提高斜井提升鋼絲繩壽命問題的探討

孫克明

（連云港市煤炭公司駐貴州黔西縣仁和竹林腳煤礦，連云港551518）

1.概述

鋼絲繩是礦井提升設(shè)備的重要組成部分，它關(guān)系到提升設(shè)備安全可靠地運行，也是煤礦鋼材消耗量較大的項目之一。正確地選擇和使用鋼絲繩，不僅有益于煤礦安全生產(chǎn)，而且可以節(jié)約大量優(yōu)質(zhì)鋼材。我國煤礦幾十年的實踐及國內(nèi)外經(jīng)驗都證明，必須根據(jù)不同的工作條件相應(yīng)選用不同結(jié)構(gòu)的鋼絲繩，并在使用中加強管理，才能取得較好的經(jīng)濟效果。

斜井提升因為磨損較為嚴重，摘掛鉤過程中鉤頭附近一段鋼絲繩常易被車輪擠壓變形而損壞；加上有的礦井因選擇與使用不當，致使鋼絲繩壽命較短。據(jù)調(diào)查，徐州地區(qū)不少國有重點礦的斜巷軌道運輸，及大部分國有地方礦的斜井提升鋼絲繩，選用的都是6股19絲的點接觸鋼絲繩，其使用壽命一般只有2～6個月左右。因此，提高斜井提升鋼絲繩的使用壽命，還是有潛力可挖的，也是非常必要的，關(guān)鍵是要合理選用和精心管理。本文就從多個角度分析傾斜井巷串車提升時，鋼絲繩的一般選用原則及使用中應(yīng)注意的事項，希望能對提高斜井巷串車提升鋼絲繩的使用壽命起到一些有益的作用。

2.鋼絲繩的選用

2.1 安全系數(shù)方面

我國目前鋼絲繩的強度計算主要是按最大靜載荷并考慮一定的安全系數(shù)。因此，在選用鋼絲繩時，應(yīng)確保鋼絲繩的安全系數(shù)不低于《煤礦安全規(guī)程》的要求。實踐證明，當比值D/d在《煤礦安全規(guī)程》許可范圍內(nèi)，適當加大安全系數(shù)，可以提高鋼絲繩的使用壽命。如某礦92年3月在二水平投入作用的專為提升人車的一根鋼絲繩，投入使用時鋼絲繩的安全系數(shù)達到11.4，而其使用壽命達到了兩年零6個月。

2.2 韌性方面

選用鋼絲繩的韌性，應(yīng)嚴格符合《煤礦安全規(guī)程》的要求。否則，將使鋼絲繩過早疲勞損壞。

2.3 鋼絲繩的抗拉強度

制造鋼絲繩用的鋼絲為優(yōu)質(zhì)炭素結(jié)構(gòu)鋼，其抗拉強度在1400～2000MPa之間。抗拉強度大的鋼絲繩在承受終端載荷相同情況下，繩徑可以減小，但可彎曲性能差；傾斜井巷串車提升一般選用抗拉強度為1550MPa的鋼絲繩為宜，選用不當將縮短鋼絲繩壽命。如某礦主斜井用的鋼絲繩，曾多次選用抗拉強度在1700MPa以上，甚至于達到1980MPa，但其使用壽命不足兩個月，有的甚至不足1個月。

2.4 鋼絲繩的捻向

右捻的鋼絲繩與目前國產(chǎn)提升機的右螺旋纏繩方向一致，故可避免鋼絲繩的松捻。但當雙滾筒提升機多層纏繞鋼絲繩時，為避免可能發(fā)生的瞬間應(yīng)力集中，常將死滾筒從左側(cè)纏繩，這時則應(yīng)選左捻鋼絲繩。如某礦三個水平主斜井使用的雙筒提升機，其死滾筒側(cè)均采用左纏繩但選用右捻鋼絲繩，其使用壽命都比活滾筒側(cè)鋼絲繩少20天左右。

