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矿井提升系统安全事故分析及其防治措施
目 录
矿井提升系统的安全事故分析及防治措施 ................................................................................... 0 1 钢丝绳断裂事故分析及防治 ..................................................................................................... 0 1.1 断绳的类型 ............................................................................................................................... 0 1.2 竖井提升钢丝绳工作载荷分析 ............................................................................................. 1 1.2.1 拉伸与扭转应力 ................................................................................................................. 1 1.2.2 弯曲应力 ............................................................................................................................... 3 1.2.3 接触应力 ............................................................................................................................... 4 1.2.4 摩擦轮提升钢丝绳的旋向和捻距变化 ............................................................................... 4 1.3 矿井提升系统的冲击限制理论 ............................................................................................. 5 1.3.1 提升系统二自由度数学模型建立 ..................................................................................... 5 1.3.2 提升系统二自由度振动分析 ............................................................................................. 6 1.3.3 提升容器的加速度动态响应计算 ..................................................................................... 7 1.3.4 钢丝绳动张力计算 ............................................................................................................. 8 1.3.5 抛物线形、正弦形、三角形加速度和速度控制曲线 ..................................................... 9 1.4 提升机松绳时钢丝绳的张力计算 ....................................................................................... 10 1.4.1 提升重载时紧急制动并松绳的钢丝绳张力计算 ........................................................... 10 1.4.2 提升机下放重载过放钢丝绳时的张力计算 ................................................................... 12 1.5 钢丝绳断绳防治措施 ........................................................................................................... 12 2 提升机运行中的卡罐事故分析及防治 ................................................................................... 13 2.1 提升机卡罐的原因 ............................................................................................................... 13 2.2 卡罐时振动振动方程的建立 ............................................................................................... 13 2.3 提升容器突然卡住时的二自由度振动特性分析 ............................................................... 14 2.4 提升容器突然卡住时的二自由度钢丝绳动张力计算 ....................................................... 14 2.5 卡罐的防治措施 ................................................................................................................... 15 3 提升机过卷蹾罐事故分析及防治 ........................................................................................... 16 3.1 提升机过卷和过放（蹾罐）的原因 ..................................................................................... 16 3.2 过卷时的动力学方程建立 ................................................................................................... 16 3.3 过卷时的动力学方程求解 ................................................................................................... 17 3.4 提升机过卷和过放（蹾罐）的防治措施 ............................................................................. 17 4 提升机跑车事故分析及防治 ................................................................................................... 18 4.1 提升机跑车（蹾罐）的原因 ................................................................................................. 18 4.2 防止跑车的措施 ................................................................................................................... 18 5 摩擦轮提升的滑绳（传动失效）事故分析及防治 ............................................................... 19 5.1 钢丝绳滑绳的原因 ................................................................................................................. 19 5.2 摩擦轮提升的滑动特性分析 ............................................................................................... 19 5.2.1 提升重载紧急制动时钢丝绳打滑情况 ............................................................................. 21 5.2.2 空运行紧急制动时钢丝绳打滑情况 ................................................................................. 22 5.2.3 下放重载紧急制动时钢丝绳打滑情况 ............................................................................. 22 5.3 防滑安全计算 ....................................................................................................................... 23 5.3.1 基本参数计算 ................................................................................................................. 23
5.3.2 极限减速度计算 ............................................................................................................... 25 5.3.3 安全制动力计算 ............................................................................................................... 27 5.3.4 安全制动减速度计算 ....................................................................................................... 27 5.4 考虑钢丝绳弹性振动时极限减速度的计算 ....................................................................... 28 5.4.1 下放重载的防滑特性 ....................................................................................................... 28 5.4.2 提升重载的防滑特性 ....................................................................................................... 29 5.4.3 空运行的防滑特性 ........................................................................................................... 30 5.5 防止摩擦提升打滑的措施 ................................................................................................... 30 6 提升机断轴事故分析及防治 ................................................................................................... 31 6.1 提升机断轴事故原因 ........................................................................................................... 31 6.2 防止提升机断轴的措施 ....................................................................................................... 31 7 其它事故防治 ........................................................................................................................... 31
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矿井提升系统的安全事故分析及防治措施
矿井提升是矿井生产的关键环节，它不仅关系到矿井的正常生产，而且也影响矿井工人的生命安全。因此，总结矿井提升过去已经发生的安全事故，可以进一步提高提升系统的安全可靠性。
提升系统的主要安全事故有断绳、过卷蹾罐、卡罐、溜罐跑车、滑绳、断轴、维修操作和电气故障等事故，经过对国内提升事故的分析、统计，断绳事故最多，约占总数的29.6%，过卷蹾罐次之，约占总数的26.7%，溜罐跑车事故约占7%。 1 钢丝绳断裂事故分析及防治
提升钢丝绳是提升系统的一个重要组成部分，《煤矿安全规程》（以下简称《规程》）对矿井提升钢丝绳有专门规定。近年来，尽管矿井设计和生产按照《规程》的要求加强了提升钢丝绳的检查和保养，但是，仍然有断绳事故发生。 1.1 断绳的类型
钢丝绳断绳事故主要原因是：松绳、跑车、过卷、钢丝绳强度降低、卡罐、操作失误等。
（1） 松绳断绳：由于煤仓满仓或其它原因造成容器在卸载位置被卡住而继续下放容器，引起松绳，待卡容器原因消失后，容器自由落体迅速下降而冲击钢丝绳导致断绳。或斜井提升紧急制动减速带大于自然减速度，或下放侧过放钢丝绳造成松绳和断绳。
（2） 过卷断绳：提升容器在减速阶段不能按规定进行减速，而是以全速运行冲击、并且木罐道没有起到有效制动，提升机直接碰撞防撞梁，导致钢丝绳断裂。
（3） 扭转断绳：随着提升长度增加，钢丝绳的扭转造成钢丝绳内股与丝间的受力发生变化，其最大差值约为2～4倍，这样外层钢丝很快出现断丝现象而损坏。
（4） 锈蚀断绳：提升钢丝绳受淋水、潮湿和酸性气体、杂散电流等作用，会出现应力集中，产生疲劳，金属变脆，钢丝绳抗拉强度和抗冲击强度降低。锈蚀也是造成平衡尾绳断裂的主要原因。
（5）疲劳断绳：提升钢丝绳在摩擦轮、天轮（导向轮）处的弯曲，产生弯曲应力及运行过程中摩擦轮上的离心应力和扭转等作用，而产生疲劳，拉伸损坏。长时间的反复弯曲，使钢丝绳疲劳强度降低。实践证明，反复弯曲对钢丝寿命影响较大。主井每天提升次数远多于副井，因此，提升钢丝绳弯曲次数多，易疲劳，这也是主井提升钢丝绳寿命明显低于副井的重要原因。
（6）冲击和振动：提升钢丝绳在使用中经常承受各种冲击和振动，主要有以下几种：①松绳引起的冲击。松绳后，提升容器又自动下落，钢丝绳往往要遭受过大的冲击力。松绳长度越长，绳端载荷越大，则钢丝绳所受的冲击力也就越