煤礦提升用鋼絲繩存在的問題及改進建議

煤礦主、副井是 煤礦生產的“咽喉”。鋼絲繩是主、副井提升設備的一個重要組成部分，它直接關係到 煤礦正常生產、人員生命 安全及經濟運轉。為確保 煤礦提升的 安全，《 煤礦 安全 01manbetx 》（以下簡稱《 01manbetx 》）對提升用鋼絲繩做了詳細的規定。這些規定雖在燃礦 安全生產中發揮了不可替代的作用，但目前《 01manbetx 》和MT716-1997《煤礦重要用途鋼絲繩驗收技術條件》對鋼絲繩低值鋼絲的要求，已低於或落後於國內鋼絲繩的科學技術發展水平，距離國際鋼絲繩技術水平相差得更遠。 目前，國內許多掌握鋼絲繩生產先進技術的企業，生產能力、技術水平逐步向國際化邁進。已具備生產高強度、高韌性、低鬆弛、撚製質量均勻的鋼絲繩能力。生產的鋼絲繩，抗彎曲疲勞性能可能控製，且滿足 設計要求；結構伸長量、斷麵收縮率滿足 設計要求；整繩破斷拉力滿足 標準規定的要求，且繩內各股繩之間撚製張力均勻；麻芯的含油量滿足使用中潤滑鋼絲的要求等等。在製繩工藝過程中，繩徑與絲徑的配置科學化，鋼絲繩結構和繩徑一旦確定，絲徑的大小可精確到0.01 mm；絲與絲之間、股與股之間的間隙控製數量化；鋼絲的晶粒度要求 標準化；麻芯的徑向壓縮率規範化；鋼絲繩拆股做單絲力學性能檢驗，其鋼絲的抗拉強度、反複彎曲值和扭轉值，在滿足 標準規定的條件下，可均勻的控製在一定範圍內。 1 存在的問題 1.1 煤礦對提升用鋼絲繩的要求低於國家 標準調查研究發現，占調查中90%以上的大煤礦集團、煤礦不十分了解國內鋼絲繩現行標準，在購買鋼絲繩時不會依據現行標準，提出符合礦井自身條件的技術要求，用上世紀70~80年代鋼絲繩標記代號標準（即建井時選定的鋼絲繩規格型號）要求購買提升鋼絲繩。如：煤礦提升人員時，1996年以前，煤炭行業標準規定采用特類鋼絲繩；1996年以來，國家標準、煤炭行業標準都改用重要用途鋼絲繩，若要求鍍鋅，則必須采用AB類或B類鍍鋅。煤礦在向生產企業提出購繩要求時，仍然要求特類、鍍鋅。鋼絲繩生產企業為了容易生產、降低成本，向煤礦提供A類鍍鋅鋼絲繩。有的鋼絲繩企業向煤礦提供一般用塗鋼絲繩，鑽煤礦用繩人員不了解現行標準的空子。 鋼絲繩企業生產執行的GB、T8918-1996《鋼絲繩》，與世紀70~80年代的GB1102-74《圓股鋼絲繩》、YB829~79《異型股鋼絲繩》等標準差別很大，用途的分類、強度等級、韌性指標、鍍鋅等級等都相差懸殊，兩者不能一一比對。煤礦用繩的技術人員或 管理人員，把礦井提升用鋼絲繩經過有資質的檢驗機構，檢驗合格與否，作為能否懸掛使用的唯一依據，不懂得合格不一定符合該礦井使用的技術要求之原則。有相當數量的多繩摩擦提升副井（提升人員或物料），購買的是A類鍍鋅鋼絲繩，檢驗中因用在提人時必須按AB類判定。鋼絲繩生產企業，要求檢驗機構按A類鍍鋅檢驗，發放A類鍍鋅驗收檢驗合格報告。然而兩種鍍鋅類型的鋼絲繩韌性指標相差較大，抗彎曲疲勞性能差別大，有的強度相差也很大。煤礦拿到有資質的檢驗機構發放的檢驗合格報告，安然使用，全然不知道已給礦井提升埋下安全隱患。 1.2 煤炭行業標準對低值鋼絲的要求低於國標 《 01manbetx 》和MT716-1997《煤礦重要用途鋼絲繩驗收技術條件》規定，鋼絲的抗拉強度、反複彎曲和扭轉三項試驗允許的低值鋼絲總數，以低值鋼絲的總斷麵積與試驗鋼絲總斷麵積之比計算，達到6%不得用作升降人員；達到10%，不得用作升降物料。 6%和10%的量值要求，已經低於或落後於GB/T8918-1996《鋼絲繩》對低值鋼絲的要求，具體數據以表1所列的6×19+Fc-21.5、6V×21+Fc-22、6V×37S+Fc-39.5鋼絲繩為例。 表1 低值鋼絲繩斷麵積與全部試驗鋼絲總斷麵積比值 見表 注：1.GB/T8918-1996拆一股鋼絲試驗不符合《規程》和MT716-1997的要求。 2.表1括號中的百分數值，為允許的低值鋼絲根數，折合成低值鋼絲總斷麵積與全部試驗鋼絲總斷麵積比值。 由表1所列數據 03manbetx 可得： （1）GB/T8918-1996中不同結構的鋼絲繩，對低值鋼絲根數的要求不同，折合成低值鋼絲總斷麵積與試驗鋼絲總數麵積之比，也不是定值。 （2）按GB/T8918-1996拆一股鋼絲做單絲力學性能試驗，允許的低值鋼絲根數，折合成低值鋼絲總斷麵積與試驗鋼絲總斷麵積之比約在6.59%~27.78%之間，大於6%。