中马村矿主井车削闸盘的改造及应用
Reconstruction and Application of Turning Disc for Main Shaft of Zhongmacun Mine
马永利 MA Yong-li
（河南焦煤能源有限公司中马村矿，焦作 454000）
（Henan Jiaozuo Coal Energy Co.，Ltd. Zhongmacun Mine，Jiaozuo 454000，China）
摘要：通过车削闸盘对主井绞车闸盘偏摆的治理改造，使闸盘偏摆量符合相关要求，消除了主提升绞车制动系统存在的隐患，提高了主提升绞车制动系统的安全性能，取得了明显安全效益。
Abstract: Through the turning of the brake disc to the yaw of the main shaft winch, the yaw of the brake disc meets the relevant requirements, eliminating the hidden dangers of the brake system of the main hoist winch and improving the safety performance of the brake system of the main hoist winch. Significant safety benefits have achieved.
关键词：车削闸盘；闸盘偏摆；制动系统；安全效益
Key words: turning brake disc；brake disc yaw；braking system；safety benefit
中图分类号：TD534 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）35-0272-04
1 主井车房闸盘偏摆治理的紧迫性与必要性
1.1 工程概况
中马村矿主井提升系统为立井提升方式，用于进风、提煤；井筒直径6m，井深296m，提升高度313m；提升机为2JK－4×1.7/20双滚筒单层缠绕提升机；滚筒直径4m，钢丝绳型号6V×37S+FC，公称直径36.5mm，2002年安装使用。
1.1.1 外部因素
由于近几年来，煤矿事故频发，特别是一系列的煤矿提升事故使其对煤矿提升系统的安全治理工作迫在眉睫。煤矿制动系统在煤矿提升系统中有着无法替代的重要作用，闸盘偏摆问题能够直接影响提升系统的安全性能，闸盘偏摆量直接影响着闸盘贴闸面积和制动力距的大小。
1.1.2 内部因素
经过十多年使用，我矿进行区域瓦斯治理工程，在该工程施工过程中，需大量出矸，单靠副井提升已不能满足生产需要，矿上决定在主井筒西侧安装矸仓，采用主井提矸的方法加快提矸进度，由于长时间大容量的提矸作业，导致主井滚筒和闸盘长期受力，造成滚筒开裂、闸盘偏摆过大。
滚筒开裂则加剧了闸盘偏摆的程度，副滚筒闸盘偏摆测量为1.5mm，不符合闸盘偏摆的相关要求，存在安全隐患。
1.2 客观原因
生产系统复杂：
目前矿井的开采活动全部集中在东翼，运输大巷位于-160m水平，担负全矿井的运输，水平运输距离长达6km。井下生产地区多，受采动影响，巷道失修地点多，范围广，修理工程量大。今后几年需陆续开展的底板抽采巷道工程量仍较大。
1.3 治理研究
1.3.1 初步诊断
为解决闸盘偏摆问题，我矿委托资质单位采用热变形校正，将滚筒的接口处焊接。
