大型落地式多繩摩擦輪式礦井提升機（以下簡稱“礦井提升機”）是連接地面和井下的“咽喉設備”，其提升裝備的安全、可靠、高效運行直接關系到煤礦的安全生產。礦井提升機的維修、保養(yǎng)和日常檢修等工作對確保煤礦安全可靠運行具有重要意義口-詞，礦井提升機更換鋼絲繩存在施工工藝復雜、施工工期長、危險系數較高等問題，是礦井提升機所有檢修項目中難度較大的項目之一，如果存在施工環(huán)節(jié)或鋼絲繩更換工藝工序不當等問題，將會嚴重影響換繩質量和礦井提升機的運行工況，可能導致礦井提升機鋼絲繩出現打滑、斷裂甚至造成墜罐等惡性事故。因此，針對礦井提升機更換鋼絲繩檢修項目，確定一套完整的、安全的、高效的、快捷的施工技術方案，是煤礦工程技術人員一直努力的方向和目標。
礦井提升機，主要擔負全礦井員工和16000kg以下物料的提升任務。JKMD3.25×4（I）型礦井提升機為落地式提升方式，設計井架高度39m、井筒直徑8m、井筒提升高度482.8m、摩擦輪直徑
④3.25m、天輪直徑3.25m、最大提升速度8.08m/s、最大加減速度0.5m/s，有效乘坐人數55人；該礦井提升機配套Z560-4A型、功率1000kW的單臺電動機和單重16000kg的主、副提升罐籠，該礦井提升機配套選用了4根型號為36
ZBB 6V×37S+FC1570ZZ（SS）754530提升鋼絲繩懸掛，鋼絲繩直徑④36mm，間距為300mm的雙繩槽，最大靜張力450kN，最大靜張力差140kN.
傳統(tǒng)換繩法即采用人工更換鋼絲繩的方法。傳統(tǒng)換繩法主要過程是在繩頭處利用多副繩卡卡緊固牢新繩與舊繩，利用板夾夾持新繩與舊繩，新繩每移動20~50m固定一副板夾，直到新繩到達井底后連接新繩與井口罐籠。再反向開車，此時新繩受力拆除連接板夾。當井底罐籠到達井口后，拆除舊繩頭，新繩與罐籠連接好。傳統(tǒng)換繩法工藝流程為：卡舊繩下放一回收舊繩→拆舊繩換新繩一下放新繩→2根新繩與罐籠鎖繩一更換另外2根鋼絲繩一調整罐籠位置一試車。
傳統(tǒng)換繩法施工工藝使用大型機具較多，對現場施工場地要求較高；施工過程中若鋼絲繩張力較差不滿足舊繩帶新繩時，將嚴重影響工期；當舊繩與新繩板卡連接時，若有滑動則易損傷新繩。同時施工過程需要多人在井口、井架上長時間操作，存在費工、費時、事故隱患點較多以及換繩完成后調繩量較大等弊端。
2.2機械換繩法
機械換繩法即采用換繩車更換鋼絲繩的方法。
換繩車通過上、下兩排承載鏈傳動，依靠多組無極超靜定夾持元件夾緊鋼絲繩，由大扭矩液壓傳動單元驅動承載鏈，從而實現換繩過程中對鋼絲繩的收放動作，利用優(yōu)化設計的液壓系統(tǒng)，實現提升機主動、換繩車隨動的絕對同步收放鋼絲繩功能，且改變了一貫采用的圓周摩擦傳動原理，利用直線摩擦傳動方式使鋼絲繩實現直線拉送運動。換繩車可沿提升容器長度方向收放鋼絲繩，也可在垂直容器的方向收放鋼絲繩，滿足了換繩井口場地狹窄、情況復雜的特殊要求。
采用換繩車更換鋼絲繩施工全程由機械化作業(yè)，人工進行輔助。換繩車可實現恒張力，對提升系統(tǒng)張力差無要求；換繩車通過摩擦襯墊輸送鋼絲繩，鋼絲繩不受人工換繩夾具損傷的限制，無更換初傷，極大地延長了鋼絲繩使用壽命；此外，換繩車新鋼絲繩用繩量減少，只需15m余繩，大大節(jié)省了施工開支。換繩車擇繩調換智能保護功能極大地減少了換繩過程中布設卡繩器梁及卡繩器等工作，大大提高了換繩效率，且可根據井筒鋼絲繩實際參數調整新繩預緊力，使新更換鋼絲繩達到原有舊繩張力，減少了調繩次數，強化了鋼絲繩力學性能。換繩車擇繩調換智能保護裝置由滑繩溜車智能保護裝置、雙碼擇繩調換裝置、自動卡繩裝置3部分組成，其性能特點如下所述。
（1）滑繩溜車智能保護裝置。本裝置的下限力機械手組裝置打開狀態(tài)為待機狀態(tài)，一旦有滑繩溜車的情況發(fā)生，其智能判斷系統(tǒng)給出聲光報警，經絞車司機確認后，下限力機械手組以限定動力對系統(tǒng)進行可靠制動。
