礦井平衡用扁鋼絲繩的選用、安裝、使用與保養

張志會 杜金華

（1.山東黃金礦業（鑫匯）有限公司，山東 平度 266715；2.山東舒博特鋼絲繩有限公司，山東 濟南 250000）

1 概述

由四個圓形股一次合繩捻制形成的鋼絲繩為子繩，用這樣6條或8條子繩經手工編織而成的鋼絲繩稱為平衡用扁鋼絲繩（簡稱扁鋼絲繩）。

1.1 產品特點

（1）卓越的不旋轉性能。扁鋼絲繩由6條或8條左交互捻和右交互捻的子繩交替排列編織在一起，克服了圓股鋼絲繩因存在旋轉力矩產生的旋轉性。

（2）自重大，平衡能力強，百米長度重量216～2250kg。

（3）使用壽命為圓股鋼絲繩的2～3倍。

（4）良好的防腐性能。扁鋼絲繩以鍍鋅狀態交貨，具有不旋轉性強、運行穩定的特點，使防腐層得到很好的保護。

圖1 各種鋼繩的長度和旋轉角度關系

1.2 扁鋼絲繩用途及使用范圍

廣泛適用于豎井摩擦提升平衡繩。

1.3 品種規格及執行標準

扁鋼絲繩具有以下品種規格：

執行標準：GB/T20119-2006《平衡用扁鋼絲繩》。

1.4 扁鋼絲繩代號的組成及其代表意義

扁鋼絲繩的標記是代表扁鋼絲繩的結構，同時體現了扁鋼絲繩的主要特性。扁鋼絲繩的標記是由文字、字母、數學等組成，每個符號都有特定的含義。

（1）鍍鋅類別

（2）扁鋼絲繩子繩無繩芯，子繩中股繩可分為：

天然纖維芯（有機纖維芯、麻芯、棉芯）

合成纖維芯（人造纖維芯、尼龍、聚丙烯、聚乙烯等）

（3）扁鋼絲繩中為6根或8根交互捻的子繩交替排列，代號組成中無捻法的標記。

1.5 扁鋼絲繩的選用

合理地選用扁鋼絲繩可以避免不必要的損失和降低投入。

（1）抗拉強度

扁鋼絲繩最小破斷拉力總和是指扁鋼絲繩中所有鋼絲的拉斷力總和。標準中扁鋼絲繩強度指公稱抗拉強度。扁鋼絲繩的公稱抗拉強度級有：1370MPa、1470MPa、1570MPa。

（2）耐疲勞性

一根鋼絲繩要有良好的耐疲勞性，鋼絲必須有良好的耐疲勞性能。通過適當熱處理的鋼絲具有比原來更好的性能。耐疲勞性能還取決于結構設計，同一規格和結構的鋼絲繩，鋼絲較多的繩具有比鋼絲少的繩更好的耐磨性，鋼絲直徑與壽命的關系如圖2所示。

圖2 鋼絲直徑與壽命的關系

（3）耐腐蝕性

耐腐蝕性能是扁鋼絲繩在濕度大、易于銹蝕的環境下工作時，其抗腐蝕的能力。銹蝕不僅使扁鋼絲繩的破斷拉力降低，而且對其抗沖擊性能的影響尤甚。我們把扁鋼絲繩的銹蝕程度分為三等級：

Ⅰ級—銹蝕輕微。鋼絲變黑，有銹皮或少量細小點蝕。

Ⅱ級—銹蝕較重。有較厚銹皮，點蝕出現麻坑。

Ⅲ級—銹蝕嚴重。點蝕發展成溝紋，外層鋼絲松動。

銹蝕比斷絲和磨損更加重要。因此，檢查鋼絲繩時，若發現銹蝕嚴重，已形成麻坑或發現股外層鋼絲松動現象時，應考慮更換新繩。如鍍鋅不能有效防腐，可采用鋅鋁合金鍍層，具有卓越的防腐性能。

（4）抗沖擊性

沖擊是一種外部作用力，可能破壞扁鋼絲繩的橫截面，或者是股，或者是鋼絲。抗沖擊性能就是表示扁鋼絲繩或股或鋼絲對外部作用的抵抗能力。當扁鋼絲繩由于沖擊而變形后，導致鋼絲繩運行狀態和軌跡發生變化，應及時更換鋼絲繩。

