提高斜井提升钢丝绳寿命问题的探讨

孙克明

（连云港市煤炭公司驻贵州黔西县仁和竹林脚煤矿，连云港551518）

1.概述

钢丝绳是矿井提升设备的重要组成部分，它关系到提升设备安全可靠地运行，也是煤矿钢材消耗量较大的项目之一。正确地选择和使用钢丝绳，不仅有益于煤矿安全生产，而且可以节约大量优质钢材。我国煤矿几十年的实践及国内外经验都证明，必须根据不同的工作条件相应选用不同结构的钢丝绳，并在使用中加强管理，才能取得较好的经济效果。

斜井提升因为磨损较为严重，摘挂钩过程中钩头附近一段钢丝绳常易被车轮挤压变形而损坏；加上有的矿井因选择与使用不当，致使钢丝绳寿命较短。据调查，徐州地区不少国有重点矿的斜巷轨道运输，及大部分国有地方矿的斜井提升钢丝绳，选用的都是6股19丝的点接触钢丝绳，其使用寿命一般只有2～6个月左右。因此，提高斜井提升钢丝绳的使用寿命，还是有潜力可挖的，也是非常必要的，关键是要合理选用和精心管理。本文就从多个角度分析倾斜井巷串车提升时，钢丝绳的一般选用原则及使用中应注意的事项，希望能对提高斜井巷串车提升钢丝绳的使用寿命起到一些有益的作用。

2.钢丝绳的选用

2.1 安全系数方面

我国目前钢丝绳的强度计算主要是按最大静载荷并考虑一定的安全系数。因此，在选用钢丝绳时，应确保钢丝绳的安全系数不低于《煤矿安全规程》的要求。实践证明，当比值D/d在《煤矿安全规程》许可范围内，适当加大安全系数，可以提高钢丝绳的使用寿命。如某矿92年3月在二水平投入作用的专为提升人车的一根钢丝绳，投入使用时钢丝绳的安全系数达到11.4，而其使用寿命达到了两年零6个月。

2.2 韧性方面

选用钢丝绳的韧性，应严格符合《煤矿安全规程》的要求。否则，将使钢丝绳过早疲劳损坏。

2.3 钢丝绳的抗拉强度

制造钢丝绳用的钢丝为优质炭素结构钢，其抗拉强度在1400～2000MPa之间。抗拉强度大的钢丝绳在承受终端载荷相同情况下，绳径可以减小，但可弯曲性能差；倾斜井巷串车提升一般选用抗拉强度为1550MPa的钢丝绳为宜，选用不当将缩短钢丝绳寿命。如某矿主斜井用的钢丝绳，曾多次选用抗拉强度在1700MPa以上，甚至于达到1980MPa，但其使用寿命不足两个月，有的甚至不足1个月。

2.4 钢丝绳的捻向

右捻的钢丝绳与目前国产提升机的右螺旋缠绳方向一致，故可避免钢丝绳的松捻。但当双滚筒提升机多层缠绕钢丝绳时，为避免可能发生的瞬间应力集中，常将死滚筒从左侧缠绳，这时则应选左捻钢丝绳。如某矿三个水平主斜井使用的双筒提升机，其死滚筒侧均采用左缠绳但选用右捻钢丝绳，其使用寿命都比活滚筒侧钢丝绳少20天左右。

另外，顺捻钢丝绳较逆捻钢丝绳柔软、表面光滑，且接触面积大，弯曲应力小；因而使用寿命较长，且断丝后断丝头部撬起而易于发现。因此，对于多数地方矿只有一对斜井，其副井专为提升人车，除换绳等需要外，一般不常摘挂钩，应选用顺捻钢丝绳为好。

2.5 比值D/d的确定

提升机滚筒与钢丝绳直径之比，应严格控制在《煤矿安全规程》规定的范围内，井上D/d>80，井下D/d>60。过大则安全系数难以保证，过小则弯曲应力大，加快钢丝绳的疲劳断丝。

2.6 钢丝绳内钢丝间的接触状况

点接触钢丝绳股内钢丝捻成等捻角、不等捻距，所以股内钢丝间呈点接触；当钢丝绳受拉伸、尤其是弯曲应力时，由于点接触处应力集中而产生压痕，往往导致钢丝疲劳断裂而早期损坏。而线接触钢丝绳股内各层钢丝是等捻角编捻，从而股内钢丝互相平行且呈线接触，承受拉伸载荷时，内层钢丝会承受较外层稍大的应力，但它避免了点接触处的应力集中和钢丝的挤压凹陷变形，消除了点接触绳处二次弯曲现象，减少了钢丝绳内部的磨擦阻力，使钢丝绳对弯曲有较大的自由度，抗疲劳性能增加，因此，线接触钢丝绳寿命要高于点接触绳。

2.7 钢丝绳的截面形状

三角股钢丝绳较圆股绳表面圆整平滑，与天轮、滚筒等接触面积大，每根钢丝分担的压力小，故耐磨损。据资料介绍，其寿命是点接触圆股绳的2～3倍，但价格较高；另外，由于三角股钢丝绳有效金属断面大，在同样终端载荷条件下，用三角股钢丝绳较同直径圆股钢丝绳安全系数大、寿命长。