在将主副滚筒钢丝绳抖掉的前提下，两闸盘的偏摆均校正到0.7mm左右，满足使用要求，挂绳正常工作一段时间后再测闸盘偏摆，主滚筒闸盘的偏摆仍为0.7mm，而副滚筒闸盘偏摆效果甚佳，并且随着钢丝绳缠绕位置的变化而变化，针对这一现象经分析和对实物测绘后，认定是副滚筒轴承铜瓦经过长时间使用磨损严重所致。
1.3.2 研究分析
更换副滚筒铜瓦，更换后副滚筒闸盘的偏摆不再随着提升位置的变化而变化，再次对副滚筒闸盘采用热变形校正，闸盘中间段偏摆满足要求，闸盘接口位置偏摆却无法满足，经分析，闸盘是由于经过多次热变形校正使闸盘出现多处变形无法恢复。经相关人员现场勘察分析讨论后，决定采用现场车削闸盘的方法处理闸盘偏摆超差问题。
2 主井车房闸盘偏摆治理
2.1 施工背景
我矿进行区域瓦斯治理工程，工程施工中采用主井提矸的方法加快提矸进度，长时间大容量的提矸作业，导致主井滚筒和闸盘长期受力，造成滚筒开裂、闸盘偏摆量不符合偏摆的相关要求。滚筒的开裂更是加剧了闸盘偏摆的程度。主井绞车副滚筒偏摆量1.3mm，闸偏摆最大值1.8mm，严重影响制动力矩，闸间隙《煤矿检修细则》规定闸间隙在0.5-2.0m，绞车运行时存在擦闸运行的情况，为保证主井提升系统安全可靠运行，解决闸盘偏摆问题，我矿采用了多种方法，最终使闸盘偏摆量达到了规定的要求。
2.2 实施内容
主井绞车闸盘偏摆检修项目，检修从开始到结束，计划时间为8班（64小时），实际用时57小时。
2.2.1 热变形校正
主副滚筒对接口附近的开焊部位，并将滚筒两半轴结合处接口焊接（该提升机的滚筒采用的是两半剖分式结构，两半轴向结合处用螺栓连接，由于钢丝绳的缠绕和放绳在该处的接触段产生较高的挤压应力，造成两滚筒在两半接合面处均出现了多处轴向裂缝），焊接开焊焊缝并同时采用热变形校正（即采用“氧——乙炔焰”加热矫正原理，利用火焰局部加热焊件的适当位置，使其产生压缩塑性变形）的方法处理。施工完毕后经过测量闸盘偏摆，偏摆量仍然超过规定要求，该方案不能解决闸盘偏摆问题。
2.2.2 更换铜瓦
更换主井副滚筒铜瓦，更换铜瓦前间隙0.30mm（绞车抖绳后），更换后间隙0.20mm，使用一段时间后闸间隙恢复到更换前状态，铜瓦更换后测量闸偏摆保持在1.2mm，不符合闸盘偏摆的相关要求。该方案同样不能有效的解决闸盘偏摆问题。
2.2.3 车削闸盘
由于以上两种方法均不能解决闸盘偏摆问题，我矿决定采用现场车削闸盘来治理闸偏摆问题，施工时先焊接滚筒的开焊部位再车削闸盘。具体施工方案和步骤为：
①施工方法：
1）准备一套电弧焊接设备。
2）检查各连接处的螺栓并且把紧，对副滚筒大轴铜套进行检查。合格后，对滚筒开裂处进行修复，修复后测量闸盘偏摆量。
3）准备一套车床小拖板。
4）利用现场闸盘底座固定螺栓制作车床小拖板固定架。
5）在提升机闸盘东南角闸座上方安装小拖板固定架。固定架倾角保证车刀对准绞车轴心线。
6）制作施工平台，焊接固定牢固。
7）根据已测量的数据确定车削量。
8）对闸盘进行现场车削、测量、调整。
②施工步骤：
1）抖滚筒上的钢丝绳：
2）联系开车信号，将主箕斗提到井口位置，准备取主滚筒上钢丝绳。
3）将主箕斗提到井口合适位置（高出井口约1m左右），在主箕斗上棚下方串入2根专用Φ150mm×6m管子。再次联系信号，将主箕斗坐在专用管子上。然后，使用Φ22.5mm钢丝绳将主箕斗与井架连接（做为备用）。
4）开车抖主绳，将主滚筒上所缠主绳抖到主井绞车房南墙外合适位置，摆放要规则。先抖到副箕斗到井口合适位置（高出井口约1m左右），停下。
5）在副箕斗上棚下方串入2根专用Φ150mm×6m管子。然后，使用Φ22.5mm钢丝绳将副箕斗与井架连接（做为备用）。然后将副滚筒盘形闸油管分截门关闭，用定车装置锁住副滚筒，打开离合器。
