我国金属非金属地下矿山提升设备现状及建议.pptx

我国金属非金属地下矿山提升设备现状及建议前言 矿用提升设备是借助于钢丝绳带动提升容器（罐笼、箕斗、矿车、人车等），沿竖井井筒或倾斜井巷运行的提升机械，是矿山生产系统中必不可少的重要生产设备，是矿井提升或下放人员、矿石、煤炭、矸石、设备、材料等的常用机械设备。前言 矿用提升设备担负着矿山升降人员、提升矿石及运输材料和设备的重要任务，它是联系井上和井下的重要交通运输工具，是矿山运输中的咽喉设备，它对矿井的生产及安全起着非常重要的作用。提升设备能否安全可靠运行，直接关系到矿工的生命安全和生产任务的完成。提升设备在工作中一旦发生机械和电气故障，轻则造成停产和财产损失，重则引发人员伤亡，因此要求其配有性能良好的控制设备和各类安全保护装置，以保证其运行准确，安全可靠。正确地操作与维护提升设备，定期进行安全性能检验，是提高工作效率，实现安全生产的一项重要措施。一、矿用提升设备的类型及相关规定 目前我国金属非金属地下矿山使用的提升设备主要有单绳缠绕式矿井提升机、多绳摩擦式矿井提升机、矿用提升绞车等三种类型。1、单绳缠绕式矿井提升机 缠绕式矿井提升机的工作原理是提升钢丝绳的一端固定在卷筒上，另一端绕过天轮与提升容器连接，当卷筒由电动机拖动以不同方向转动时，钢丝绳在卷筒上缠绕或放出，实现提升容器的提升和下放。一、矿用提升设备的类型及相关规定 单绳缠绕式矿井提升机在我国矿井提升中占有很大的比重，使用比较普遍，目前在斜井、竖井以及凿井中均大量使用。按照卷筒数目可分为单卷筒和双卷筒两种，单卷筒只有一根钢丝绳，连接一个提升容器。双卷筒提升机用作双钩提升，等直径的两个卷筒上各固定一根钢丝绳，各连接一个提升容器，两根钢丝绳的缠绕方向相反，因此，当卷筒旋转时，其中一根向卷筒上缠绕，另一根则自卷筒上放松，此时一个容器上升，另一个容器下降。卷筒直径在2m（含2m）以上的缠绕式矿用提升设备，均称为缠绕式提升机；应用最广的是卷筒直径为2m、2.5m、3m、3.5m 等规格，由于其提升高度或运输长度受卷筒上缠绕钢丝绳层数的限制，一般适用于浅井及中等深度的矿井。图一、矿用提升设备的类型及相关规定 对缠绕式提升设备钢丝绳层数的规定：GB 164232006 金属非金属矿山安全规程中6.3.5.3 条明确规定：各种提升装置的卷筒缠绕钢丝绳的层数，应符合下列规定：竖井中升降人员或升降人员和物料的，宜缠绕单层；专用于升降物料的，可缠绕两层；斜井中升降人员或升降人员和物料的，可缠绕两层；升降物料的，可缠绕三层；盲井(包括盲竖井、盲斜井)中专用于升降物料的或地面运输用的，可缠绕三层。一、矿用提升设备的类型及相关规定 2、多绳摩擦式矿井提升机 摩擦式矿井提升机的工作原理是提升钢丝绳搭挂在摩擦轮（主导轮）上，提升绳的两端各连接一个提升容器，或一端连接提升容器，另一端连接平衡重。运转时，借助于安装在摩擦轮上的摩擦衬垫与钢丝绳间的摩擦力，带动钢丝绳完成容器的升降。最初使用的是单绳摩擦式提升机，后来随着矿井深度和产量的增加，提升钢丝绳的直径越来越大，不但制造困难、悬挂不便，而且使提升机的有关尺寸也随之增大。为了解决这个矛盾，后来创造出了以几根钢丝绳来代替一根钢丝绳的多绳摩擦式矿井提升机，目前采用的钢丝绳首绳根数有2、4、6、8根之分，以4 根最常见，为了保证各钢丝绳具有相同的工作条件，多绳摩擦式提升机的首绳，使用中有一根不合格的，应全部予以更换。一、矿用提升设备的类型及相关规定 多绳摩擦式矿井提升机已获得越来越广泛的应用，与单绳缠绕式矿井提升机相比，具有以下优点：（1）由于钢丝绳不是缠绕在卷筒上，提升高度不受卷筒容绳量的限制，所以适用于深井提升，提升高度可达1000 多米；（2）由于提升载荷是由数根钢丝绳承担，故摩擦轮直径小。与缠绕式提升机相比，在提升同样的载荷下，多绳摩擦式提升机具有重量轻、体积小、安装运输方便；（3）在卡罐或过卷的情况下，有打滑的可能性，可避免断绳事故的发生；（4）由于绳数多，目前国内外尚未发生几根钢丝绳同时被拉断的情况，因此提高了提升设备的安全性，采用多绳摩擦式矿井提升机可以不设防坠器（断绳保险器）。