2.8 钢丝绳股中丝数的多少及外层钢丝的粗细

钢丝绳直径相同的情况下，股中丝数越多则钢丝越细，这样的钢丝绳柔软，但不耐磨；而斜井提升磨损是影响钢丝绳寿命的主要原因，故应选用股中丝数较少而外层钢丝较粗的钢丝绳，才能获得较长的使用寿命。但据摘挂钩人反映，丝数过少，如6股7丝的钢丝绳不够柔软而摘挂钩困难。因此，综合考虑以上因素，选用6股19丝西鲁式光面圆股钢丝绳，或6股19丝光面三角股钢丝绳，对于斜井串车提升可获得较好的使用效果。当然，若选用面接触钢丝绳，也能获得较好的使用效果。

2.9 钢丝绳长度的截取

斜井串车提升的钢丝绳，由于经常要切除钩头受损段，因而钢丝绳的初始投入长度不能按实际需要长度截取。否则，不能充分利用整根钢丝绳。当然，若截取过长反而会减少钢丝绳的综合使用寿命。根据有关矿井的使用经验，一般截取实际使用长度的1.5倍，并适时调头使用，可获得较好的使用效果。

2.10 影响钢丝绳使用寿命的一些实际因素

实际使用中的钢丝绳还受轨道铺设质量、地滚是否齐全且转动灵活、绞车是否经常安全制动、是否产生冲击以及钢丝绳是否涂油、滚筒上是否装设带绳槽的衬块、多层缠绕时有无过渡绳楔及轨道是否作为回流电线等多种因素影响。

轨道质量差、绞车安全制动频繁、钢丝绳经常受到冲击，会使钢丝绳发生永久变形；地滚不齐全或转动不灵活，会加剧钢丝绳的磨损；滚筒上无带绳槽的衬块、多层缠绕时有无过渡绳楔容易发生咬绳；还有的矿井用斜巷轨道作电车回流线，易加速钢丝绳的腐蚀，凡此种种都会缩短钢丝绳的使用寿命。

3.对钢丝绳选用及管理的几点建议

综上所述，影响斜井提升钢丝绳使用寿命的因素很多。但在实际使用中，要想提高其寿命也并非无章可循。本人认为，只要把好如下“四关”，则延长钢丝绳的使用寿命也不是不可以做到的。

3.1 把好选用关

正确的选用是提高钢丝绳使用寿命的关键。基于以上分析，斜井串车提升以选用外层钢丝较粗的6×(19)钢丝绳或6Δ(19)钢丝绳较好，其抗拉强度以1550MPa为宜；对于专为升降人车的副斜井钢丝绳，以选用同向捻绳为好；而对于双滚筒多层缠绕、死滚筒左缠绳时，应选用左捻钢丝绳；其它情况选用右捻绳。另外，斜井提升磨损快，故最好选用光面钢丝绳；但副井钢丝绳，尤其钩头处应定期涂油。

3.2 把好订货关

钢丝绳一经选定后，要严格按确定的规格和品种订货。否则，就可能使钢丝绳过早报废，甚至造成事故。

3.3 把好验收关

当所订购的钢丝绳到货后，首先应检查钢丝绳有关证(如 "MA")、牌(铭牌)等是否齐全、是否与所选实物一致，然后截取适当长度钢丝绳进行试验。如发现有关证、牌与实物不一致或有质量问题，应坚决要求退货；否则，将造成事故或经济损失。如某矿曾多次因所购钢丝绳质量问题，造成断绳跑车事故，并致使钢丝绳过早报废。

3.4 把好贮存和使用维护关

经验收合格的钢丝绳到货后，要馁善保管，严防风吹、日晒和雨淋；对使用中的钢丝绳，要定期检查或涂油，发现问题及时处理。钢丝绳使用到一定期限后应及时调头使用；对于使用到后期、除长度不足外、其它性能指标均符合要求的钢丝绳，可按《煤矿安全规程》的规定进行插接使用。

另外，在滚筒上设带绳槽的衬木及过度楔；加强对司机及摘挂钩工的教育和培训，减少或避免操作过程的冲击和车轮碾压钩头段；加强对井巷的检查和维护，确保轨道及地滚的安设质量；尽量使提升轨道与架线电车运输轨道进行可靠的绝缘等措施，都将有助于提高斜井串车提升钢丝绳的寿命。尤其是地滚要齐全转动灵活、确保钢丝绳不磨巷道底板或道床。若再能采用高强度尼纶等耐磨的塑质材料做地滚，对提高钢丝绳的寿命较为明显。如某矿92年3月在二水平副井投入使用的一根钢丝绳，因当时选用恰当，维护较好，并使用塑性地滚，使用了两年半，至94年9月才更换，但后来因地轨道及地滚失修等原因，致使钢丝绳寿命减少。

[1]刘立军.矿井提升钢丝绳的使用与研究现状.煤矿机械，2009年8期.