6）联系开车信号，将主滚筒上剩余的钢丝绳全部抖完，绳头使用3个专用绳卡和Φ22.5钢丝绳固定在滚筒下的定车装置上。
7）主滚筒上的钢丝绳抖完，准备抖副滚筒上的钢丝绳。
8）合上离合器，将副滚筒盘形闸油管分截门打开，解锁副滚筒。将副滚筒上所缠钢丝绳全部抖到主井绞车房南墙外合适位置，摆放要规则。
9）取滚筒开裂处衬板。卸主副滚筒开焊处衬木，主副滚筒各拆卸掉开焊部位临近两处衬木，每处为4块，分别处于滚筒的正对接口处。
10）处理滚筒开裂。
11）将卷筒两幅板之间的轴向焊缝用电弧气刨开出双面坡口。
12）径向裂缝开双向坡口，坡口长度要比裂缝长度多30mm。
13）焊接采用506（?准5）焊条，小电流焊接。
14）焊接前用烘干炉200℃烘干（随烘随用），确保焊接性能。
15）焊接完成后每隔30分钟用氧气加温焊缝处3次，以消除焊接应力。
16）检查焊接情况。
17）拆除1#闸桩。
18）安装刀架（找平、找正）。
19）将主副滚筒相邻处用100mm的方形铁块焊接在一起，铁块间隔约1.2m，以减少车削闸盘时滚筒处的轴向力。
20）安装刀具调试开始车削。
21）车削闸盘西侧。
车削1#闸桩闸盘西侧第一刀，至结束共车削五刀，从闸盘偏摆最大处微量车削，车削掉闸盘偏摆曲线峰尖，第一刀进刀量0.2mm，第二刀0.2mm，五刀车销量共0.7mm，车削后闸盘厚度为35.9mm，偏摆为0.12mm。
22）车削闸盘东侧。
车削第一刀时因东侧闸盘变形严重，接连打了3把刀具，追其原因是滚筒两处对接口连接板东侧超出闸盘厚度以及破口接口处存在高度差，车削时应先将其磨平，至车削工作结束共车削7刀，车削量2.4mm，车削后闸盘厚度33.5mm。车削后测东面闸偏摆里侧为0.12mm，中间位置为0.40mm，外侧为0.45mm。
23）车削后表面粗糙度达不到1.6um时，在车刀架上固定粒度为46#的砂轮进行磨削，保证表面粗糙度符合要求。
24）磨闸盘：车削闸盘并将其更换新闸块，确保制动器闸瓦与制动盘（闸盘）接触面积达到60%以上。
磨闸瓦时绞车不带绳空载运行，电流38A，液压站压力5.1MPa，在磨闸瓦时将液压站贴闸压力调整到3.8MPa，电流36A，用红外线测温仪观察闸盘的温升情况，温度不易过高，一般控制在60℃左右，温度达到上限时将其松闸运行进行冷却。共磨了12个循环，一般情况下是磨半个小时，冷却一个小时。因时间紧张，另拿新闸块用铣车打磨，以保证在主井车房磨闸块效果不佳时更换铣车打磨的闸块。
25）测得贴闸面积1#闸桩的1-1、1-4贴闸面积不足50%，将其更换为洗车磨过的闸瓦，此时测量贴闸面积1-1、1-4贴闸面积有所增加（在此需要注意的是，找正时，因安装刀具时闸桩已起吊，固不能以闸桩为基准，只能通过闸盘距闸块间的间距找平，需通过多次测量闸盘东西两侧距闸块间的间隙决定，在此需要特别注意的是需测闸盘距闸块间的多个点，防止闸盘与闸块间隙上下、左右距离不等，以此来判断闸桩是否找平找正到位）。
26）安装闸间隙保护行程开关，调闸间隙之后滚筒上绳。
27）重新调整闸瓦间隙，动车试运转。
3 成果验收
3.1 检测
3.1.1 车削前后闸偏摆对比
闸瓦偏摆见表1。
施工完毕后对闸盘偏摆分三段距离进行测量，距闸盘边缘4cm、11.5cm、21.5cm处，闸盘内侧（西侧）车削前偏摆量0.29～1.87mm，车削后0.56～0.60mm；闸盘外侧（东侧）车削前偏摆量1.25～1.61mm，车削后0.51～0.71mm。车削后闸盘偏摆均不大于1mm，符合闸偏摆相关要求。 闸盘偏摆效果显著，且都处于最佳状态。
3.1.2 制动力矩
制动力见表2。
车削闸盘施工后测量， 制动力矩倍数
■