一、矿用提升设备的类型及相关规定 因其具有重量轻、体积小、安全可靠、适合较深矿井的特点，多绳摩擦式矿井提升机主要用于深部开采的煤矿及金属非金属矿山的竖井作提升矿物和升降人员用，根据其安装方式的不同可分为落地式和井塔式两种。落地式：安装于地面，通过天轮将钢丝绳引向井筒。井塔式：安装于井塔上，分带导向轮和不带导向轮两种型式。落地式多绳摩擦式矿井提升机 图井塔式多绳摩擦式矿井提升机 图多绳摩擦式矿井提升机工作示意图 图一、矿用提升设备的类型及相关规定 3、矿用提升绞车 矿用提升绞车的工作原理与缠绕式提升机相同，只是卷筒直径比提升机小。一般卷筒直径在0.8m 以上2m以下（不含2m）的缠绕式矿用提升设备，均称为矿用提升绞车，应用较多的是卷筒直径为0.8m、1m、1.2m、1.6m。根据采用的制动装置不同，矿用提升绞车可分为三种，分别是带式制动矿用提升绞车（JT 型）、块式制动矿用提升绞车（JTK 型）、盘式制动矿用提升绞车（JTP 型）。盘式制动矿用提升绞车因采用了液压盘形制动闸，安全性能好，可用于斜井或小型竖井，既可用于提物也可用于升降人员。带式制动矿用提升绞车由于其结构和原理的局限性，目前已归入“矿用辅助绞车”，不能用于提升人员，建议只用于辅助提升。块式制动矿用提升绞车 图盘式制动矿用提升绞车 图带式制动矿用提升绞车 图一、矿用提升设备的类型及相关规定 无论是单绳缠绕式矿井提升机还是矿用提升绞车，只要是采用罐笼升降人员或升降人员和物料，必须安装可靠的断绳防坠器。当钢丝绳或连接装置万一发生断裂时，防坠器可使罐笼卡在罐道上，以保证所运送人员的安全。规程规定：在用竖井罐笼的防坠器，每半年应进行一次清洗和不脱钩试验，每年进行一次脱钩试验。罐笼及防坠器 图二、在用提升设备的安全技术现状 国家安全生产长沙矿山机电检测检验中心（以下简称长沙矿山机电中心）系国家安全生产监督管理总局授权的甲级检测检验机构，始建于1986 年，挂靠在长沙矿山研究院，兼是国家科技部“国家金属采矿工程技术研究中心”机电试验室、国家有色冶金机电产品质量监督检验中心、中国有色金属工业机电产品质量监督检验中心，多年来一直从事矿山机电设备的试验和检测检验工作。图二、在用提升设备的安全技术现状 为了改变长期以来金属非金属矿山在用提升设备的安全使用、安全检验和监管执法“无法可依”的现状，明确统一的检验项目、要求和方法，长沙矿山机电中心于2008 年起草了4 个矿山在用提升设备安全生产行业标准，分别是AQ2019-2008 金属非金属矿山竖井提升系统防坠器安全性能检测检验规范；AQ2020-2008 金属非金属矿山在用缠绕式提升机安全检测检验规范；AQ2021-2008 金属非金属矿山在用摩擦式提升机安全检测检验规范；AQ2022-2008 金属非金属矿山在用提升绞车安全检测检验规范，以上4 个标准均为强制性标准，已于2009 年1 月1 日起实施。图二、在用提升设备的安全技术现状 近几年来，为了配合各省市矿山安全生产许可证的发放，受矿山企业的委托，长沙矿山机电中心对湖南、广东、广西、甘肃、陕西、贵州等地的地下矿山使用的近千套在用提升设备进行了安全性能检测检验，检验结果不容乐观，检验中发现的共性问题主要有：二、在用提升设备的安全技术现状 1、提升设备的安全保护装置不全 目前矿山使用的提升设备，其安全保护装置普遍不全，其原因主要有：1）矿山企业的机电管理人员普遍反映，不知道按规定究竟需要安装哪些安全保护装置；2）部分提升设备购置时就未配全保护装置（如：普遍缺少深度指示器失效保护装置）；3）部分矿山企业因种种原因有意甩开保护装置（拆除或断线），导致该项保护装置不起作用。二、在用提升设备的安全技术现状 2、带式制动矿用提升绞车广泛用于小型矿山的主提升 近几年的检验中发现，小型金属非金属地下矿山企业普遍采用带式制动矿用提升绞车用于矿山主提升。此外，有不少企业采用卷筒直径0.8m 的小绞车用于矿山主提升，使用的设备种类五花八门，有调度绞车、建筑卷扬机、电控卷扬机、运输绞车等，这些设备的共同点是工作制动器（常用闸）采用手动带式闸，因无深度指示器，也就没有深度指示器失效保护、过卷保护和开始减速时能自动示警的警铃，由于卷筒直径小，实际使用时卷筒上缠绕钢丝绳的层数难以符合标准要求（标准规定：用于斜井专门升降物料时不得超过3 层）。