另外，順捻鋼絲繩較逆捻鋼絲繩柔軟、表面光滑，且接觸面積大，彎曲應(yīng)力小；因而使用壽命較長，且斷絲后斷絲頭部撬起而易于發(fā)現(xiàn)。因此，對于多數(shù)地方礦只有一對斜井，其副井專為提升人車，除換繩等需要外，一般不常摘掛鉤，應(yīng)選用順捻鋼絲繩為好。

2.5 比值D/d的確定

提升機滾筒與鋼絲繩直徑之比，應(yīng)嚴格控制在《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的范圍內(nèi)，井上D/d>80，井下D/d>60。過大則安全系數(shù)難以保證，過小則彎曲應(yīng)力大，加快鋼絲繩的疲勞斷絲。

2.6 鋼絲繩內(nèi)鋼絲間的接觸狀況

點接觸鋼絲繩股內(nèi)鋼絲捻成等捻角、不等捻距，所以股內(nèi)鋼絲間呈點接觸；當鋼絲繩受拉伸、尤其是彎曲應(yīng)力時，由于點接觸處應(yīng)力集中而產(chǎn)生壓痕，往往導致鋼絲疲勞斷裂而早期損壞。而線接觸鋼絲繩股內(nèi)各層鋼絲是等捻角編捻，從而股內(nèi)鋼絲互相平行且呈線接觸，承受拉伸載荷時，內(nèi)層鋼絲會承受較外層稍大的應(yīng)力，但它避免了點接觸處的應(yīng)力集中和鋼絲的擠壓凹陷變形，消除了點接觸繩處二次彎曲現(xiàn)象，減少了鋼絲繩內(nèi)部的磨擦阻力，使鋼絲繩對彎曲有較大的自由度，抗疲勞性能增加，因此，線接觸鋼絲繩壽命要高于點接觸繩。

2.7 鋼絲繩的截面形狀

三角股鋼絲繩較圓股繩表面圓整平滑，與天輪、滾筒等接觸面積大，每根鋼絲分擔的壓力小，故耐磨損。據(jù)資料介紹，其壽命是點接觸圓股繩的2～3倍，但價格較高；另外，由于三角股鋼絲繩有效金屬斷面大，在同樣終端載荷條件下，用三角股鋼絲繩較同直徑圓股鋼絲繩安全系數(shù)大、壽命長。

2.8 鋼絲繩股中絲數(shù)的多少及外層鋼絲的粗細

鋼絲繩直徑相同的情況下，股中絲數(shù)越多則鋼絲越細，這樣的鋼絲繩柔軟，但不耐磨；而斜井提升磨損是影響鋼絲繩壽命的主要原因，故應(yīng)選用股中絲數(shù)較少而外層鋼絲較粗的鋼絲繩，才能獲得較長的使用壽命。但據(jù)摘掛鉤人反映，絲數(shù)過少，如6股7絲的鋼絲繩不夠柔軟而摘掛鉤困難。因此，綜合考慮以上因素，選用6股19絲西魯式光面圓股鋼絲繩，或6股19絲光面三角股鋼絲繩，對于斜井串車提升可獲得較好的使用效果。當然，若選用面接觸鋼絲繩，也能獲得較好的使用效果。

2.9 鋼絲繩長度的截取

斜井串車提升的鋼絲繩，由于經(jīng)常要切除鉤頭受損段，因而鋼絲繩的初始投入長度不能按實際需要長度截取。否則，不能充分利用整根鋼絲繩。當然，若截取過長反而會減少鋼絲繩的綜合使用壽命。根據(jù)有關(guān)礦井的使用經(jīng)驗，一般截取實際使用長度的1.5倍，并適時調(diào)頭使用，可獲得較好的使用效果。

2.10 影響鋼絲繩使用壽命的一些實際因素

實際使用中的鋼絲繩還受軌道鋪設(shè)質(zhì)量、地滾是否齊全且轉(zhuǎn)動靈活、絞車是否經(jīng)常安全制動、是否產(chǎn)生沖擊以及鋼絲繩是否涂油、滾筒上是否裝設(shè)帶繩槽的襯塊、多層纏繞時有無過渡繩楔及軌道是否作為回流電線等多種因素影響。