数据整体而言，3倍制动力计算有些减小，主要体现在1-1、1-2、4-1、4-1，两副闸瓦上，追其原因主要是闸盘和闸瓦处于磨合期。制动力矩符合《煤矿安全规程》所规定的大于3倍的静制动力矩。
3.2 效益
3.2.1 安全效益
通过对主井绞车闸盘偏摆的治理改造，使得闸盘偏摆量由改造前最大1.82mm降为改造后0.75mm，符合闸盘偏摆相关要求，提高了主提升绞车制动系统的安全性能，安全效益非常明显，保证了提升绞车的安全运行，消除了主提升绞车制动系统存在的隐患。
3.2.2 经济效益
如按照绞车更新方案，设备更新费用约为230万，采用此修理方案费用约为13万，节约资金投入200多万元，经济效益显著。
4 总结
4.1 施工过程中注意事项
车削闸盘施工，整体而言，步骤紧凑，安排合理，时间有序，但在安装闸桩找平值得注意：首先，找平不到位时可根据所测贴闸面积图寻找其根本原因，其次新闸块可采用铣车打磨。
在车削闸盘施工过程中，刀架找平相当重要，车削人员在安装刀架找平时，用时将近3个小时，磨闸及调整闸桩需有专业人员指导以备不时之需。以后在此类施工作业时，主要技术人员应提前讨论研究施工中可能遇到的相关问题及研究出相关措施，分析施工作业重要步骤，提前讨论在施工现场可能发生的问题，让施工现场有条不紊进行。
总体来说，车削闸盘施工结束，所测制动力矩不小于3倍的最大静荷重旋转力矩，闸偏摆符合《煤矿安全规程》要求，而且处于最佳状态。制动装置是提升系统不可缺少的重要组成部分，提升机的各种保护措施，都要终结于制动装置，其可靠性直接关系到矿井的安全生产。因此，制动力的大小、使用维护、以及制动力调整对整个提升系统安全运行都具有重大的影响。
4.2 值得学习之处
①采用两半轴结合处接口焊接和车削闸盘的方法处理闸盘偏摆能够从根本上解决闸盘偏摆的问题。
②首先在滚筒两半轴结合处接口焊接，减少车削闸盘时滚筒处的轴向力，能够保证车削闸盘时车削量精准。
③铣床打磨闸块，杜绝磨闸盘时闸盘发热变形的问题。
④从时间上来讲缩短了处理闸盘偏摆的时间，提高了矿井的生产效率。
滚筒两半轴结合处接口焊接、焊接滚筒开焊处、更换铜瓦、车削闸盘，后期经过多次测量闸盘偏摆量和贴闸面积，均符合要求。
4.3 效果评价
提升系统在矿井生产中起着举足轻重的作用，而制动装置是提升系统不可缺少的重要组成部分，提升机的各种保护措施，都要终结于制动装置，其可靠性直接关系到矿井的安全生产。因此，制动力的大小、使用维护、以及制动力调整对整个提升系统安全运行都具有重大的影响。经过一段时间的运行检查，我矿主井闸盘偏摆和贴闸面积均能符合要求，效果很好。
4.4 展望
中马村矿主井车房绞车闸盘偏摆治理工作，进行了全方位的探索与改造治理，先后经过对滚筒闸盘“热变形”校正、更换活滚筒轴瓦、车削闸盘等相关工作，最终圆满完成了闸盘偏摆治理的任务。
提升系统在矿井生产中起着举足轻重的作用，而制动装置是提升系统不可缺少的重要组成部分，提升机的各种保护措施，都要终结于制动装置，其可靠性直接关系到矿井的安全生产。因此，制动力的大小、使用维护、以及制动力调整对整个提升系统安全运行都具有重大的影响。
参考文献：
[1]王淑红，郑治国，姚根生.主提升机滚筒偏摆的处理[J].煤矿机电，2008（01）.
[2]唐云.JKA型提升机固定滚筒闸盘偏摆处理[J].矿山机械，1992（07）.
[3]陈景振，沈兆振.提升机闸盘偏摆在线监测仪的研究[J].科技信息（学术研究），2007（36）.
[4]王国华.矿井提升机盘式制动器工作可靠性浅析[J].江西煤炭科技，2005（2）.
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