（5）穩定性

穩定性通常是指扁鋼絲繩的使用和工作性能。扁鋼絲繩不但合繩時充分利用變形器消除子繩捻制應力，而且編織成繩后再次使用變形器消除繩內編織殘余應力，使扁繩更加穩定。

（6）彎曲性

彎曲性是指鋼絲繩彎曲成弧的難易程度。影響彎曲性能的首要因素是鋼絲繩的規格，其次是繩股的結構、技術成份等。

（7）殘余應力

殘余應力是由于在鋼絲繩的形成過程中，各種各樣的變形引起的應力殘余。扁鋼絲繩都經過子繩和成繩后的適當處理，使繩中的殘余應力降到最低。

（8）安全使用鋼絲繩

安全使用鋼絲繩在生產和生活中都具有非常實際的意義。鋼絲繩在我們生產生活中都有應用的場合，安全使用鋼絲繩可以降低不必要的損失。

扁鋼絲繩引起的安全事故主要是緯繩的腐蝕、斷裂，也包括附件如接頭、拉扣等的脫落。用戶使用扁鋼絲繩防止事故的發生，必須作到以下幾點：

① 使用的扁鋼絲繩其最小破斷拉力必須大于或等于工作所需要的強度。用戶在選用時必須確保這一點。

② 定期檢查扁鋼絲繩。

定期檢查扁鋼絲繩外表面磨損程度和斷絲情況，在鋼絲繩一個捻距內斷絲數目與鋼絲總數之比達到10%時，要更換鋼絲繩。

扁鋼絲繩內部檢查：扁鋼絲繩外表難以發現斷絲，需用長釘在兩股中間撬開，如圖3。

圖3 扁鋼絲繩內部檢查

③ 當安裝新扁鋼絲繩時，必須在沒有承載的情況下先運行一段時間，然后在確定的載荷下使用尾繩， 正確倒繩示意圖，如圖4。

圖4 倒繩示意圖

如鐵輪包裝，可在輪中心孔穿上軸將鐵輪架起，使輪轉動，向外拉繩，使繩圖水平轉動向外拉繩，防止繩扭曲。倒繩時將繩輪1和準備纏繞新繩的輪2都架好。兩輪之間墊上木板，防止鋼絲繩與地接觸。上繩時必須緩慢而且小心。

卷繩時保證第一層緊密結合，因為第一層是卷取其他層鋼絲繩的基礎，只有第一層貼合緊密，方能在工字輪上卷出良好的鋼繩。

④ 多層纏繞保證有足夠的張力。這對于纏繞出良好的鋼絲繩是十分必要的，如果不是這樣，那么底下的鋼絲繩比上面的松懈，將導致繩中出現難以估計的損傷，纏卷時的張力最好是鋼繩破斷拉力的1～2%。保證卷裝緊密、平整的扁鋼絲繩。

2 扁鋼絲繩的結構

扁鋼絲繩最顯著的特點是由6條或8條子繩編織而成，子繩全為交互捻法。

2.1 扁鋼絲繩的組成

扁鋼絲繩由6條或8條子繩左交互捻與右交互捻交替排列，用緯繩在兩側交叉編織。子繩由四股圓股組成無繩芯，子繩股芯分為鋼芯和纖維芯。

2.2 扁鋼絲繩的尺寸測量

扁鋼絲繩的尺寸為寬度和厚度的測量，測量寬度應包括緯繩，厚度包括緯繩橫向穿過部位。

2.3 扁鋼絲繩的彎曲剛度

扁鋼絲繩的彎曲剛度也叫可繞性，它是表示鋼絲繩柔軟程度的物理量。扁鋼絲繩的彎曲剛度會體現出較大差異。

2.4 鋼絲繩的破斷拉力與鋼絲的破斷拉力總和

鋼絲破斷拉力總和是指扁鋼絲繩中所有鋼絲的拉斷力總和。鋼絲繩中鋼絲因捻制而使其強度降低就叫做捻制損失。但一般討論鋼絲繩的抗拉強度的損失，它是由于鋼絲繩中拉伸、扭轉、彎曲和應力集中的綜合作用所造成的。

