1 问题的提出

某矿前三个竖井建于上世纪50和70年代，全部采用木罐道。由于生产需要，第四竖井的筹建工作于上世纪80年代末开始，当时有人提出该竖井采用钢绳罐道，并提出了依据，列举了木罐道的弊端，但有人持反对意见，认为采用何种罐道无关紧要。后经反复研讨才决定采用钢绳罐道，使用至今，其效果明显优于木罐道。

我国第一批钢绳罐道的使用是上世纪20年代初期，用于焦作矿的李封矿井和王封矿井。空白了30余年之后，上世纪50年代初才出现屈指可数的第二批，至今其应用仍不如木罐道广泛。究其原因，对木罐道的习以为常固然是主要的，但与人们对钢绳罐道的实际使用效果缺乏了解和对竖井罐道形式的选择没有引起足够重视不无关系，就像该矿在上世纪80年代尚有人对钢绳罐道持怀疑态度。因此根据该矿三个木罐道和一个钢绳罐道从安装到使用情况来说明竖井罐道形式的选择，对于提高竖井运行效率，节约运行费用，保证竖井安全生产，具有非常重要的意义。

2 木罐道和钢绳罐道的比较

目前，竖井罐道形式主要有三种：木罐道、钢罐道和钢绳罐道。

本文仅对木罐道和钢绳罐道的几种主要特性和使用情况进行比较。

2.1 一次性安装和投资

木罐道主要是井筒罐道梁和罐道木的安装，其安装进度与井筒深部延伸同步，往往还会由于罐道安装而影响竖井掘进，所以工期较长，工作量大，技术单一。

钢绳罐道的安装较木罐道要复杂，它包括制动钢绳、缓冲绳、罐道绳、缓冲器、紧固装置等。由于制动力由井架承担，使井架负荷增加，所以井架强度相应要高。拉紧装置设备在井底，井窝较深，在相同情况下井筒断面也较木罐道井筒要大一些。所有安装工作在井筒全部形成后，一次性完工，施工期短，但安装、调试技术要求很高。比如罐道绳与导向装置间隙只有2~5 mm，而木罐道间隙可达20 mm，前者每个罐笼有四根罐道绳，后者只有两侧罐道木，前者安装调试的难度显然大于后者。

现将该矿对第四个竖井（简称4^#井，以下同）用钢绳罐道或用木罐道的一次性投资费用列表 1进行比较。

该表仅列出两者安装费用不同之处，按1980年单价。4^#井提升机型号2JK-2/20，3^#罐笼，提升高度180 m。

从表 1可知，钢绳罐道一次性投资比木罐道高24.6 %左右。

2.2 日常运行状况和费用

罐笼运行的平稳性与竖井安全紧密相关。木罐道由于其罐道木接口难于十分平齐，尤其是当局部更换罐道木后新老罐道木的外形尺寸差异较大，使罐笼运行时易与罐道发生碰撞，罐笼导向器在这种碰撞中又会铲削罐道木，使罐道木的平整受到进一步损坏，从而又会增加这种碰撞，形成恶性循环。该矿曾发生由于罐道不平卡罐使罐笼主吊杆拉断的事故。

钢绳罐道四根均布于罐笼四角，每角有两个导向器，运行十分平稳，阻力很小，无碰撞，只是当竖井井筒被用作通风井时罐笼摆动较木罐道要大一些。

木罐道由于井筒淋水，齿爪抓捕，导向装置的铲削使罐道木很快磨损，据该矿统计其寿命4~5年。而钢绳罐道的罐道绳寿命达20年以上，平时只需要更换价格并不高的导向装置的衬套。现将1988年4^#井和规格相同的木罐道全年运行费用列表 2进行比较。从表 2可知，钢绳罐道运行费用仅为木罐道的38 %，若将停产损失计算在内其差别将会更大。

由于钢绳罐道运行阻力小于木罐道，其提升电耗相应也低，现将4^#井钢绳罐道和木罐道提升电耗列表 3。从表 3可知，使用钢绳罐道用电单耗仅为木罐道的88 %，以全年提升15万t矿石计算，则全年可节电2.7万kW·h。

