对副立井提升系统安全性预评价的分析
郭建新新疆煤炭设计研究院有限责任公司
【摘要】针对矿井提升机的结构复杂性和地下运行环境的特殊性，本文运用预先危险性分析法对矿井提升机系统的安全性进行综合评价，以期为矿井提升机的科学化安全管理提供参考。
【关键词】提升系统预先危险性安全评价
一、引言矿井提升机被称为有矿井咽喉，其运行好坏直接影响井下工作人员的生命安全和整个矿井的生产能力。矿井提升机是在湿度、温度等急剧变化的井下特殊环境中运行，其功能的实现主要依赖于驱动系统、液压制动系统、电控系统和滚筒载荷系统等多个子系统的协调工作。
鉴于矿井提升机的结构复杂性和地下运行环境的特殊性，本文采用安全系统工程理论中的人－机－环境三要素来确定其安全性评价指标体系，对系统可能存在的危险性及可能产生的后果进行综合评价和预测。
并根据可能导致的事故风险，提出科学、合理、可行的安全对策措施，以达到系统安全的目的。
二、工程案例某矿井井田行政区划属昌吉回族自治州奇台县管辖，煤矿设计规模１０．０Ｍｔ／ａ。矿井开拓方式为主斜井、副立井及立风井开拓。主斜井提升设备选用带式输送机，担负原煤运输任务。副立井为罐笼提升，担负矿井矸石、材料、设备及人员等运输任务。副立井井口标高＋６６８ｍ。
井底标高＋３４０ｍ，井筒垂深３２８ｍ，本矿副立井采用多绳摩擦式提升机升降物料、设备、矸石、人员，本预评价采用预先危险性分析方法进行分析。
三、提升机提升物料、设备危险有害因素危险性分析１．在重载下放，减速异常，超速提升、极限停车开关损坏、井口及各水平安全装置不健全、设置不规范、监控器故障、维修调试、闭锁装置不完善和违章操作等因素条件下可能发生提升容器过放、过卷。
２．提升机及其配套设施选型不合理、设置不规范、使用不可靠等不确定因素，在超载、紧急停车或提升容器运行中被卡住发现不及时继续运行，钢丝绳受外来物体撞击受伤变形或钢丝绳使用后期直径变细，维护不规范，受水淋造成钢丝绳锈蚀严重等条件下有可能发生断绳、坠罐危害。
３．在下放负载超重，速度给定变大或速度反馈变小，测速发电机损坏等条件下产生速度过快。
４．罐道因装配不合理，运行不平稳，使用不规范，井筒或罐道固定基础设施变形等不确定因素，可能引起罐道变形。
５．人员违章挤、扒、跳罐，可能造成伤人事故。
６．摩擦钢丝绳、尾绳选型不合理、不匹配，超载、超速、急停、急放。
摩擦轮绕钢丝绳时出现挤、咬绳现象，钢丝绳出现明显变形不及时更换，钢丝绳绳头卡接不规范、使用不合理等均有可能造成断绳、坠罐、伤人及损坏设备设施及其安全装置的等危害。
四、对副立井提升系统的安全设施设计定性、定量评价１．布置方式及设备选型。
１．１经方案比较副井提升采用井塔式提升系统，在井筒直径Φ９．５ｍ内布置两套提升容器。一套装备大宽罐（３８０４×８２００）带平衡锤提升和一套交通罐（１５００×１４００）带平衡锤提升。大宽罐自重５４ｔ，本体高７．５ｍ，单层乘人数１５０人；小罐自重４ｔ，本体高５．２ｍ，双层乘人数１６人。大宽罐选用１台ＪＫＭ－４．５Ｘ６（Ⅲ）塔式多绳摩擦提升机，小罐选用１台ＪＫＭ－２．２５Ｘ２（Ⅰ）塔式多绳摩擦提升机。大宽罐可升降重达４０ｔ整体设备及长材料；配置小罐可方便零星人员的升降，且在大宽罐提升机故障情况下，可较快提升井下人员，增加副立井提升系统的安全可靠性。
