斜井提升钢丝绳的损伤分析及安全防护措施

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【摘 要】 本文通过分析斜井提升钢丝绳使用过程中主要的损伤类型与损伤机理，针对性地提出了钢丝绳使用过程中的安全防护措施，达到了提高钢丝绳的使用寿命，确保钢丝绳安全运行的目的。

【关键词】 钢丝绳 损伤 分析 防护措施

1 引言

我国中小型矿山目前主要采用斜井开采[1]，各类绞车、斜井箕斗和斜井串车提升为其主要提升方式，但目前因钢丝绳的断裂而引发的斜井提升事故率仍居高不下，造成重大经济损失和人员伤亡。因此研究钢丝绳的损伤原因及防护措施，有效地延长钢丝绳的使用寿命，提高其安全性、可靠性对矿山生产有着十分重要的意义。

2 钢丝绳主要损伤原因

造成斜井提升钢丝绳损伤的主要因素有磨损、锈蚀、疲劳、变形、冲击力、超负荷及钢丝绳本身材质等原因。根本因素是钢丝绳实际破断力下降且低于钢丝绳所受的最大载荷。由于斜井提升存在着钢丝绳与地辊之间、缠绕时钢丝绳与钢丝绳之间、钢丝绳内部钢丝与钢丝之间及钢丝绳与天轮之间的摩擦，钢丝绳绕过滚筒、天轮和地辊时会产生弯曲应力，淋水、潮湿的矿井环境会腐蚀钢丝绳，提升钢丝绳在运行中承受着加速、减速及冲击振动等动负荷，这些因素均会导致钢丝绳破断力降低，从而对其造成损伤，影响其使用寿命。当然，钢丝绳本身材质差或超负荷运行或选择不合理，也必然导致钢丝绳损伤失效[2]。

3 钢丝绳主要损伤类型分析与防护

3.1 磨损

钢丝绳磨损是损伤的主要因素。磨损分为外部磨损、变形磨损和内部磨损。在斜井提升系统中，钢丝绳在运行过程中其外周与绳道、底板、挡绳器等物体表面接触而引起的磨损为外部磨损，钢丝绳截面将减小，外周表面钢丝将磨平，破断载荷随之降低；由于振动、其他物体碰撞造成钢丝绳表面撞损为变形磨损；钢丝绳反复循环拉伸弯曲造成内部磨损。

安全防护措施：（1）加强地滚维护，及时更换损坏地滚，在轨道中每10m加设一个地滚，减少钢丝绳与底板的外部磨损；（2）对投入使用的钢丝绳上油，并加强对天轮、滑轮、转向轮的，降低摩擦系数；（3）加强绞车滚筒木和过渡绳槽的维护，确保钢丝绳排列整齐不咬绳，减少局部磨损；（4）每半年对钢丝绳进行倒换绳头，让钢丝绳磨损均匀，避免单周磨损。

3.2 锈蚀

斜井提升钢丝绳使用的环境比较恶劣，时常受到井筒硫酸水、含有酸性或碱性的淋水和气流的腐蚀，腐蚀使钢丝绳的截面积减小、弹性和承受冲击的能力降低。钢丝锈蚀、绳芯腐烂、股与股及钢丝与钢丝问磨损挤压，钢丝强度和韧性损失加剧。

锈蚀包括外部锈蚀和内部锈蚀。

安全防护措施：（1）加强钢丝绳的日常维护。定期对钢丝绳加油、定期涂防腐油，确保井筒内水沟畅通。及时清理地滚沟积水、防止钢丝绳在水中运行；（2）加强检查并认真分析钢丝绳锈蚀的严重程度。钢丝绳一周用游标卡尺检查2次直径，做好记录，并对钢丝绳进行日检。按照规定：矿井钢丝绳的钢丝有变黑、锈皮、点蚀麻坑等损伤时，不得用作升降人员。钢丝绳锈蚀严重，或点蚀麻坑形成沟纹，或外层钢丝松动时，不论断丝数多少或绳径是否变化，必须立即更换；（3）选择镀锌的钢丝绳。

3.3 疲劳

钢丝绳疲劳有（1）弯曲疲劳。钢丝绳通过托绳轮或滚筒中无数次的弯曲，容易使钢丝产生弯曲疲劳，韧性下降，最终导致断丝；（2）拉伸、扭曲、振动引起的疲劳。在变应力的作用下，细钢丝表面由于各种滑移形成初始裂纹，裂纹尖端在切应力的作用下反复塑性变形，使裂纹扩展直至断裂。

安全防护措施：（1）选用直径合理、结构好的钢丝绳。（2）绞车司机按规定操作，避免出现余绳现象；出现余绳打弯盘圈后运输把钩工应及时处理。（3）在安排托绳轮布局时，应尽量避免使钢丝绳反向弯曲。经验表明，反向弯曲的破坏约为同向弯曲的2倍。主要提升绞车不能通过滑轮偏离钢丝绳方向进行拉料、拉车。（4）产生弯曲凸起时，及时采取措施处理，如用拿绳器将钢丝绳拿直、剁滑头或大绳掉头等措施来延长钢丝绳的使用寿命。

3.4 变形

一般情况下钢丝绳变形都是冲击力过大引起的。斜井提升钢丝绳受力因素很多，既有提升系统内部的因素，也有外部因素对其产生冲击力的影响。（1）在运行过程中，加、减速度过大易产生惯性力，当惯性力过大时将对钢丝绳产生直接的冲击甚至发生穿眼、棚罐现象；（2）重物运输时如制动力过大，下放会使钢丝绳受到较大的冲击力；制动力过大上提时会产生松绳，在重物作用下加速下滑，使钢丝绳突然拉紧受到冲击；（3）双滚筒提升时，井下扳道工误操作，造成同钩现象而使提升容器相互碰撞产生冲击；（4）道床失修造成提升容器掉道、卡罐现象使钢丝绳产生冲击。

安全防护措施：（1）必须对绞车在启动或减速速度进行严格限制，遵守国家相关安全规章制度。升降人员不得超过0.5m/s，斜井提升重物必须正确使用限速装置，避免人为限制加减速度的大小；（2）合理调整闸瓦的制动力，确保二级制动正常运行，缓解因制动力过大而造成的冲击；（3）加强职工安全意识，避免误操作。同时，为防止容器相互碰撞，应安装同边报警信号，避免钢丝绳受外力的冲击；（4）加强对运输提升相关设施的维护，当钢丝绳受外力冲击后应立即停车检查。如果钢丝绳受伤的区段不符合规定的要求应立即剁掉或更换。

4 结语

上述通过斜井提升钢丝绳主要损伤原因的分析和研究提出的安全防护措施，在实际应用中得到了有效的证明，提高了钢丝绳的使用寿命，减少了斜井提升事故率，达到了钢丝绳安全运行的目的。

参考文献：

[1]李春华，等.提升钢丝绳探伤检测的研究[J].煤矿机械，2001（4）.

[2]封士彩.浅析立井提升钢丝绳的寿命[J].江苏煤炭，1996（4）.