立井平衡钢丝绳使用寿命分析

史凯+李申申

【摘 要】济宁二号煤矿主井为立井提升，其平衡钢丝绳为扁钢丝绳，共三根。根据最近的钢丝绳更换记录，三根平衡钢丝绳服务年限均超过四年，服务年限远长于公司本部其他矿井。本文以济宁二号煤矿为例，分析了影响平衡钢丝绳使用寿命的因素，并对如何提高立井平衡钢丝绳的使用寿命做了详细阐述，具有较大的参考价值。

【关键词】平衡钢丝绳；纬线；立井提升

0 引言

济宁二号煤矿主井为立井提升，提升机平衡钢丝绳为扁钢丝绳，共三根。中间平衡钢丝绳规格为166mm×26mm—8×4×19，单重13.7kg/m，使用长度678m。东侧与西侧平衡钢丝绳的规格为187mm×29mm—8×4×19，单重16.2kg/m，使用长度678m。根据主井钢丝绳更换记录，该矿于2016年6月完成了对东侧平衡钢丝绳的更换工作。原东侧平衡钢丝绳于2011年12月挂绳使用，至更换时服务时间超过了四年零五个月。西侧与中间平衡钢丝绳于2015年10月更换，更换时其服务年限均超过了四年。

2016版《煤矿安全规程》第四百一十三条规定，摩擦式提升钢丝绳平衡钢丝绳的使用期限应不超过4年。如果钢丝绳的断丝、直径缩小及锈蚀程度不超过相应规定时，可以继续使用1年。由于更换平衡钢丝绳工艺复杂、工作量大，施工时必须停产作业，因此平衡钢丝绳服务周期的长短将影响煤矿的原煤产量，同时影响提升材料成本。济宁二号煤矿主井平衡钢丝绳的服务年限大大高于本部矿井的平均服务年限，下面以该矿为例，对立井平衡钢丝绳使用寿命影响因素及提高寿命的方法做一些分析。

1 影响平衡钢丝绳使用寿命因素分析

1.1 平衡钢丝绳运行磨损

济宁二号煤矿主井全速运行速度为12.5m/s，速度相对较大，加之主井井筒罐道等设计上的各种因素，使平衡钢丝绳运行不平稳，摆动幅度较大，尤其是箕斗进入井筒时持续加速，对钢丝绳造成很大冲击。矿井运行初期经常造成三根平衡绳同时发生扭转、彼此间产生摩擦，同时两侧平衡钢丝绳与下井口钢梁产生摩擦。这些状况易造成平衡钢丝绳严重磨损，出现破股现象。

1.2 维护保养不合理

平衡钢丝绳磨损锈蚀后容易发生破股及纬线断股现象，如果不对破股部分尤其是纬线断股处进行绑扎处理，破股将持续发展。另外，对于挂绳使用一年之后的平衡钢丝绳，检查周期应相应缩短，失检、漏检都将严重影响钢丝绳使用寿命。

1.3 平衡钢丝绳选用不当

由于主井平衡钢丝绳为用纬线编织的扁平衡钢丝绳，往往纬线断股后会慢慢发展，使破股现象加剧，从而影响平衡钢丝绳的使用寿命，因此緯线质量也对平衡钢丝绳整体质量有很大影响，而纬线钢丝直径并不在平衡钢丝绳型号中体现，如何选用高质量纬线编制的平衡钢丝绳，将直接影响其寿命。

1.4 平衡钢丝绳运行环境不理想

金属的腐蚀一般为电化腐蚀，分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气，这种腐蚀叫做析氢腐蚀。在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面的水膜中而发生的电化腐蚀叫吸氧腐蚀。

析氢腐蚀往往是对金属材料结构的破坏，在酸性环境会慢慢加深扩散。吸氧腐蚀通常形成铁锈，高氧处的锈迹最为明显，这种腐蚀不会对金属结构造成破坏，但钢丝绳长期处于该环境也会缩短寿命，需要采取手段隔绝氧气。因此，如果井筒中淋水较大，尤其是酸性水质，将大大加剧平衡钢丝绳的使用寿命。

2 延长平衡钢丝绳使用寿命的可行办法

2.1 对平衡钢丝绳进行防摩改造

为解决主井平衡钢丝绳易发生扭转、摩擦而磨损严重的问题，济宁二号煤矿对主井平衡钢丝绳进行了防摩、防跑偏改造。改造方案的主要理念是利用外力改变平衡钢丝绳扭转的方向，使平衡钢丝绳之间、平衡钢丝绳与钢梁之间隔离，从而尽可能的避免摩擦与扭转现象。通过现场测绘与计算，在保证提升系统安全可靠运行的情况下，把仰井内的防撞梁外移200mm以预留安装防磨装置的空间。