１．２大宽罐ＪＫＭ－４．５×６（Ⅲ）塔式多绳摩擦轮提升机，滚筒直径４．５ｍ，最大静张力１３５０ｋＮ，最大静张力差３００ｋＮ，衬垫摩擦系数０．２５。
配２１００ｋＷ３２ｒ／ｍｉｎ交流变频调速同步电动机，悬臂直联。主钢丝绳为６根４８ＺＢＢ６Ｔ６×２８＋ＦＣ１７７０１８２４９７５三角股钢丝绳，直径Φ４８ｍｍ，抗拉强度１７７０Ｍ。
ａ，单位长度质量９．７５ｋｇ／ｍ，钢丝破断拉力１８２４ｋＮ，钢丝绳长度约４５０ｍ／根；平衡尾绳为３根。
经验算，各项技术参数均满足要求。大宽罐在提升最大件时最大静张力为１１５８ｋＮ＜１３５０ｋＮ，最大静张力差为１９８ｋＮ
＜３００ｋＮ，绳衬比压１．７Ｍ。
ａ＜２Ｍ。
ａ；摩擦轮直径与提升钢丝绳直径之比为９３．７５＞９０。
摩擦轮直径与提升钢丝绳中最粗钢丝的直径之比１２１６＞１２００；钢丝绳安全系数：提升人员１１．５８＞９．０４，提升大件９．５９＞８．０４；最大提升速度为７．５４ｍ／ｓ＜０．５槡Ｈ＝９．０６ｍ／ｓ；最大班工人下井时间１５．３６４ｍｉｎ＜４０ｍｉｎ；最大班作业时间４．０９３ｈ＜６ｈ。
１．３交通罐ＪＫＭ２．２５×２（Ⅰ）型塔式摩擦轮提升机，滚筒直径Φ２．２５ｍ，最大静张力１０５ｋＮ，最大静张力差３０ｋＮ，减速器的传动比为１０．５，衬垫摩擦系数μ＝０．２５，配１６０ｋＷ、５９０ｒ／ｍｉｎ交流变频电动机。主钢丝绳为２根２４ＺＢＢ６Ｖ×２１＋７ＦＣ１６７０ＺＺ／ＳＳ３１９２１５型三角股钢丝绳；平衡尾绳为２根５８×１３。
６×４×７＋ＦＣ１３７０ＧＢ／Ｔ２０１１９－２００６型扁钢丝绳，抗拉强度１３７０Ｍ。
ａ，单位长度质量２．１６ｋｇ／ｍ，钢丝绳长度约４５０ｍ／根。
经验算，各项技术参数均满足要求。提升人员时最大静张力为７５ｋＮ＜１０５ｋＮ，最大静张力差为４．１ｋＮ＜３０ｋＮ，绳衬比压１．４Ｍ。
ａ＜２Ｍ。
ａ；摩擦轮直径与提升钢丝绳直径之比为９３．７５＞９０，摩擦轮直径与提升钢丝绳中最粗钢丝的直径之比１２５０＞１２００；提升人员时钢丝绳安全系数为１０＞８．９１；提升速度６．６２ｍ／ｓ＜０．５槡Ｈ＝９．０６ｍ／ｓ。
２．电气设备控制系统。交－直－交变频传动系统具有优良的调速性能，过载能力大，理论上系统功率因数接近１，高次谐波分量很小，谐波对矿井电网造成污染小，无需设置专门谐波吸收和无功补偿装置。
设计建议采用交－直－交变频。
３．附属设备。副井井塔断面约２８ｍ×２４．５ｍ，提升机大厅层主导轮轴中心线距井口高度３６ｍ。提升机大厅设一台５０／１０ｔ__________电动超卷扬起重机，供安装及检修设备起吊用；井塔内设客货两用电梯一部，载重量１０００ｋｇ。
４．电气设备。大罐笼提升设备电控采用全数字交流变频传动系统；小罐提升设备电控采用交流拖动系统。提升信号采用可编程控制的多功能提升信号装置，并设有与提升机控制回路的闭锁信号。
副井提升机井塔内设１０ｋＶ配电间，其双回路１０ｋＶ电源直接引自地面１１０ｋＶ变电所不同母线段。１０ｋＶ配电间内设高、低压开关柜及变压器。提升机低压双回路电源分别引自配电间低压母线段和地面１１０ｋＶ变电所低压母线段。
５．对提升系统安全设计的预先危险性分析。危险来源：提升绞车、配套安全设施及连接装置。