更令人担忧的是，甚至有些矿山将这样的设备用于竖井提升。二、在用提升设备的安全技术现状 通过近几年的检测检验，促使不少小型矿山淘汰了一些安全性能差的提升设备，但现实情况依然不能乐观。基于这种现状，二 九年三月九日国家安全监管总局关于进一步加强中小型金属非金属矿山（尾矿库）安全基础工作改善安全生产条件的指导意见（安监总管一2009 44 号）文件中明确规定：严禁使用带式制动器的提升绞车作为主提升设备。该文件的出台，为带式制动矿用提升绞车禁止用于矿井主提升提供了依据。二、在用提升设备的安全技术现状 3、设备长期带病运行 金属非金属地下矿山尤其是大量的小型矿山，因技术力量薄弱，设备的选型、安装、调试、维护、管理等均是参照周边同类矿山，因此同类问题往往体现出很强的地域性。这些小型矿山，不知如何维护设备，设备长期带病运行竟不知情，还振振有词地说“运行这么久也没见出事”。比较严重的问题有：安全保护装置不起作用，形同虚设；保险闸损坏不及时修复；斜井提升井口不装阻车器；声光信号装置不全；实际提升荷载长期超设备设计能力；斜井人车没有进行定期维护和检验，手动落闸无法实现等，存在严重的安全隐患。二、在用提升设备的安全技术现状 4、老设备须进行技术改造 自20 世纪70 年代开始，我国的仿苏产品KJ 型单绳缠绕式提升机在使用后陆续发现存在一些结构性缺陷。如强度不够（由于该产品卷筒结构为薄壁强支结构）、制动力矩较小、制动可靠性低等，时至今日，这类提升机有一部分已报废，有一部分已经改造，但也还有一部分未经任何改造依然在矿山使用。二、在用提升设备的安全技术现状 基于这种现状，2006 年7 月20 日国家安全监管总局、国家煤监局发布的禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录(第一批)中，KJ1600/1220 单筒缠绕式矿井提升机已列入强制淘汰目录。2008 年3 月11 日发布的禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录（第二批）中，又将KJ 型矿井提升机、XKT型矿井提升机、JKA型矿井提升机、TKD 型绞车电控列入强制淘汰目录（自发布之日起一年后禁止使用）。这些列入强制淘汰目录中的提升设备具有先天的安全缺陷，如不采用新技术新结构进行技术改造，很难满足现行的安全技术要求。二、在用提升设备的安全技术现状 5、设备选型不符合要求 部分金属非金属地下矿山尤其是小型矿山，由于未经过正规的设计，设备选型不符合要求，主要表现在：1）提升设备方面，不选用获得矿用产品安全标志的产品；2）提升钢丝绳方面，不选用重要用途钢丝绳，为了贪图价格便宜，选用一般用途钢丝绳；3）斜井人车方面，已发现有些企业由于缺少必要的人车知识，自制没有任何保险装置的人车，这样的人车与平板车无异，一旦出现断绳，必定出现群死群伤，幸运的是发现时尚未出事。有些单位不了解人车的结构和原理，不知道正确维护设备，为了解决插爪有时的误动作，竟用铁丝将人车的插爪固定在车架上，等于废除了人车的保险装置，历史上曾经因为这样的做法发生过群死群伤的事故，可现在依然还有这种现象存在；4）竖井防坠器方面，发现有自制不符合要求的防坠器情况。三、提升设备安全事故的原因分析 在矿井提升设备上已发生的安全事故多种多样，主要表现在：单绳缠绕提升设备的断绳、卡罐、跑车、过卷、断主轴，摩擦提升设备的大距离滑绳等。引起事故的主要原因大致可分为：1）提升设备设施不符合相关标准的要求，存在重大安全隐患；2）安全保护装置设置不齐全，如有的竖井提升系统没有设过卷保护装置，有的用作升降人员的单绳提升罐笼没有安装防坠器；3）运行管理不严格，如有的乘罐人员不按规定锁闭罐笼门等。在提升系统事故中，因断绳引发的事故较多，事故的后果也较严重。在中小型矿山的斜井提升运输中，因钢丝绳断绳而引发的跑车造成人员伤亡的事故时有发生。四、管理对策建议 鉴于目前金属非金属地下矿山提升设备的现状，建议从以下几方面进行整治：1、加强对矿山在用提升设备的强制性定期检测检验工作 我国的安全生产法、矿山安全法、行政许可法、安全生产许可证条例等法律法规都对安全生产检测检验工作作出了明确规定，为矿山安全检测检验工作的开展提供了法律依据。