礦井提升鋼絲繩斷繩分析與預(yù)防措施

李濤濤

(河南工程技術(shù)學(xué)校，河南 454000)

礦井提升設(shè)備是礦井大型固定設(shè)備之一，其主要任務(wù)是沿井筒提升煤炭和矸石、下放材料、升降人員和設(shè)備等，是井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相連接的樞紐，被稱為“咽喉”設(shè)備。提升鋼絲繩是礦井提升設(shè)備的重要組成部分，關(guān)系到提升設(shè)備能否安全運行。但是在實際運行過程中，鋼絲繩會出現(xiàn)各種各樣的問題，其中鋼絲繩斷裂是最嚴(yán)重的事故。本文研究分析了提升鋼絲繩斷裂的六種主要原因，并提出相應(yīng)的防護措施，對煤礦的安全生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義。

1 提升鋼絲繩斷繩的主要原因和預(yù)防措施

1.1 銹蝕

煤礦礦井井筒條件比較惡劣，提升鋼絲繩受淋水、酸性氣體、雜散電流等作用會發(fā)生電化學(xué)腐蝕。鋼絲繩被腐蝕后會出現(xiàn)應(yīng)力集中、韌性降低、抗拉強度和抗沖擊度降低等現(xiàn)象，鋼絲繩一旦受到較小的沖擊力就會引起斷裂事故。

鋼絲繩銹蝕的預(yù)防措施:①礦水酸堿度較高且處于出風(fēng)井中的提升鋼絲繩腐蝕嚴(yán)重，應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩。②定期潤滑鋼絲繩。潤滑既可以保護鋼絲繩外部鋼絲不被腐蝕，又能補充繩芯缺失的潤滑油，防止水分浸入繩芯造成內(nèi)部鋼絲腐蝕生銹。纏繞式提升機使用的鋼絲繩潤滑油要符合鋼絲繩制造廠提出的要求，鋼絲繩必須每月涂油一次;摩擦提升機使用的鋼絲繩只能涂專用的潤滑油，鋼絲繩每季度涂油一次。涂油時應(yīng)先除掉鋼絲繩表面的銹跡，潤滑油才能從鋼絲繩表面充分滲入到繩芯，消除繩芯干燥現(xiàn)象。潤滑油要黏性好、抗振動、抗淋水，有較好的黏溫性、防銹性和潤滑性，具有一定的透明度，以方便檢查鋼絲繩斷絲和損壞情況。③尾繩的接頭處澆鑄過巴氏合金后應(yīng)解開扎圈浸油防護。④定期調(diào)整上下繩，按《規(guī)程》做繩頭和剁繩頭試驗。

1.2 磨損

磨損的機理可分為以下幾種:①外部磨損。滾筒或天輪在纏繞鋼絲繩過程中，鋼絲繩外周會與繩槽、擋繩板、相鄰鋼絲繩等之間發(fā)生摩擦導(dǎo)致鋼絲繩外部磨損。鋼絲繩發(fā)生外部磨損后其直徑將變細(xì)，抗拉強度會隨之降低，容易發(fā)生斷繩事故。②內(nèi)部磨損。鋼絲繩經(jīng)過滾筒或天輪時會發(fā)生彎曲，由于各根鋼絲曲率半徑不相同，其內(nèi)部鋼絲之間會相互摩擦從而導(dǎo)致鋼絲繩內(nèi)部磨損。當(dāng)反復(fù)拉伸、彎曲鋼絲繩時，其內(nèi)部鋼絲會因疲勞磨損而折斷。③變形磨損。鋼絲繩發(fā)生相互纏繞、打結(jié)和“咬繩”會引起鋼絲繩發(fā)生變形，變形部位更加容易磨損，會出現(xiàn)鋼絲硬化、強度降低，最終縮短鋼絲繩的使用壽命。

鋼絲繩磨損的預(yù)防措施:①避免鋼絲繩在滾筒上打纏以及遭受撞擊。②多層纏繞時，為了減輕“咬繩”造成的磨損，鋼絲繩應(yīng)每兩個月調(diào)四分之一圈。③鋼絲繩選型要合理，通常選用同向捻鋼絲繩，繩的捻向與繩在滾筒上的纏繞螺旋線方向一致。為防止內(nèi)部磨損，提升鋼絲繩應(yīng)采用線接觸鋼絲繩，有特殊用途的地方采用面接觸鋼絲繩。④以磨損為主要損壞的環(huán)境，如斜井提升，應(yīng)選用外層鋼絲較粗的鋼絲繩或面接觸鋼絲繩，如6×7、6×(19)規(guī)格或三角股繩等。⑤每天檢查鋼絲繩的斷絲情況，斷絲嚴(yán)重時應(yīng)及時處理。

