试论矿井安全提升.pdf

试论矿 井安全提 升 谢炳记 大屯煤电 集团有限责任公 司 沛县 2 2 1 6 0 0 摘要煤矿立井井筒受纵向附加力等因素影响 ，造成井壁下沉或破裂，使罐道装备系统发生不同 程度扭曲变形 ，给安全提升带来危害。为使罐道少受或不受外力作用 ，采用 “ 立 井罐道差动联结装置” 是解决这一问题的最有效县安全长久的方法。 关键词 煤矿 立井罐道 安全提升 专利技术 应用 中图分类号F 2 7 3 ． 1 文献标识码B 文章编号 oN P I T S ECURI TY I M PRoVEM ENT Xi eB i n g j i D a t u n c o a l E l e c t r i c i t y C o ． L t d ． ‘ P e i x i a n 2 2 1 6 0 0 Ab s t r a c t Du e t O t h e i n f l u e n c e o f t h e l e n g t h wi s e a d d i t i o n a l f o r c e o n mi n e s h a f t t u b，s i d e wa l l s i n k i n g a n d b r e a k i n g h a p p e n s ， a n d t h u s r e s u l t s i n t wi s t i f i c a t t i o n a n d d e f o r ma t i o n t O c a g e p a s s e q u i p me n t s t e m ， j e o p a r d i z i n g t h e s e c u r i t y i mp r o v e me n t ．“ S h a t f c a g e p a s s d i f f e r e n t i a l c o n n e c t i o n d e v i c e ”i s t h e mo s t e f f e c t i v e a n d e n d u r i n g a p p r o a c h t O s u c h a q u e s t i o n． Ke y wo r d sMi n e，Sh a f t c a g e p a ss，S e c u r i t y i mp r o v e me n t ，P a t e n t t e c h n i q u e s ，Ap p l i c a t i o n 1问题的提 出 为开发矿山资源，需要通过立井井筒使地表与 地下连通。为将地下资源提到地面，提升容器需要 沿井筒罐道主返升降。以煤矿立井井筒为例，为提 升人员、材料、设备、矸石等服务的副井 ，以罐笼 作为提升容器 ，在提升绞车的牵引是，沿着起 固 定、导向作用的罐道往复升降；为提升煤炭服务的 主井，以箕斗作为提升容器，在提升绞车的牵引 下，沿罐道往复升降。由于从过去到今天有不少立 井冻结井壁和钻井井辟等因受纵向附加力 地层中 水的流动、土体疏水固结后的压缩变形与井壁结构 相互作用的力等因素的影响 ，发生下沉或破裂事 故，给井简装备带来相应破坏 ，也给正常提升工作 带来一定的危害。 由于井壁的下沉、破坏 ，带动生根于井壁上的 罐道梁 座一同下沉，罐 道梁 座又压迫罐 道，使之处在基岩与冲击层交界面部位的罐道、罐 道梁 座与井壁的生根点首先受到影响，进而逐 步向上和向下双向影响，真至缓慢 的或很快的出现 扭曲变形，或将生根点拔出等破坏情况，使提升工 作无法正常进行。实际上在井筒任何部位 由于地质 等方面不定因素的影响都可能出现这种情况。此 时 ，人们只是在井壁上做文章 ，其次是在井筒装上 采取被动抢修， “ 削足适履”逐步割短罐道 的 办法来适应井壁压缩下沉或破坏，而忽略了如何使 试 论 矿井 安全 提升 罐道、罐道梁 座等动态的 自由的适应井壁的变 化，从而保证安全提升的问题。 由于不定期被动的截割或更换罐道 ；校正加固 或倒换罐道梁 座等所造成人工、材料、机械台 班和被迫停产的直接间接损失是可观的。同时，也 因不定期不定时的在井筒内悬空作业而带来了诸多 可预见不可预见的不安全因素。 2 目的意义 本项技术的目的就是提供一种在矿山立井井壁 可能产生下沉或破裂部位的罐道上采用便于测量观 察的随井壁 自由移动的保证安全提升的特殊联结装 置。该装置适用于冷弯钢罐道、组合钢罐道、钢 一 玻璃钢复合罐道 ，木罐道也可参照此方法实施。它 将为解决国内外新老立井生产矿井 ，中厚表土层井 筒井壁中已出现纵向压缩或破裂变形而影响提升安 全的情况提供可靠的保障。同时，它将为新开发矿 井井筒装备的设备提供可靠的技术支持 ，为矿山现 代化机电管理提供科学的依据。 