（2）雙碼擇繩調換裝置，本裝置可實現對雙碼（保護、復位密碼）任意一側單根或多根鋼絲繩進行選擇性舉升，實現更換容器、天輪、襯墊、鋼絲繩、懸掛等功能。
（3）自動卡繩裝置，本裝置的下機械手組裝置可實現對兩側鋼絲繩的自動卡繩固定功能。
2.32種換經法比較
（1）安全效益。傳統(tǒng)換繩法施工步驟較為繁瑣，施工現場操作人員和平行作業(yè)等工藝節(jié)點和環(huán)節(jié)較多，施工過程安全隱患點較多；機械換繩法采用快速更換鋼絲繩工藝，減少了許多人工操作的環(huán)節(jié)，現場施工人員較少，施工過程安全隱患點較少，現場工作人員僅為傳統(tǒng)工藝施工法的1/3，
（2）技術效益。傳統(tǒng)換繩法更換鋼絲繩現場施工使用的大型機械和機具較多，收舊繩、放新繩等關鍵技術環(huán)節(jié)較為笨拙，人工操作較多，工藝過程較為復雜；而機械換繩法機械化程度較高，現場施工操作器械較少，技術性較強。
（3）經濟效益。傳統(tǒng)換繩法更換鋼絲繩礦井停產時間較長，經濟效益一般。采用機械換繩法更換鋼絲繩工藝大大縮短了礦井停產時間，礦井可多生產原煤，經濟效益可觀。
（4）社會效益。傳統(tǒng)換繩法施工工期較長，社會效益一般；機械換繩法較傳統(tǒng)換繩法換繩工藝工期縮短約86%，施工工期較短，社會效益較好。
3機械換繩法施工工藝流程礦井提升機鋼絲繩更換施工前，施工與技術負責人等專業(yè)技術人員反復推敲施工方案，細化工藝流程，并進行關鍵技術環(huán)節(jié)研究論證；按照施工工藝節(jié)點，技術負責人認真編寫施工組織安全技術措施，并貫徹到每一位施工工作人員。施工前嚴格檢驗和校核施工所需的設備、材料等施工必備器材，確保施工階段性能完好。礦井提升機4根鋼絲繩依次編號為1號、2號、3號、4號，按照先更換2號和3號、后更換1號和4號的順序進行作業(yè)。
（1）準備工作。停車搭設施工平臺，井口鋼梁上方焊接12號槽鋼，槽鋼上方搭接500mm×
5000mm×50mm雙層木板，并用1號礦用鉛絲捆牢扎緊。同時換繩車就位，固定導向輪，安裝收放繩絞車等。
（2）停罐、卡繩、斷繩。啟動礦井提升機，分別關閉主、副罐2號和3號鋼絲繩張力平衡裝置截止閥，繼續(xù)開車下放主罐至低于井口20m位置，即低于換繩車側天輪平臺的高度時停車。將引繩穿過換繩車使其對應舊鋼絲繩，用6副50mm繩卡將引繩與舊鋼絲繩緊固連接，保證繩卡不滑繩；以0.2m/s速度開車，將主罐提至井口便于連接繩頭位置處停車；換繩車以1.2倍換繩設定張力收緊引繩，各連接部位必須牢固可靠；卡繩裝置卡住副罐側2號和3號鋼絲繩；主罐側2號和3號鋼絲繩張力平衡裝置泄壓、松繩，并安裝懸掛固定裝置；最后2號和3號鋼絲繩斷繩，
（3）收舊繩，換繩車調整系統(tǒng)壓力，持續(xù)收緊引繩。礦井提升機以檢修速度開車上提副罐，要求速度不大于0.5m/s，且從0.1m/s緩慢加速至
0.4m/s；當引繩與舊鋼絲繩連接點到達導向輪前端時停車，卡繩裝置卡住副罐側2號和3號鋼絲繩，換繩車放松引繩；拆除引繩與舊鋼絲繩的連接繩卡，換繩車退出引繩并將舊繩穿入，拆除舊繩的留繩；換繩車收緊舊繩，繼續(xù)開車上提副罐，換繩車持續(xù)收舊繩直至副罐到達井口合適位置，最后拆除卡繩裝置。
（4）斷繩、翻繩。換繩車放松舊繩并反向留住，斷開并退出換繩車前端2號和3號舊繩，穿入新繩使其與2號和3號舊繩連接，連接時新舊繩捻向必須保持一致，換繩車后部舊繩頭與副罐2號和3號舊繩連接；斷開副罐上方2號和3號舊繩，并安裝新懸掛固定裝置。用鋼絲繩套將副罐側1號和2號天輪之間固定，3號和4號天輪之間固定，開動提升機下放副罐，換繩車放新繩隨動，收放繩絞車同時收副罐舊繩；新繩頭到達井口副罐側時停車，留足夠長度與懸掛連接，把2號和3號新繩固定在井口套架梁上，車房內2根新繩脫離滾筒，井架上取掉天輪之間的固定鋼絲繩套；開車上提副罐，直至副罐懸掛到達井口平臺處停車，以便于連接繩頭或更換懸掛。
