导读

针对矿山全矿停电或电机故障等特殊情况，提出了无动力重力下放、外部动力辅助提升等应急提升方法，介绍了设备组成、工作原理和适用场合，详细阐述了外部动力辅助提升所涉及的辅助提升液压系统、辅助提升电气控制系统、应急电源等必要功能，以及应急提升使用中的注意事项。

矿井提升系统用于人员、物料和井筒的运输 矿石是井工开采矿山的咽喉设备。当地下工作面出现异常情况时，矿井必须做出应急响应，并使用电梯确保地下人员的安全。电梯一旦不能正常运行，将严重影响矿山的正常生产和人员安全。矿山企业必须把安全生产放在首位，解决矿山提升系统应急运行问题一直是矿山企业面临的重要问题。

从控制系统、传动系统到制动系统，有很多方法可以提高设备本身的可靠性，如当控制系统设计有局部故障时的故障驾驶模式；传动系统设计设置直流或变频装置，单套故障切换为全载半速模式；液压制动系统的安全制动电路为多路恒减速冗余等。在全矿停电或电机故障等特殊情况下，作者进一步讨论了矿井可采用的应急提升方法，当原提升系统短时间内无法恢复时。

1 无动力重力下放

1.1 原理

利用两侧容器的张力差，通过调整制动器的开启压力，将较重一侧的升降容器缓慢下降，较轻一侧的升降容器缓慢上升，到达预定位置后平稳停止。当全矿停电、电机损坏等故障发生时，短时间升降系统无法恢复正常运行，人员被困在罐笼内时，重力下放装置可及时将罐笼移动到相邻工作面，实现人员摆脱困境。

1.2 所需设备

实现重力下放功能需要液压系统、操作控制元件和应急电源。ABB 公司一般在闸控系统中集成重力下放功能，利用闸控系统的液压站和控制柜实现重力下放功能。此外，中信重工还有一种独立的重力下放装置，更适合现场改造，包括独立的液压站、小型操作台和电池柜。液压站和原系统液压站通过管道上的开关手动切换；控制台配备速度-油压双闭环控制器，编码器作为速度监测元件；电池柜为控制台和液压站供电，可在全矿停电时使用。在重力下放过程中，系统可以始终监控速度和闸门温度，并具有过速、制动油压高、电源故障、闸门温度超限等安全保护。考虑到安全性，系统还可以准确计算容器位置，以实现罐笼的精确停车和过卷保护。

1.3 适用工况

无动力重力下放方法设备投入成本低，可解决特殊工况下被困罐笼人员的救援问题。但该方法仅适用于短时低速单次运行，不能解决全矿长时间停电、地下水位上升、全员安全升井等问题。重力下放并不适用于所有矿山和工作条件。例如，当系统两侧的容器和载荷相似且张力平衡时，就有可能无法运行。

2 辅助提升外动力应急

外部动力应急辅助提升是在电机、电气传动装置等极端情况下，采用新投入的外部动力，用于连续安全提升人员的应急救援方法。辅助提升设备通常由机械传动系统、辅助提升液压系统、辅助提升电气控制系统和应急电源组成。根据应急救援过程中不同的载荷和速度要求，设计应采用相应的结构类型。

2.1 机械传动系统

2.1.1 齿圈传动型

某煤矿在用提升机主机规格 JKMD-4×4ZⅢ，应急改进需求：罐笼乘坐 40 人，运行速度为 1.2 m/s，电机功率计算为 90 kW。电机功率小，现场空间有限，采用齿圈传动机械结构设计 ，它包括大齿圈、小齿轮、减速器、电机和底座。

2.1.2 联轴器型

为满足数吨至十吨以上的应急提升负荷和较高的应急提升速度要求，可采用快速连接联轴器辅助提升机械结构，包括联轴器、齿轮箱、电机等。

2.2 辅助提升液压系统

应急提升速度通常不快。传统的二次制动液压站可用于辅助提升液压系统，可长期连续工作。为保证可靠性，液压站应设置两套油泵装置和电液比调压装置，一套工作，一套备用。液压站应配备压力、温度、液位等传感器，并联冗余回油管道，以满足安全程序的要求。

2.3 辅助完善电控系统

为了满足一段时间内持续安全工作的可靠性，辅助改进电气控制系统的设计应满足安全程序的要求。主控制采用主控制，从两套开始 PLC 系统配备冗余位置、速度等监控传感器；可选择手动/半自动/慢动操作模式；具有数字行程监控、系统运行数据显示和故障报警功能。此外，还应具备以下功能：

(1) 供电回路电源开关监控功能；

(2) 控制和监控液压系统、散热风机等辅助设备；

(3) 配合变频器，实现速度和扭矩的调节控制功能；

(4) 井筒中开关状态监测功能；

(5) 以校正电梯深度计算系数的线圈直径计算功能；

(6) 提升机控制系统与提升信号相互锁定；

(7) 自诊断系统的监测和故障。

2.4 应急电源

大多数矿山企业都配备了柴油发电机作为应急电源，但矿山电梯是一种四象限运行设备，具有重物下放发电运行状态。如果柴油发电机同时为电梯和其他功率相似的设备供电，发电时的电能可以被电网中的其他设备消耗，电网可以保持稳定；如果柴油发电机主要为提升系统供电，辅助提升变频器应设计为能耗制动型，通过制动单元在电阻上消耗发电时的能量，以保持柴油发电机供电电压的稳定性，避免过压停机。

3 结论

无动力重力下放设备投资低，只能用于罐内人员的紧急救援，适用性窄。外部动力应急辅助提升机构可以将重力下放功能集成到自己的系统中，不仅可以在满载时对罐内人员进行救援，还可以实现轻载荷的连续提升，应用范围更广。其中，联轴器应急辅助提升机构占地面积大，投资高，适合新建矿山；齿轮传动应急辅助提升机构占地面积小，投资少。更适合现有提升设备的改造，适用性更高，应用前景更广