3 工作机理与技术关键 1 “ 立井罐道差动联结装置”应设置在立井井 筒的基岩层与表土层结合部位，井壁已经破裂变形 部位，以及预测可能发生破坏的某个部位。该装置 应在同一个标高段上将 4根或多根 依据原设计 罐道同时错位设置。单根罐道组合布置见示意图 1 。 2 该装置 的关键部件是 “ 差动上部连接头” 27 维普资讯 公端和 “ 差动下部连接头” 母端 ，两者公母 “ 花键”式机械啮合联结。它不但保证了水平各方向 抗剪、抗弯等的机械强度，也相互控制了水平各方 向不能 自由晃动移动，而且，它能将延井筒井壁通 过罐道梁 座传给罐道的各种不利的破坏性力量 主要是纵向力 ，通过公母接头啮合移动而被消除。 同时，它能 “ 动态显现” 、“ 动态测量”出井筒井壁 的下沉量 ，并预示 出可能发生破坏 的倾 向及程度 。 联接螺栓孔位＼ I ’ l -_、 I I 。 、 广一 一 一 一 _1 [一 一 二 一 一 常规联接装配部位／ 2 粪 ， 一 广一 一丁 1 f [一 一 J 【 L一 一 _ _ j 移 联 接 装 置 装 配 部 位 ／ 一 一 厘 奎 一 _ _ 1冀 ． ＼ 一 一 3 趟 广一 一 丁 1 [一 一 J 主 主 瞿 -／ 一 囊 一 _ ． 1 ， 差动联接装置装配部位 、 ● 马 ／ J 一 二 - _ j [一 下 部 特 制 罐 道 _ J J 一 ， 图 1 单根罐道组合布置示意图 3 “ 差动上部连接头” 公端和 “ 差动下部 连接头” 母端均采用同原设计安装罐道相同或 相近的材料，在考虑机械强度的同时要考虑其焊接 性能和耐腐蚀性能，质量要求高，通用 配合性 要求强。因此，它将可靠的工作于井筒中任何需要 的 含环境恶劣的场所、部位。 4 为扩大预测和尽量扩大井壁垂直沉降的监 测 ，即尽量加大对井壁罐道的保护距离 ，在每付公 母差动联接头上端的 “ 上部特制罐道” 该罐道每 根的工度同常规罐道除差动余量外，大体是一样 的，一般 1 0 ～1 2 m一道 ，罐道梁 座层间距一般 为 4 ～6 m ，中部的罐道梁 座与罐道结合处设 置 “ 导 向固定块 ” ，形 成纵 向滑动联 接 ，以达 到在 单根罐道上最大距离的 “ 吃掉”垂直破坏力，此由 28 压缩距离来体现。 5 “ 立井罐道差动联接装置”的显著特点在 于①差动联接接头采用花键式连接，强度高，稳 定性好。②接头间缝配合精细，水平偏移量小，除 垂直方向可以多动外 ，水平各方面不能晃动。③罐 道伸缩量可根据矿井状况确定，制作安装前可调， 一 般设定为 6 0 ～1 5 0 mm。④ 除公母端头，导向固 定块等另加工外，其它如罐道、罐道梁 座等均 采用原有设施 ，拆装量小，现场安装容易。④花键 式公母端头配合后形成差动联结接头，接头周侧表 面连续，无通长横断面接缝，利于提升容器的固定 罐耳、滚动罐耳运行。⑤差动接头部位可直观检测 检查。通过伸缩量的变化，即可动态的反映出井壁 的变化情况 ，有利于对井壁和井筒装备的其他设施 及时采取相应防护对策。 4 应用概况 该装置 1 9 9 7年 6月以实用新型专利文件申报 中华人民共和国国家知识产权局专利局，1 9 9 9年 7 月获得授权 ，专利号Z L 9 7 2 1 8 5 8 4 ． 4 。1 9 9 9年 1 0 月首先于上海大屯能源股份有限公司龙东煤矿进行 工业性实践，成功后 ，于 2 0 0 0年 8月经徐州大屯 煤电设计院设计，应用于上海大屯能源股份有限公 司徐庄煤矿。此后 ，又先后推广应用于徐州矿务集 团有限公司张双楼煤矿、济宁市金桥煤矿、淮北矿 业集团许疃煤矿、山东湖西矿业有限责任公司、山 东省朝阳矿业有限公司等立井矿井。根据几个矿从 安装到投入运行 的情况看，不论是安全性、技术 性、经济性等均能达到原设计意图，满足了矿山地 质变化和立井安全提升的实际需要 ，符合 2 0 0 0 1 年 9月 2 8日国家安全监察局颁布及前期颁布的 煤 矿安全规程中有关技术和安全的要求。 5结论 “ 立井罐道差动联接装置”是为解决矿山立井 井筒因受地质等各种因素影响而使井壁发生破裂下 沉 ，进而使罐道、罐道梁 座受压变形 ，无法正 常提升运行而在罐道上设置的一种特殊联接装置， 属中华人民共和国个人非职务发明专利技术。根据 国家知识产权局专利局提供的资料 ，以及从各类刊 物、新闻媒体等信息的查证了解 ，国外尚无该项技 术，同时，由于该技术在中华人民共和国境内的授 权 ，也填补 了国内一项空白。该装置看似简单 明 了，但它在矿井安全提升中所发挥的作用是 巨大 的。随着该技术在应用领域的信息传播。随着国家 对矿山安全的重视，随着企业决策层、管理层、执 行层安全意识的提高，它将在所有适用该装置的矿 井中均能得到普及使用。 I 收稿 日期 2 0 0 40 90 8 中国矿 业 2 0 0 4年 第 1 3卷 第 1 1期 维普资讯