2.3 安全防坠系统

为保证竖井安全生产，对单绳提升罐笼必须装设可靠的防坠器。

制动过程分三步，第一步断绳瞬间，罐笼以自由落体速度开始下落。第二步，抓捕器逐渐接触罐道木，产生制动力，并逐渐增大，下落加速度逐渐减小，直至为零。第三步，制动力继续增大，直至将罐笼制动住。制动的第一步时间不能太长，要使抓捕器尽快与罐道接触，否则人会有失重感。对第三步，要控制减速度不能太大，否则会产生较大的冲击，使罐笼无法平衡制动。

木罐道既是导向装置又是防坠器动作后的罐笼支承物，如前所述，罐道木在竖井运行中不断地被磨损和腐蚀，这就使得制动的可靠性受到影响。

以该矿使用齿爪式防坠器为例说明罐道木的损坏对制动的影响（见表 4）。

从表 4可知，由于罐道磨损使制动力降低，齿爪与罐道木开始接触的时间也随之增长导致制动距离增加。若磨损超过规定则还会使安全制动失误。所以，木罐道防坠器不易实现可靠而平稳地制动下坠的罐笼。

而钢绳防坠器却不同，制动钢绳不会由于导向套摩擦和防坠器动作而受到磨损，制动力和制动距离可控制在设计范围内。也不会像木罐道那样，防坠器与制动钢绳产生相对滑动，故能实现定点抓捕。由于配置了专用缓冲器，其下坠罐笼的动能得到抵消，不至于产生大的冲击力，以保证制动的减速度在规定值实现对罐笼可靠平稳地制动，这些都是木罐道无法比拟的。

2.4 导向装置

木罐道导向装置一般采用铁板焊接的滑动罐耳。由于木罐道不平整和罐笼运行中的摆动，使罐耳和罐道产生碰撞、摩擦，其结果是坚硬的罐耳铲削木罐道后又进一步破坏其平整，加速其损坏，该矿罐道木中三分之一是由于这种原因报废的。更换罐道木十分困难和麻烦，三个班只能换4至5根。运行中罐耳和罐道的碰撞还将使罐笼受到很大的冲击，产生的冲击载荷严重威胁罐笼的安全运行，尽管目前已采用橡胶导向滚轮，但仍不能根本解决上述问题。

钢绳罐道的导向装置用滑动导向套，由两半合成，一般以耐磨铸铁为材料，位于罐笼四角，每角两副，其内径比罐道绳直径大2~3 mm。据该矿使用，一副导向套可用半年以上。钢绳罐道导向装置较之木罐道最大的优点：一是在罐笼运行中被磨损的是导向装置的衬套，罐绳只要加强润滑基本无损，而导向套的更换十分简便；二是不会由于导向装置而对罐笼运行产生任何冲击；三是导向套价格便宜。

2.5 其他设施的比较

钢绳罐道的安装复杂性主要体现在罐绳和制动绳的紧固装置的安装调整，而木罐道是不需要这套装置的。

该矿罐绳固定用双楔块式固定装置，每根一套，共8套。该装置楔块与外壳接触面积大，受力好，不会损伤罐绳表面，能可靠地夹紧钢绳^[1]。制动钢绳是通过缓冲器固定的，每根绳一个缓冲器，共4个，固定装置和缓冲器均安装在井架专用平台上，该平台应尽量低，以能满足罐笼过卷高度要求为准。

钢绳罐道的井底水窝比木罐道也要深得多，主要是由于8根罐绳和4根制动绳共12套拉紧装置分布于井底水窝，十分庞大，该矿采用重锤式拉紧装置水窝深11 m，而木罐道只需3 m左右。为防止重锤块被水窝堆积的粉矿托起而影响拉紧力，每年要对粉矿和积水进行一次清理，其清理工作比木罐道要艰难很多，并需停产2~4天。