軌道質(zhì)量差、絞車安全制動頻繁、鋼絲繩經(jīng)常受到?jīng)_擊，會使鋼絲繩發(fā)生永久變形；地滾不齊全或轉(zhuǎn)動不靈活，會加劇鋼絲繩的磨損；滾筒上無帶繩槽的襯塊、多層纏繞時有無過渡繩楔容易發(fā)生咬繩；還有的礦井用斜巷軌道作電車回流線，易加速鋼絲繩的腐蝕，凡此種種都會縮短鋼絲繩的使用壽命。

3.對鋼絲繩選用及管理的幾點建議

綜上所述，影響斜井提升鋼絲繩使用壽命的因素很多。但在實際使用中，要想提高其壽命也并非無章可循。本人認為，只要把好如下“四關(guān)”，則延長鋼絲繩的使用壽命也不是不可以做到的。

3.1 把好選用關(guān)

正確的選用是提高鋼絲繩使用壽命的關(guān)鍵。基于以上分析，斜井串車提升以選用外層鋼絲較粗的6×(19)鋼絲繩或6Δ(19)鋼絲繩較好，其抗拉強度以1550MPa為宜；對于專為升降人車的副斜井鋼絲繩，以選用同向捻繩為好；而對于雙滾筒多層纏繞、死滾筒左纏繩時，應(yīng)選用左捻鋼絲繩；其它情況選用右捻繩。另外，斜井提升磨損快，故最好選用光面鋼絲繩；但副井鋼絲繩，尤其鉤頭處應(yīng)定期涂油。

3.2 把好訂貨關(guān)

鋼絲繩一經(jīng)選定后，要嚴格按確定的規(guī)格和品種訂貨。否則，就可能使鋼絲繩過早報廢，甚至造成事故。

3.3 把好驗收關(guān)

當所訂購的鋼絲繩到貨后，首先應(yīng)檢查鋼絲繩有關(guān)證(如 "MA")、牌(銘牌)等是否齊全、是否與所選實物一致，然后截取適當長度鋼絲繩進行試驗。如發(fā)現(xiàn)有關(guān)證、牌與實物不一致或有質(zhì)量問題，應(yīng)堅決要求退貨；否則，將造成事故或經(jīng)濟損失。如某礦曾多次因所購鋼絲繩質(zhì)量問題，造成斷繩跑車事故，并致使鋼絲繩過早報廢。

3.4 把好貯存和使用維護關(guān)

經(jīng)驗收合格的鋼絲繩到貨后，要餒善保管，嚴防風吹、日曬和雨淋；對使用中的鋼絲繩，要定期檢查或涂油，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。鋼絲繩使用到一定期限后應(yīng)及時調(diào)頭使用；對于使用到后期、除長度不足外、其它性能指標均符合要求的鋼絲繩，可按《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定進行插接使用。

另外，在滾筒上設(shè)帶繩槽的襯木及過度楔；加強對司機及摘掛鉤工的教育和培訓，減少或避免操作過程的沖擊和車輪碾壓鉤頭段；加強對井巷的檢查和維護，確保軌道及地滾的安設(shè)質(zhì)量；盡量使提升軌道與架線電車運輸軌道進行可靠的絕緣等措施，都將有助于提高斜井串車提升鋼絲繩的壽命。尤其是地滾要齊全轉(zhuǎn)動靈活、確保鋼絲繩不磨巷道底板或道床。若再能采用高強度尼綸等耐磨的塑質(zhì)材料做地滾，對提高鋼絲繩的壽命較為明顯。如某礦92年3月在二水平副井投入使用的一根鋼絲繩，因當時選用恰當，維護較好，并使用塑性地滾，使用了兩年半，至94年9月才更換，但后來因地軌道及地滾失修等原因，致使鋼絲繩壽命減少。

[1]劉立軍.礦井提升鋼絲繩的使用與研究現(xiàn)狀.煤礦機械，2009年8期.