立井平衡鋼絲繩使用壽命分析

史凱+李申申

【摘 要】濟寧二號煤礦主井為立井提升，其平衡鋼絲繩為扁鋼絲繩，共三根。根據最近的鋼絲繩更換記錄，三根平衡鋼絲繩服務年限均超過四年，服務年限遠長于公司本部其他礦井。本文以濟寧二號煤礦為例，分析了影響平衡鋼絲繩使用壽命的因素，并對如何提高立井平衡鋼絲繩的使用壽命做了詳細闡述，具有較大的參考價值。

【關鍵詞】平衡鋼絲繩；緯線；立井提升

0 引言

濟寧二號煤礦主井為立井提升，提升機平衡鋼絲繩為扁鋼絲繩，共三根。中間平衡鋼絲繩規格為166mm×26mm—8×4×19，單重13.7kg/m，使用長度678m。東側與西側平衡鋼絲繩的規格為187mm×29mm—8×4×19，單重16.2kg/m，使用長度678m。根據主井鋼絲繩更換記錄，該礦于2016年6月完成了對東側平衡鋼絲繩的更換工作。原東側平衡鋼絲繩于2011年12月掛繩使用，至更換時服務時間超過了四年零五個月。西側與中間平衡鋼絲繩于2015年10月更換，更換時其服務年限均超過了四年。

2016版《煤礦安全規程》第四百一十三條規定，摩擦式提升鋼絲繩平衡鋼絲繩的使用期限應不超過4年。如果鋼絲繩的斷絲、直徑縮小及銹蝕程度不超過相應規定時，可以繼續使用1年。由于更換平衡鋼絲繩工藝復雜、工作量大，施工時必須停產作業，因此平衡鋼絲繩服務周期的長短將影響煤礦的原煤產量，同時影響提升材料成本。濟寧二號煤礦主井平衡鋼絲繩的服務年限大大高于本部礦井的平均服務年限，下面以該礦為例，對立井平衡鋼絲繩使用壽命影響因素及提高壽命的方法做一些分析。

1 影響平衡鋼絲繩使用壽命因素分析

1.1 平衡鋼絲繩運行磨損

濟寧二號煤礦主井全速運行速度為12.5m/s，速度相對較大，加之主井井筒罐道等設計上的各種因素，使平衡鋼絲繩運行不平穩，擺動幅度較大，尤其是箕斗進入井筒時持續加速，對鋼絲繩造成很大沖擊。礦井運行初期經常造成三根平衡繩同時發生扭轉、彼此間產生摩擦，同時兩側平衡鋼絲繩與下井口鋼梁產生摩擦。這些狀況易造成平衡鋼絲繩嚴重磨損，出現破股現象。

1.2 維護保養不合理

平衡鋼絲繩磨損銹蝕后容易發生破股及緯線斷股現象，如果不對破股部分尤其是緯線斷股處進行綁扎處理，破股將持續發展。另外，對于掛繩使用一年之后的平衡鋼絲繩，檢查周期應相應縮短，失檢、漏檢都將嚴重影響鋼絲繩使用壽命。

1.3 平衡鋼絲繩選用不當

由于主井平衡鋼絲繩為用緯線編織的扁平衡鋼絲繩，往往緯線斷股后會慢慢發展，使破股現象加劇，從而影響平衡鋼絲繩的使用壽命，因此緯線質量也對平衡鋼絲繩整體質量有很大影響，而緯線鋼絲直徑并不在平衡鋼絲繩型號中體現，如何選用高質量緯線編制的平衡鋼絲繩，將直接影響其壽命。

1.4 平衡鋼絲繩運行環境不理想

金屬的腐蝕一般為電化腐蝕，分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕。在酸性較強的溶液中發生電化腐蝕時放出氫氣，這種腐蝕叫做析氫腐蝕。在酸性很弱或中性溶液里，空氣里的氧氣溶解于金屬表面的水膜中而發生的電化腐蝕叫吸氧腐蝕。

析氫腐蝕往往是對金屬材料結構的破壞，在酸性環境會慢慢加深擴散。吸氧腐蝕通常形成鐵銹，高氧處的銹跡最為明顯，這種腐蝕不會對金屬結構造成破壞，但鋼絲繩長期處于該環境也會縮短壽命，需要采取手段隔絕氧氣。因此，如果井筒中淋水較大，尤其是酸性水質，將大大加劇平衡鋼絲繩的使用壽命。

2 延長平衡鋼絲繩使用壽命的可行辦法

2.1 對平衡鋼絲繩進行防摩改造

為解決主井平衡鋼絲繩易發生扭轉、摩擦而磨損嚴重的問題，濟寧二號煤礦對主井平衡鋼絲繩進行了防摩、防跑偏改造。改造方案的主要理念是利用外力改變平衡鋼絲繩扭轉的方向，使平衡鋼絲繩之間、平衡鋼絲繩與鋼梁之間隔離，從而盡可能的避免摩擦與扭轉現象。通過現場測繪與計算，在保證提升系統安全可靠運行的情況下，把仰井內的防撞梁外移200mm以預留安裝防磨裝置的空間。