3 钢绳罐道几个问题的处理 3.1 制动钢绳连接器

钢绳罐道的制动防坠系统中制动钢绳和缓冲钢绳是用连接器连接的，连接器有单绳和三绳之分，该矿采用单绳连接器，连接器在制动过程中承受全部制动力。钢绳用合金浇铸在连接器的锥形杯中，安全制动能否实现，钢绳浇铸的质量就成了关键。该矿4^#井投产不到1月曾发生过一次制动钢绳从连接器锥形套中松脱的坠罐事故，分析其原因主要是由于合金浇铸的钢绳没有完全张开，合金无法渗入钢绳头内部，浇铸质量没有达到要求。事后对锥形套和楔作了如图 1和图 2的改进。

将钢绳头外圈1/3钢丝张开后用图 3的套将其固定在锥形内Ø68的平台上, 并适当点焊几处固定此套。浇铸前，要将钢绳头收拢扎紧焊牢固定在楔的上端，浇铸合金要严格操作，确保质量。经此处理后至今已使用5年多, 钢绳头无任何松动迹象。

3.2 稳罐装置

钢绳罐道在多中段提升时，中间中段设置刚性罐道会影响罐笼运行的安全和速度，因此需要特殊稳罐器。目前使用的稳罐器有好几种，但大多需要压气系统传动，这对于井下恶劣的作业环境是很难维护的。该矿采用的是钩式稳罐器，即在井口两头的摇台前端设置一对钩子，当摇台搭上罐笼时, 钩子立即钩住罐笼底板两边配置的滚子, 把罐笼钩住, 避免罐笼摆动，摇台由进罐矿车压下。当矿车进罐后，摇台失压后会自动抬起，稳罐钩松开，罐笼开始运行。该矿使用这种稳罐装置已4年多，效果一直很好，解决了钢绳罐道中最难解决的问题，而且不需要其他动力带动。

3.3 罐笼悬挂装置

钢绳罐道的罐笼其悬挂装置是要适应罐道绳分布于罐笼四角，与导向套间隙只有2~5 mm，若罐笼稍有倾斜就会磨损导向套，所以必须使罐笼受力均匀，四角平衡，采用链式悬挂装置可达此目的。这种悬挂装置的四根吊链悬挂在罐笼四个角上，承担全部载荷，主吊链仅承受传动弹簧的压缩力，并作为悬挂装置的备用。而链板式悬挂装置其工作原理则恰恰相反，它是主链板承担全部载荷，副链板松弛起安全作用，所以它不适用于钢绳罐道。

该矿在4^#井安装时，由于链式悬挂装置订货遇到困难，曾试图改用链板式，结果是罐笼倾斜，导向套严重磨损，并影响安全制动，使用链式悬挂装置后就消除了这些情况。

3.4 防坠器试验

按规定每半年对防坠器进行清洗和试验。由于木罐道在防坠器动作后要受到损坏，试验次数按此规定即可。但对钢绳罐道试验间隔期应缩短，因为这种试验不仅是对抓捕器动作可靠性的检查，还包括了对制动钢绳、连接器和缓冲器等一整套系统的检查。同时试验后对制动钢绳没有损伤，所以规定每季对防坠器进行一次清洗和试验。每个罐笼要试验三次：第一次空罐，第二次用相当于载满人员的负荷，第三次最大负荷。做完后不仅要检查抓捕器沿制动钢绳下滑距离和罐笼下降高度，还应检查连接器钢绳接头有无松动，缓冲绳下降长度，试验完毕还应调整缓冲绳。

4 结语

综上所述，两种罐道的优劣已一目了然。尽管钢绳罐道投资较大，安装调试复杂，水窝清理工作量大，但由于矿山竖井服务年限长（几十年甚至上百年），钢绳罐道将以其长期的、低微的日常运行费用和提升电耗、较高的安全可靠性弥补其缺陷，而逐步取代木罐道。

竖井是矿山生产的咽喉，其重要性不言而喻。其提升系统设施繁多，相互关联，一旦形成往往终生不变。所以对竖井罐道形式的选择要深思熟虑，高度重视，在条件允许下尽可能采用钢绳罐道，不要因循守旧，也不能持“无所谓”的态度。