两种立井提升系统防撞、过卷缓冲、托罐保护装置的比较 李玉娟 姜秋生 张军
（焦作煤业集团公司生产管理处 河南焦作 454000 ）
摘要：本文通过对目前两种提升系统防撞、过卷缓冲、托罐保护装置原理、性能的比较，阐明了采用钢带逆止缓冲装置的优越性，通过现场应用证明该装置具有广阔的推广前景。 关键词：立井提升 防撞、过卷缓冲、托罐 保护装置 1、概述
随着生产技术及社会理念的提升和进步，安全生产愈来愈受到重视。矿井提升系统的机械、电气安全保护也日趋完善，但由于操作失误、制动环节机械故障及电器、电路等方面的原因，矿井提升系统过卷事故的发生还是屡见不鲜，甚至发生蹲罐、断绳坠罐等恶性重大事故，造成重大经济损失和人员伤亡。如作深入一步地分析，仅把注意力集中在提升机上来解决防过卷问题是不科学的。这是因为提升机与提升容器之间的连接是通过钢丝绳这种柔性体来实现的，在发生过卷时，即使提升机能够很快制动，但由于惯性的作用，上升的提升容器必然还有上冲的趋势。若这种上冲的趋势不能通过有效可靠的手段予以克制，则松绳是必然的，此时的提升容器若不加以控制可以说是最危险——过卷上升、松绳、反向下落、礅绳、断绳、坠罐。更何况还有张力差超限，摩擦副打滑，制动闸失灵，绞车失控飞车等各种意外情况发生的可能。因此在井口井底过卷高度和过放距离内有必要设置机械性过卷保护装置作为提升系统的最后一道安全防线。
按照现行《煤矿安全规程》396条、397条的规定，“在提升速度大于3m／s的提升系统内，必须设置防撞梁和托罐装置……”“在过卷高度或过放距离内，应安设性能可靠的缓冲装置。缓冲装置应能将全速过卷（过放）的容器或平衡锤平稳地停住；并保证不再反向下滑（或反弹）。……”按照这些规定，也就是说在立井提升系统必须设置防撞梁、托罐装置、缓冲装置等，而原来很多井口采用木质楔形罐道作为缓冲装置，由于在发生速度较高的过卷事故时很容易发生劈裂失效而不能完全满足要求。近几年在现场广泛使用的是两种新型的机械过卷保护装置。即FHT型防撞梁托罐、BS型摩擦滚筒缓冲装置和HZSN型多功能过卷保护装置。这两种保护装置都是用来对提升容器起到防撞和缓冲托罐作用的，但其动作原理和性能都存在着较大的差异。
2、保护的特殊性
缓冲装置、托罐装置、防撞梁，其实质是特殊条件下的制动装置，之所以说“特殊”表现在以下几点：
2.1终端保护：防撞梁、托罐缓冲、缓冲装置等属于立井提升系统的最后一道防护屏障，因此其可靠性是第一位的。 2.2可能长期不动作：
正是因为是最后一道防线，所以一般情况下难得“兵临城下”，所谓养兵千日，用兵一时，有可比之处。在长期不动作的情况下，一旦发生过卷，必须保证装置能可靠动作，并且有稳定的制动特性。
2.3布置空间狭窄，环境差：
井筒断面中布置有提升容器、罐道梁、罐道等，另外井筒淋水、撒煤等，因此要求装设于这一环境的过卷保护装置必须结构紧凑，能适用于恶劣条件。 2.4可能处于瓦斯、煤尘的不利环境中。
2.5可能面对失控情况下的高速冲击，需要瞬时完成能量的转换。 2.6用于柔性的提升系统，不允许有反弹。 3、两种机械过卷保护装置原理