（5）新繩與副罐連接。2號和3號新繩分別與副罐對應懸掛連接，車房內新繩進入繩槽，連接好后換繩車收緊新繩。
（6）下放新繩。換繩車調定放繩阻力，啟動換繩車進入放新繩狀態(tài)。以速度不大于0.5m/s的檢修速度開動礦井提升機，從0.1m/s緩慢加速至
0.4m/s下放副罐。當主罐楔形繩環(huán)運行到接近井口平臺時停車，2號和3號鋼絲繩下放完成。
（7）新繩與主罐連接。換繩車拉緊2根新繩，用2t手動起重機械將2號和3號新繩反向留住固定好。固定楔形裝置，確保懸掛不傾斜；用手動起重機械把2號和3號張力平衡裝置拉至最長位置，即平衡油缸完全收回，拆除2號和3號楔形繩環(huán)；截斷2根新繩，在換繩車內預留50m連接長度，然后與2號和3號楔形繩環(huán)連接，2號和3號張力平衡裝置油缸打壓，直至新繩完全張緊。4根鋼絲繩受力后，反向開車恢復提升系統(tǒng)，2號和3號鋼絲繩更換完成。
（8）更換1號和4號鋼絲繩。重復上述步驟更換完成1號和4號這2根鋼絲繩。
（9）收尾工作。更換鋼絲繩結束后，確定鋼絲繩首次調繩量，從而達到正常罐位的要求；拆除施工平臺、卡繩器等設施，清理施工現場。
（10）聯(lián)調聯(lián)試。首先進行鋼絲繩安全系數校驗，鋼絲繩每根繩長度640m，凈重3.008t，鋼絲繩自重5.39kg/m，鋼絲繩下放長度約510m，井筒及井架段約2.749t，鋼絲繩單根破斷力839kN換算為85600kg。計算提升系統(tǒng)單側承受重量為罐籠（16t）和鋼絲繩（4根）重量為26.996t，計算得到每2根提升繩承受重量為13.498t，得出安全系數n=85.6×2/13.498=
12.68>6（煤礦安全規(guī)程規(guī)定安全系數數值），故2根礦井提升鋼絲繩能夠滿足系統(tǒng)提升要求。試車時礦井提升機以0.5m/s速度進行試運轉，正常運轉后分別再以2、4、5m/s這3種速度進行試運轉，均正常無誤后礦井提升機更換鋼絲繩檢修項目完成，系統(tǒng)恢復正常提升。
4工程應用
東周窯煤礦副立井JKMD3.25×4型礦井提升機于2011年11月19日正式投入運行，2015年10月8日，東周窯煤礦對礦井提升機鋼絲繩進行了更換，更換工藝采用傳統(tǒng)換繩法進行施工，礦井停產超過50h。2021年8月31日，東周窯煤礦停產24h，采用機械換繩法進行施工，對礦井提升機鋼絲繩再次進行了更換，施工工藝改進后取得良好效果。
（1）采用換繩車快速更換鋼絲繩工藝，極大地縮短了施工工時，減少了對井下正常生產作業(yè)的影響，避免了檢修期間井下作業(yè)人員從副斜井出入井的弊端，減少了井下員工額外的勞動強度，消除了礦井安全隱患，安全生產效益明顯提升。
（2）換繩車快速更換鋼絲繩施工工期7.5h，礦井停產不到8h，與傳統(tǒng)換繩法相比多生產原煤
4.5萬t，原煤按照均價800元/t計算，多生產原煤的創(chuàng)收達3600萬元，取得良好的經濟效益。
（3）JKMD3.25×4型礦井提升機更換鋼絲繩工藝優(yōu)化改進后，換繩車的應用避免了施工過程發(fā)生的滑繩現象，且在換繩作業(yè)過程中，施工人員只需在井口負責繩頭的連接和固定、關鍵點位的看護以及觀察設備運轉狀態(tài)；同時換繩車滿足了換繩過程的速度和力量要求，機械化、自動化、智能化及施工安全系數和工作效率均較高，為礦井提升機快速更換鋼絲繩提供了新的思路和案例，技術效益和社會效益顯著。
5結語
東周窯煤礦副立井JKMD3.25×4型礦井提升機更換鋼絲繩采用的機械換繩法更換工藝，能夠快速更換鋼絲繩且一次性成功，現場施工更換鋼絲繩效率、安全性能和可靠性能大幅提升，為煤礦千萬噸礦井提升系統(tǒng)銅絲繩的更換工藝提供了借鑒。
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