矿山在用提升设备的检测检验工作是由国家安全生产监督管理部门授权的专业检验机构依据相关标准采用专业检测仪器进行的一项技术性很强的工作，出具的检验结论公正、准确，实际检测检验过程中还为矿山企业提供了技术咨询服务。四、管理对策建议 按照国家有关标准规定，载人的提升设备每年至少要进行一次常规检验，其他每3 年至少进行一次常规检验，新安装、大修或经过重大改造的（如改造主轴装置、制动系统、电控系统等）在交付使用前须进行检验。然而，目前矿山安全生产检测检验没有形成强制化制度化规范化，目前对矿山在用提升设备的检测检验工作主要是配合各省市安全生产监督管理部门发放安全生产许可证，由于矿山企业和某些地方安全生产监督管理部门对该项工作不理解，实际工作过程中经常遇见矿山企业不予配合的情况。四、管理对策建议 为了规范该项工作，国家安全监管总局（安监总管一2009 44 号）文件中明确规定：“主要提升装置、提升钢丝绳等要由有资质的检测检验机构严格按规定的检测周期进行检测检验。主要提升装置每年检测一次，提升钢丝绳每半年检测一次。检测不达标的，必须先整改、后使用。”在监管一司的指导下，目前已制定了相关设备的强制性检验规范，建议直接与提升系统安全性相关的竖井防坠器、罐笼、斜井人车等也须纳入检验范围。为了推进该项工作的实施，建议加大宣传力度，强化监管手段并配合相关的惩处措施，否则该项工作难以推行。四、管理对策建议 2、加大矿用产品安全标志的宣传力度 为进一步加强金属非金属矿山安全生产工作，防止可能危及生产安全的矿用产品进入生产过程，从源头上防止矿山设备事故的发生，国家安全生产监督管理总局对金属非金属矿山使用的涉及生命安全、危险性较大的矿用产品实施安全标志管理（安监总规划字200583 号文），矿井提升设备已纳入金属非金属矿山矿用产品安全标志目录，自2006 年7 月1 日起，金属非金属矿山采购纳入安全标志管理目录的矿用产品，必须是取得安全标志的产品。图四、管理对策建议 目前，有些矿山新购置的提升设备检验不合格，其原因是提升设备的生产企业没有按矿用提升设备的有关标准组织生产，而矿山企业选购时只图价格便宜，未选用取得安全标志的产品，导致本不该用于矿山提升的大量小绞车流入矿山，埋下安全隐患。目前，金属非金属矿山企业对安全标志的认识和重视远不如煤矿企业，建议加大矿用产品安全标志的宣传力度，加强矿山企业执行安全标志管理制度的监督、监管，充分发挥安全标志管理制度在矿山安全生产中的重要作用。四、管理对策建议 3、加强对相关人员的技术培训工作 我们在从事矿山在用设备的检测检验工作中发现，不少企业因为缺少相关的技术人员，导致企业对提升设备的选型、安装、使用、维护出现偏差，这种情况对矿山企业的安全生产是很不利的。为了改变这种现状，应加强对矿山相关技术人员的设备知识培训。此外，建议安全生产监督管理部门对相关监管人员进行一些必要的设备基本知识培训，以利于在日常监管工作中更好地履行监管职责，随时发现在用设备存在的安全隐患。五、矿用提升设备的发展趋势 近几十年来，随着各种新技术在矿用提升设备上的运用，提升设备的结构、制动方式和自动控制等方面都有了很大的改进，总的发展趋势为：1）矿井提升机在总体上向大负载、高速度、大型化方向发展。为了确保提升设备无事故运行，在提升设备有可能出事故的各个重要环节上，设有各种检测、控制、保护装置。为了提高生产效率，消除操作上的人为因素，在提升设备上配备全自动运行控制装置。2）无论是煤矿还是金属非金属矿山，无论是国内还是国外，随着矿井开采深度的加大，提升的井筒越来越深，缠绕式提升机由于受缠绕层数的限制，已不能满足开采的需要，因而逐渐被多绳摩擦式提升机所代替；五、矿用提升设备的发展趋势 3）提升设备电气控制技术发展迅速。目前，直流提升系统已经向直流整流装置+编码测速技术+PLC+PLC 独立保护+工业电视+计算机监控+网络的方向发展；交流提升系统是向变频技术+编码测速技术+PLC+PLC 独立保护+工业电视+计算机监控+网络的方向发展；电气控制技术的发展使提升机的控制更加自动化，各种保护功能更加齐全，操作更简单，有效地提高了提升系统运行的稳定性和安全可靠性。谢谢大家！