3 扁鋼絲繩的安裝

扁鋼絲繩在多種場合的使用過程中，受到外界的磨損，腐蝕等等，到使用期限時，必須更換新繩。豎井平衡扁鋼絲繩的更換，一般在礦井的井下作業，其安裝方法分為以下幾個步驟：

第一步：準備好安裝扁鋼絲繩的適用工具，將新繩放入罐籠運到下井進口。

第二步：將新扁繩吊起放在運輸車輛上，拉出一段扁鋼絲繩準備與下井口處的罐籠或箕斗下方的桃型環進行懸掛連接。

第三步：切割連接在罐籠、箕斗上的舊尾繩，拆除板卡。

第四步：按規定數量的板卡，將新扁鋼絲繩固定到罐籠或箕斗上。

第五步：懸掛新繩回收舊繩。

第六步：連接新扁鋼繩另一繩頭，操作方法同步驟三、四。

注意：平衡用扁鋼絲繩的長度，應能滿足罐籠或箕斗過卷，或在提升容器下部吊運長材料或長設備的需要。扁鋼絲繩不得被水淹，也不許有托繩現象。

4 扁鋼絲繩的使用與操作

扁鋼絲繩是一種結構消耗品，正確和良好的使用操作會延長扁鋼絲繩的使用時間，降低生產成本。在使用前，要作好扁鋼絲繩的檢查工作，對存在問題的繩根據其狀況，選擇是否繼續使用。

（1）使用時避免突然的沖擊和承載，保持操作平穩；

（2）定期補油，防止扁鋼絲繩工作在無油狀態；

（3）定期檢驗扁鋼絲繩的使用情況，對發現問題的扁鋼絲繩根據其狀況進行相應處理；

（4）定期檢驗扁鋼絲繩相關設備和設施的使用情況，對有可能影響到扁鋼絲繩使用壽命的設施和設備進行更換，或者采取方式將這種損害降低到最小程度。

（5）扁鋼絲繩和其附件的連接處是最有可能導致扁鋼絲繩失效的地方。在裝配時必須按照相應的操作規范進行。

5 扁鋼絲繩故障分析與排除

平衡扁鋼絲繩在使用過程中或多或少會發生損傷及損耗，在某些情況下，扁鋼絲繩通過維護、維修，仍然可以延長使用壽命，以下是一些操作破壞的典型情況：

5.1 平衡扁鋼絲繩常見的應力集中“S彎狀”

形成原因：

（1）在懸掛或安裝時，因操作配合不當導致扁鋼絲繩某處的余積過多，或卡在某處急拉硬拽，而造成扁鋼絲繩的應力集中，彎曲成S狀態。

（2）扁鋼絲繩正常升降運行時，在某一點處經常碰撞而造成的彎力集中點。

（3）因緊急停車導致平衡扁繩在井筒內垂直升降的貫性而反復疊落在下井筒中的防護梁上，形成的折疊形的多個S彎曲狀。

避免與排除方法：

在懸掛或安裝時人和機械要熟練配合，針對扁繩運行時的碰撞規律，加強維護井筒中的設施，杜絕緊急停車現象。

5.2 平衡扁鋼絲繩的扭結現象

形成原因：主要是絞車在全速運行提升時突然緊急停車，造成平衡扁鋼絲繩在下部的尾繩環處，因垂直的貫性運動，導致扁鋼絲繩反滾扭轉一周，造成扁繩扭結現象的發生。

避免與排除方法：杜絕絞車重載時緊急停車，加強絞車電器的檢修與維護，及時檢查懸掛的尾繩狀態。

上述失效情況的主要原因在于扁鋼絲繩的使用不當，用戶在使用中要避免這些缺陷的發生。

5.3 關鍵破壞點

檢查扁鋼絲繩時要注意幾個關鍵破壞點，見圖5。

5.4 拖繩生銹

主井井底保持清潔，如掉其他雜物及時清理，以防拖繩；井底積水及時排放，以防浮力導致的扁繩扭結或扁繩過水銹蝕。

5.5 扁鋼絲繩互碰

扁鋼絲繩U型彎底部，兩條或多條扁繩不應一樣長度，應適當錯開一定的距離，減少停車后相互碰。

圖5 扁鋼絲繩關鍵破壞點

6 鋼絲繩的保養和維護

（1）定期和隨時對附件及扁鋼絲繩組件進行檢查，如發現有破損現象應及時更換。

（2）使用中應確保附件轉動靈活，如發現轉動發澀、曠動或有異常聲響，應及時向附件加注潤滑脂或采取其它有效措施。

（3）檢查扁鋼絲繩應著重觀察斷絲、磨損、扭結、銹蝕等情況，尤其距離扁鋼絲繩繩頭25～35m之間，此段距離的鋼絲繩更易發生銹蝕、斷絲。對某些磨損、斷絲較為嚴重但尚未超標的位置，要做上記號，以便重點檢查。