浅析煤矿提升罐笼防坠器的结构及布置形式

浅析煤矿提升罐笼防坠器的结构及布置形式

摘要：本文浅析煤矿罐笼防坠器的安全标准情况、罐笼防坠器的作用、罐笼罐道布置形式及防坠器的制作形式、制动绳防坠器的结构形式与布置方式等。

关键词：罐笼防坠器；结构；布置形式；煤矿

煤矿作为升降人员或物料的单绳提升罐笼、带乘人间的箕斗，在《煤矿安全规程》中已有明确的规定，就是必须装设可靠的防坠器。在近年来，煤矿提升罐笼防坠器的技术水平也在不断的发展与提高，其结构形式也多种多样。而1994 年发布的MT355-94 煤炭行业标准——《滚动楔型防坠器技术条件》，它是针对滚动摩擦楔型抓捕机构，并设有制动钢丝绳的防坠器。而后发布的MT355 -2005 煤炭行业标准——《矿用防坠器技术条件》，是在征求各方意见的基础上,制定的矿用防坠器通用技术条件,适应了各种结构形式的防坠器。

一、罐笼防坠器的作用

煤矿罐笼防坠器，它是防止提升容器失控坠落的一种安全装置。防坠器安装在提升容器上，由开动机构、传动机构、抓捕机构及缓冲机构组成。如果提升容器提升钢丝绳或连接装置断裂时，防坠器的开动机构经传动机构带动抓捕机构动作，制动在罐道或专门的制动钢丝绳上，从而防止罐笼坠落。其抓捕元件主要是靠切割、摩擦或楔紧支撑元件起作用，将下坠的提升容器得以缓冲再制动。

二、罐笼罐道布置形式及防坠器的制作形式

1）罐道形式。罐笼防坠器的制作形式，一般与罐道类型有关，而罐道是在提升容器在井筒中运行中起导向和稳定的作用。罐道又刚性和柔性两种。刚性罐道有钢轨罐道、木罐道及组合罐道三种；柔性罐道也就是钢丝绳罐道。刚性罐道一般采用钢轨、各种型钢或方木，固定在井筒中的型钢罐道梁上而形成；柔性罐道则采用钢丝绳，其一端固定在井架上，另一端悬垂到井底拉紧。

2）防坠器形式。防坠器根据罐道种类不同，分为木罐道防坠器、钢罐道防坠器和制动钢丝绳防坠器。当前使用较多的是制动钢丝绳防坠器。而木罐道防坠器结构简单，靠制动插爪刺入木罐道制动抓捕可靠。但是，木罐道变形大、磨损快、易腐烂和提升不稳定，其维修量大，加上需要大量的优质木材，服务年限又短，因此已逐渐淘汰，被钢丝绳罐道所代替。钢性罐道防坠器多应用于箕斗提升，靠以拉削阻力作为容器防坠制动力，由四把拉刀产生的拉削阻力使容器平稳停下。空行程时间短，机构动作灵活可靠；拉削制动力大小可以调定，机构采用自动恢复拨杆。抓捕后只要提升绳给出一定拉力，抓捕器自动解锁恢复正常提升。它重量轻，可直接安装在容器上，无需改动容器。制动力可调、防锈性能、防尘性能、自润滑性能，非常适合恶劣环境。轨宽变化时也不影响拉削力。只是需要在井筒架设通长的钢轨道，资金投入稍大。制动绳防坠器应用较广，钢丝绳罐道与刚性罐道相比，具有安装工作量小，建设时间短，维护简便，容器运行平稳，并可适当减少井筒壁厚和通力小等优点。

三、制动绳防坠器的结构形式与布置方式

1）结构。制动绳防坠器的布置系统（见图1），它是由抓捕器、缓冲器、连接器、拉紧装置、制动绳、缓冲绳等几部分组成。缓冲器固定到井架上，可使抓捕过程中的减速度达到安全规程要求。而连接器是用来连接不同绳径的制动绳和缓冲绳的装置。

布置形式。制动绳防坠器，根据结构和原理的不同，可分为以下几种形式：

①按制动钢丝绳的数量不同, 制动绳防坠器分为四绳防坠器和双绳防坠器。双绳防坠器是根据制动钢丝绳的分布不同，分为中心对称布置和对角布置形式（见图2）。

②按取驱动弹簧的形式不同，制动绳防坠器分为压缩弹簧式防坠器和拉伸弹簧式防坠器。压缩弹簧式防坠器采用一根压缩弹簧作为驱动装置，正常提升状态为压缩状态。当容器提升时，利用提升钢丝绳的拉力使弹簧压缩，并给传动机构一定的拉力，使楔子离开制动绳。提升钢丝绳断裂时，压缩弹簧失去压力，弹簧轴向弹开，通过传动机构带动楔子向上挑起并抓紧制动绳，完成抓捕过程。拉伸弹簧式防坠器采用两根或四根压缩弹簧作为驱动装置，正常提升状态为拉伸状态。当容器提升时，利用提升钢丝绳的拉力使传动机构带动弹簧拉伸，使楔子离开制动绳。提升钢丝绳断裂时，拉伸弹簧失去拉力，弹簧轴向复位，通过传动机构拉动楔子向上挑起并抓紧制动绳，完成抓捕过程。

③根据抓捕器的结构原理不同，制动绳防坠器又分为滚动摩擦楔型防坠器、偏心轮防坠器和轮式防坠器等（其原理图省略）。而滚动摩擦楔型防坠器是如今使用较为广泛的防坠器，它采用了弹簧作为驱动装置来驱动抓捕器，抓捕器采用背面带滚子的滚动摩擦楔型抓捕器，提高了抓捕器的动作灵敏度。它还具有良好的自锁性能，使抓捕器在夹住制动钢丝绳后，容器与制动绳之间不产生相对滑动。在相反方向则不自锁，所以容易恢复正常提升状态，又不损伤制动钢丝绳。采用钢丝绳螺旋缓冲器，利用缓冲绳通过缓冲器时的弯曲变形阻力和摩擦阻力，其所做的功来抵消下坠容器的动能。对于偏心轮防坠器，则是采用垂直布置的弹簧作为开动机构，传动机构采用杠杆机构，采用偏心轮挤压钢丝绳产生抓捕作用。偏心轮接触制动钢丝绳后采用自楔紧，实现定点抓捕。特点是不改变原有提升容器结构，高度较低、重量较轻、加工使用方便。因偏心轮抓捕钢丝绳是线形挤压，所以对钢丝绳的损害较大。轮式防坠器，推动部分采用了齿轮变速、制动推动直线运行轨迹变成了圆形轨迹, 制动推动距离超出了直线运行距离的4 倍以上，不受推动杆推拉距的限制。当制动磨损间隙超出规程要求时，不更换制动轮，则通过调整设置在横框架外壁面与制动轮同轴的齿轮来继续使用，这种防坠器使用和维护比较复杂些。总之，各种防坠器有各自的特点，总体上来说，制动绳式防坠器应用较多。

四、结语

煤矿罐笼使用的防坠器，结构形式多种多样，在具体使用时要根据矿井的实际情况需要，在选取的同时，首先要满足国家标准和安全规程的要求，在此前提选用维护方便、经久耐用的防坠器。煤炭行业的快速发展，矿用防坠器的技术也在不断进步,适应现代化矿井发展的能力也越来越强。

参考文献：

[1]邵裕生等.矿用防坠器[M].北京: 高等教育出版社.1992.8.

[2]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[S].北京: 国家安全生产监督管理局, 2004.11.