改造之后，工區維護人員定期對防摩裝置進行檢查，若如果防摩輪磨損超過1/2，則對其更換。通過改造，平衡鋼絲繩與防摩裝置具有良好的匹配性，極大限度的解決了平衡鋼絲繩運行時的摩擦現象，且防摩輪之間具有相互平衡的保護功能，平衡鋼絲繩運行起來平滑穩定、沖擊很小，提高了系統的安全可靠性，延長了平衡鋼絲繩的服務年限。

2.2 合理維護平衡鋼絲繩

為了保證主井平衡鋼絲繩的安全使用，增加平衡鋼絲繩的服務壽命，確保主井提升系統安全運轉，工區技術人員編制了主井平衡鋼絲繩維護措施。

一是井筒維修工利用礦井大檢修時間（每兩天一次）對主井平衡鋼絲繩檢查一次，檢查內容包括平衡鋼絲繩的銹蝕程度、斷絲、破股及變形情況等。對南北箕斗以下30米處的上下20米范圍處等對鋼絲繩易受漏煤撞擊處停車詳細檢查，做好專項記錄。二是對平衡鋼絲繩破股及緯線斷股之處進行及時綁扎，防止平衡鋼絲繩破股進一步發展或新發生破股。三是定期檢測井筒淋水PH值，避免危害較大的析氫腐蝕。定期對易發生銹蝕的部位涂抹鋰基潤滑脂進行防腐處理，隔絕井筒淋水，減少吸氧腐蝕。四是加強對主井箕斗扇形閘門、定量倉裝載翻板及卸載站的維護，減少箕斗裝、卸載時的漏煤量。在日常檢修時使用的工器具用麻繩留好，避免井筒墜物損傷平衡鋼絲繩。五是加強井筒罐道及箕斗的維護，合理調整箕斗與罐道的間隙，避免運行中出現卡罐現象，減少平衡鋼絲繩震顫。

通過以上措施的執行，使平衡鋼絲繩不帶病運轉，延長其使用壽命。

2.3 優化提升機加速曲線

濟寧二號煤礦主井提升機設定全速提升12.5m/s，提升速度曲線的控制對提升繩及平衡鋼絲繩的平穩運行有一定影響。提升機的加速到最大速度的曲線走向為“緩加速-爬行-加速-最大提升速度”。為了防止急加速時箕斗對罐道的沖擊、減少平衡鋼絲繩運行中的不穩定性，技術人員與廠家工程師討論后對提升曲線進行了優化。優化后的曲線走向為“緩加速-爬行-一次加速-勻速緩沖-二次加速-最大提升速度”。

以提升機下放為例，在提升機速度增加到3.5m/s左右后增加時間約為2s的勻速緩沖段，使箕斗平穩進入罐道。通過這樣的調整，可以減小箕斗進入井筒時的速度，使箕斗運行更加平穩。同時可增加平衡鋼絲繩的穩定，減少平衡鋼絲繩磨損。

2.4 選用可靠性強的平衡鋼絲繩

濟寧二號煤礦使用的主井平衡鋼絲繩選用過淄博舒博特公司、寧夏恒力公司、遼寧鞍鋼公司三家企業生產的平衡鋼絲繩。根據以往更換平衡鋼絲繩記錄，淄博舒博特公司生產的平衡鋼絲繩在主井的使用壽命一般為2年至2年6個月左右，而遼寧鞍鋼公司與寧夏恒力公司的平衡鋼絲繩的可靠性更強，使用壽命可以達到甚至超過四年。

考慮到緯線質量對平衡鋼絲繩整體質量的影響。技術人員對三家企業生產的平衡鋼絲繩中緯線進行了取樣測量。通過測量發現，淄博舒博特公司生產的平衡鋼絲繩緯線鋼絲直徑為1.08mm，遼寧鞍鋼公司生產的平衡鋼絲繩緯線鋼絲直徑為1.36mm，而寧夏恒力公司生產的平衡鋼絲繩緯線鋼絲直徑達到了1.46mm，三家企業的平衡鋼絲繩緯線均選用四股鋼絲繩作為緯線，每股緯線均為7根鋼絲。在控制成本的前提下，設備采購人員首先對鋼絲繩的質量把關，盡可能的選擇高質量的平衡鋼絲繩。

3 結束語

平衡鋼絲繩是提升系統重要組成部分，采取科學方法提高平衡鋼絲繩使用壽命，可以保障立井提升系統安全運行，同時減少更換平衡鋼絲繩的施工成本，提高經濟效益。

【參考文獻】

[1]陳志順，施文新.摩擦式提升鋼絲繩及平衡鋼絲繩維護.煤礦機械，2000，04：41-42.

[2]張德英，邵宏宇，唐曉楓，李廣宇.平衡用扁鋼絲繩選擇及使用注意事項.金屬制品，2013，39（4）：51-55.

[3]李麗，姜淑賢.鋼絲繩使用壽命影響因素分析.現代機械，2004（4）：12-13.

[4]晁偉棟，袁靖亞.鋼絲繩壽命影響因素分析及應對措施.機械工程師，2016（7）：12-13.

[5]王守軍.煤礦立井多繩摩擦式提升機平衡尾繩選型，損壞原因簡析.科技與企業，2013（3）：273-273.

[6]李繼平.多繩摩擦式提升機日常管理與維護.低碳世界，2013（10）：249-250.

[責任編輯：朱麗娜]