改造之后，工区维护人员定期对防摩装置进行检查，若如果防摩轮磨损超过1/2，则对其更换。通过改造，平衡钢丝绳与防摩装置具有良好的匹配性，极大限度的解决了平衡钢丝绳运行时的摩擦现象，且防摩轮之间具有相互平衡的保护功能，平衡钢丝绳运行起来平滑稳定、冲击很小，提高了系统的安全可靠性，延长了平衡钢丝绳的服务年限。

2.2 合理维护平衡钢丝绳

为了保证主井平衡钢丝绳的安全使用，增加平衡钢丝绳的服务寿命，确保主井提升系统安全运转，工区技术人员编制了主井平衡钢丝绳维护措施。

一是井筒维修工利用矿井大检修时间（每两天一次）对主井平衡钢丝绳检查一次，检查内容包括平衡钢丝绳的锈蚀程度、断丝、破股及变形情况等。对南北箕斗以下30米处的上下20米范围处等对钢丝绳易受漏煤撞击处停车详细检查，做好专项记录。二是对平衡钢丝绳破股及纬线断股之处进行及时绑扎，防止平衡钢丝绳破股进一步发展或新发生破股。三是定期检测井筒淋水PH值，避免危害较大的析氢腐蚀。定期对易发生锈蚀的部位涂抹锂基润滑脂进行防腐处理，隔绝井筒淋水，减少吸氧腐蚀。四是加强对主井箕斗扇形闸门、定量仓装载翻板及卸载站的维护，减少箕斗装、卸载时的漏煤量。在日常检修时使用的工器具用麻绳留好，避免井筒坠物损伤平衡钢丝绳。五是加强井筒罐道及箕斗的维护，合理调整箕斗与罐道的间隙，避免运行中出现卡罐现象，减少平衡钢丝绳震颤。

通过以上措施的执行，使平衡钢丝绳不带病运转，延长其使用寿命。

2.3 优化提升机加速曲线

济宁二号煤矿主井提升机设定全速提升12.5m/s，提升速度曲线的控制对提升绳及平衡钢丝绳的平稳运行有一定影响。提升机的加速到最大速度的曲线走向为“缓加速-爬行-加速-最大提升速度”。为了防止急加速时箕斗对罐道的冲击、减少平衡钢丝绳运行中的不稳定性，技术人员与厂家工程师讨论后对提升曲线进行了优化。优化后的曲线走向为“缓加速-爬行-一次加速-匀速缓冲-二次加速-最大提升速度”。

以提升机下放为例，在提升机速度增加到3.5m/s左右后增加时间约为2s的匀速缓冲段，使箕斗平稳进入罐道。通过这样的调整，可以减小箕斗进入井筒时的速度，使箕斗運行更加平稳。同时可增加平衡钢丝绳的稳定，减少平衡钢丝绳磨损。

2.4 选用可靠性强的平衡钢丝绳

济宁二号煤矿使用的主井平衡钢丝绳选用过淄博舒博特公司、宁夏恒力公司、辽宁鞍钢公司三家企业生产的平衡钢丝绳。根据以往更换平衡钢丝绳记录，淄博舒博特公司生产的平衡钢丝绳在主井的使用寿命一般为2年至2年6个月左右，而辽宁鞍钢公司与宁夏恒力公司的平衡钢丝绳的可靠性更强，使用寿命可以达到甚至超过四年。

考虑到纬线质量对平衡钢丝绳整体质量的影响。技术人员对三家企业生产的平衡钢丝绳中纬线进行了取样测量。通过测量发现，淄博舒博特公司生产的平衡钢丝绳纬线钢丝直径为1.08mm，辽宁鞍钢公司生产的平衡钢丝绳纬线钢丝直径为1.36mm，而宁夏恒力公司生产的平衡钢丝绳纬线钢丝直径达到了1.46mm，三家企业的平衡钢丝绳纬线均选用四股钢丝绳作为纬线，每股纬线均为7根钢丝。在控制成本的前提下，设备采购人员首先对钢丝绳的质量把关，尽可能的选择高质量的平衡钢丝绳。

3 结束语

平衡钢丝绳是提升系统重要组成部分，采取科学方法提高平衡钢丝绳使用寿命，可以保障立井提升系统安全运行，同时减少更换平衡钢丝绳的施工成本，提高经济效益。

【参考文献】

[1]陈志顺，施文新.摩擦式提升钢丝绳及平衡钢丝绳维护.煤矿机械，2000，04：41-42.

[2]张德英，邵宏宇，唐晓枫，李广宇.平衡用扁钢丝绳选择及使用注意事项.金属制品，2013，39（4）：51-55.

[3]李丽，姜淑贤.钢丝绳使用寿命影响因素分析.现代机械，2004（4）：12-13.

[4]晁伟栋，袁靖亚.钢丝绳寿命影响因素分析及应对措施.机械工程师，2016（7）：12-13.

[5]王守军.煤矿立井多绳摩擦式提升机平衡尾绳选型，损坏原因简析.科技与企业，2013（3）：273-273.

[6]李继平.多绳摩擦式提升机日常管理与维护.低碳世界，2013（10）：249-250.

[责任编辑：朱丽娜]