1.3 疲勞

鋼絲繩在使用過程中發(fā)生疲勞破壞時，容易使鋼絲繩韌性下降，最終導(dǎo)致斷絲。鋼絲繩在起動和制動時變化的拉伸應(yīng)力，滾筒纏繞鋼絲繩時鋼絲繩受到變化的彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，是產(chǎn)生疲勞破壞的主要原因。在鋼絲繩繩股彎曲程度最高一側(cè)的外層鋼絲最容易發(fā)生疲勞斷絲。

鋼絲繩疲勞的預(yù)防措施:①選擇符合規(guī)定的繩輪直徑和繩徑比，以減小鋼絲繩的彎曲應(yīng)力。②提升機應(yīng)緩慢啟動或制動(降低加速度)，防止拉伸應(yīng)力變化過大，降低疲勞強度。③以彎曲疲勞為主要損壞時，優(yōu)先選用線接觸式或三角股鋼絲繩。

1.4 過載

井下剛采出的煤中含有較多的水分和矸石，使煤的比重增大，這樣會導(dǎo)致箕斗過載。斜井提升出現(xiàn)的超掛車、刮卡車輛、拉掉道車輛都會導(dǎo)致過載。過載會增加鋼絲繩的變形量，降低鋼絲繩的使用壽命，最終導(dǎo)致斷絲。

鋼絲繩過載的預(yù)防措施:箕斗提升實行定量裝載，常用的定量裝載類型有定量斗箱式和定量輸送機式兩種。斜井提升杜絕超掛車現(xiàn)象。

1.5 沖擊和震動

提升鋼絲繩在使用過程中承受的沖擊和震動主要有:①松繩后提升容器因自身重力下降，下降中會給鋼絲繩帶來很大的沖擊和震動。②提升容器發(fā)生過卷時，會使鋼絲繩承受沖擊和震動。③當(dāng)罐耳與罐道之間間隙過大、提升容器內(nèi)裝料不平衡、井下使用金屬承接梁、提升過程中出現(xiàn)掉料等現(xiàn)象時，會使鋼絲繩在運行中遭受沖擊和震動。沖擊和震動會使鋼絲繩承受過大載荷，這種載荷是額定載荷的幾倍，會導(dǎo)致鋼絲繩斷裂。

鋼絲繩承受沖擊和震動的預(yù)防措施:為減小提升機在制動時鋼絲繩承受的沖擊和震動，提升機減速度應(yīng)低于5 m/s2。提升機采用低頻拖動裝置，使停車前的運動速度不超過0.4 m/s。采用新式罐耳座和膠輪滾動罐耳，調(diào)整罐道接頭，以降低提升機運行時對鋼絲繩的沖擊和震動?；飞喜垦b載口處安裝可調(diào)節(jié)的溜煤板，以便調(diào)節(jié)煤堆頂部中心的位置，保持箕斗穩(wěn)定運行，減少震動。

1.6 保護裝置不全和人為操作不當(dāng)

提升系統(tǒng)的保護裝置未按《規(guī)程》配備或發(fā)生突發(fā)事故時保護裝置不工作，操作信號不能引起操作工的注意，深度指示器失效，自動減速和限速保護裝置失靈。另外，如果司機責(zé)任心不強、業(yè)務(wù)素質(zhì)差，對事故前的征兆未能引起注意，不能采取正確處理措施，或因缺乏經(jīng)驗反應(yīng)過慢，不能及時采取措施。以上因素都會導(dǎo)致提升鋼絲繩因為突發(fā)事故斷裂。

保護裝置不全和司機操作不當(dāng)?shù)念A(yù)防措施:按《規(guī)程》要求健全各種保護裝置，并按相關(guān)規(guī)定定期對保護裝置做試驗，確保保護裝置安全可靠。加強對司機和信號工的安全培訓(xùn)，不定期對操作人員進行考核，實行持證上崗。

2 結(jié)束語

鋼絲繩斷繩事故的原因是多方面的，在運行過程中，必須做好鋼絲繩的合理使用與維護，針對具體情況具體分析采取行之有效的措施，積極有效避免鋼絲繩斷繩事故的發(fā)生，延長鋼絲繩的使用壽命，保障礦井提升運輸系統(tǒng)安全運行。

［1］毋虎城，裴文喜主編.礦山運輸與提升設(shè)備［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2006.

［2］舒斯?jié)?，吳義順，李壽昌主編.礦山機械［M］.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

［3］康宏，煤礦井下提升鋼絲繩的機械損傷與防護［J］.煤礦機械，2008，29(12):168－169.