8月31日，東周窯煤礦停產(chǎn)24h，采用機(jī)械換繩法進(jìn)行施工，對礦井提升機(jī)鋼絲繩再次進(jìn)行了更換，施工工藝改進(jìn)后取得良好效果。
（1）采用換繩車快速更換鋼絲繩工藝，極大地縮短了施工工時，減少了對井下正常生產(chǎn)作業(yè)的影響，避免了檢修期間井下作業(yè)人員從副斜井出入井的弊端，減少了井下員工額外的勞動強(qiáng)度，消除了礦井安全隱患，安全生產(chǎn)效益明顯提升。
（2）換繩車快速更換鋼絲繩施工工期7.5h，礦井停產(chǎn)不到8h，與傳統(tǒng)換繩法相比多生產(chǎn)原煤
4.5萬t，原煤按照均價800元/t計算，多生產(chǎn)原煤的創(chuàng)收達(dá)3600萬元，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
（3）JKMD3.25×4型礦井提升機(jī)更換鋼絲繩工藝優(yōu)化改進(jìn)后，換繩車的應(yīng)用避免了施工過程發(fā)生的滑繩現(xiàn)象，且在換繩作業(yè)過程中，施工人員只需在井口負(fù)責(zé)繩頭的連接和固定、關(guān)鍵點位的看護(hù)以及觀察設(shè)備運轉(zhuǎn)狀態(tài)；同時換繩車滿足了換繩過程的速度和力量要求，機(jī)械化、自動化、智能化及施工安全系數(shù)和工作效率均較高，為礦井提升機(jī)快速更換鋼絲繩提供了新的思路和案例，技術(shù)效益和社會效益顯著。
5結(jié)語
東周窯煤礦副立井JKMD3.25×4型礦井提升機(jī)更換鋼絲繩采用的機(jī)械換繩法更換工藝，能夠快速更換鋼絲繩且一次性成功，現(xiàn)場施工更換鋼絲繩效率、安全性能和可靠性能大幅提升，為煤礦千萬噸礦井提升系統(tǒng)銅絲繩的更換工藝提供了借鑒。
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