目前现场使用比较普遍的缓冲装置，一种采用钢丝绳缠绕摩擦滚筒式缓冲装置，另一种是利用金属材料的塑性变形实现吸能缓冲的缓冲装置。这两种类型保护装置的原理如下： 3.1.BS型钢丝绳缠绕摩擦滚筒式缓冲装置，它是利用摩擦做功来吸收过卷过放容器的动能。对于每个提升容器来说，四台缓冲器分别安装于提升容器两侧的罐道梁上。四台缓冲器上缠有钢丝绳，钢丝绳的另一端吊着两个缓冲托梁，缓冲托梁位于容器正常停车位置上方。正常提升时，提升容器碰不到缓冲托梁。过卷时提升容器顶部碰到缓冲托梁，带着缓冲托梁向上运动。缓冲托梁通过四根钢丝绳拉着4台缓冲器的卷筒转动，缓冲器给出一定的制动阻力，通过缓冲绳、缓冲托梁作用于提升容器，迫使提升容器及绞车停车。缓冲器的制动力是可以调定的。调定的原则是保证过卷后的容器平稳地停住，并且缓冲减速度a〈g。另外这种类型缓冲装置还需要配置防撞梁及托罐装置，才能满足《规程》396条、397条的要求。其防撞梁采用工字钢梁，防撞梁下面采用方木进行缓冲。托罐装置由缓冲器、滑槽、托爪等组成，当提升容器过卷撞击托罐装置的托爪时能自动回缩，当容器继续上升到刚刚离开托罐装
置，即将撞击防撞梁时，托爪迅速伸出，托住下落容器，托罐装置既有托罐功能，又具有缓冲功能。防过卷缓冲、托罐装置布置图及原理图见附图1.1、附图1.2。
附图1.1 弹性防撞梁缓冲托罐装置、放过卷缓冲装置井口布置图
3.2.HZSN型多功能过卷保护装置利用金属材料的塑性变形实现吸能缓冲。其加载机构及逆止机构的基本动作原理为（见附图2）：当过卷上升的容器7在过卷距离内开始推动缓冲装置的横梁3向上时运动时，横梁3横担着两根滑柱2向上运动，同时逆止锁舌5外侧的斜面受到固定（静止）套柱1的下压而向内侧伸出，锁住顶在横梁3之下的提升容器，使滑柱2、横梁3与提升容器锁联在一起，无论向上或向下都必须一起运动；同样，压辊组6z被固定曲轨8压迫同时做水平移动，压辊组的运动使纵贯套柱、滑柱中心的钢带4产生S形塑性变形，且在曲轨8之曲线段内逐步增大，缓冲制动力也随之增大，当中间压辊6z行至曲轨8之上部直线段时，制动力达到最大值，其后，滑柱2无论是向上，还是向下运动，都受限于钢带4本身恒定的变形力，也就是缓冲制动力或逆止力。在横梁3、滑柱2，吸能元件钢带4、逆止锁舌5、压辊组6的联合作用下，过卷的提升容器可在允许的过卷距离内可靠地缓冲制动，停止上升后即保持在该处不再反向下滑。一旦横梁3被提升容器推至顶端，横梁将被套柱直接套住，此时横梁3即起到防撞梁的作用，而钢带、逆止锁等不会受到冲击而保持完好，能够防止容器的回落，从而起到托罐装置的作用。此外，在提升容器的进入端，套柱有导入斜度，因此该装置还兼有罐道的功能。HZSN多功能立井提升过卷保护装置具有《煤矿安全规程》要求的防撞梁、托罐装置、缓冲装置的功能，再加上辅助罐道的功能，是四种功能集于一身。
该装置的主要特点在于利用金属材料的塑型变形实现吸能缓冲，其制动特性不受环境条件、时间变化的影响，因而具有高度的缓冲制动可靠性。 4.两种保护装置的性能比较 4.1.原理方面。
BS型钢丝绳缠绕摩擦滚式缓冲装置是利用摩擦制动的原理设计的。其优点是采用调力盘与调力螺母相配合，使得调节制动力极为方便。但其制动特性难以在长期不动作的条件下保持