6×19+Fc-21.5鋼絲繩的低值鋼絲允許值已達到了27.78%，是《規程》規定的提人不大於6%的4.63倍，提物不大於10%的2.8倍。因此，按GB/T8918-1996拆一股鋼絲做單絲力學性能試驗，不符合《規程》和MT716-1997的要求。同時按GB/T8918-1996拆一股鋼絲做單絲力學性能試驗，判定鋼絲繩合格後，在煤礦提升中使用，給煤礦生產埋下了安全隱患。 （3）煤礦立井提長普遍使用三角股鋼絲繩。而三角股鋼絲繩，按GB/T8918-1996做100%拆股單絲力學性能試驗，其允許的低值鋼絲根數，折合成低值鋼絲總斷麵積與試驗鋼絲總斷麵積之比約在3.85%~6.84%之間，小於或接近於6%。若低值鋼絲全部為內層細絲，則低值鋼絲的總斷麵積與試驗鋼絲總斷麵積之比在3%~5%之間，小於6%。若低值鋼絲全部為外層粗絲，則低值鋼絲的總斷麵積與試驗鋼絲總斷麵積之比在6.42%~6.84%之間，接近於6%，小於10%。因此，《規程》和MT716-1997對煤礦提升用鋼絲繩低值鋼絲的要求，低於或落後於GB/T8918-1996對鋼絲繩低值鋼絲的要求。 （4）《規程》和MT716-1996對提物用鋼絲繩100%拆股試驗，允許低值鋼絲的總斷麵積與試驗鋼絲總斷麵積之比不小於10%的要求，更低於GB/T8918-1996允許的低值鋼絲根數，折合成低值鋼絲總斷麵積與試驗鋼絲總斷麵積之比在3.85%~7.83%的要求。 《規程》和MT716-1997標準與2003年低修訂定稿，即將頒布實施的GB8918《重要用途鋼絲繩》不能一一對應。修訂後的GB8918《重要用途鋼絲繩》，采用國際標準ISO3154-88《礦井提升用鋼絲繩交貨技術條件》，它們對鋼絲繩的要求高於且嚴於GB/T8918-1996《鋼絲繩》。更高於或嚴於MT716-1997標準。 即將頒布實施的GB8918《重要用途鋼絲繩》規定，鋼絲繩拆一股鋼絲做單絲拉斷、彎曲、扭轉三項試驗；鋼絲繩（整繩）破斷拉力試驗。其鋼絲抗拉強度允許值，控製在下限和上限之間，下限為公稱抗拉強度，上限為公移抗拉強度加上260、290、320、350 MPa不等（鋼絲直徑不同所加的數值不同）。比MT716-1997允許的鋼絲抗拉強度值，最低提高50 MPa，最高提高400 MPa；反複彎曲、扭轉允許值比MT716-1997的要求也有相應提高。增加了鋼絲繩結構伸長量的規定。限定鋼絲繩的結構伸長量，對於減少提升過程中裝、卸載停車位置不準確，降低一次提升循環時間；消除摩擦提升多繩受力不均勻而出現的打滑、跳繩等安全隱患意義重大。 1.3 煤炭行業標準對低值鋼絲的要求低於國際標準 MT716-1997標準規定，鋼絲繩中鋼絲的抗拉強度允許值為公稱抗拉強度減去50MPa；國際標準ISO3154-88《礦井提升用鋼絲繩交貨技術條件》，對鋼絲繩中鋼絲抗拉強度的要求是：公稱抗拉強度為下限值，上限為公稱抗拉強度加上260、290、320、350 MPa不等（鋼絲直徑不同所加的數值不同）。比MT716-1997要求的鋼絲抗拉強度最低提高50 MPa，最高提高400 MPa。因此，煤炭行業對進口鋼絲繩做懸掛前的檢驗，執行MT716-1997標準，降低了煤礦提升對進口鋼絲繩的要求。 1.4 鋼絲繩的檢驗項目少於國家標準規定 煤炭行業鋼絲繩檢驗，判定合格的條件是鋼絲繩拆股做鋼絲的單絲力學性能試驗，即鋼絲的抗拉強度 、反複彎曲和扭轉試驗。三項試驗結果符合標準要求，判定為合格；否則判定為不合格。 GB/T8918-1996和MT716-1997都對鋼絲繩的直徑允許偏差和不圓度、每米重量、繩芯、撚製質量、塗油等作了定量或定性的規定。 1.5 標準未包含煤礦提升理論和實際對鋼絲繩的要求 多繩摩擦提升一般要求各繩槽直徑相差不超過0.05 mm，否則張力不平衡現象會十分明顯，直徑愈大的繩槽，其上升側的張力愈大，其下放側的張力愈小。GB/T8918-1996和MT716-1997把鋼絲繩的繩徑偏差均規定為公稱直徑的0~+6%。多繩摩擦提升鋼絲繩直徑大多在d=21~40 mm，若鋼絲繩直徑d=21 mm，則+6%偏差為1.26 mm，是0.05 mm的25倍；若鋼絲繩直徑d=40 mm，則+6%偏差為2.40 mm，是0.05 mm的48倍。在多繩摩擦提升過程中，鋼絲繩是搭放在繩槽上，依靠鋼絲繩和繩槽之間的摩擦力帶動提升容器上提或下放。如果繩槽直徑偏差滿足規定要求，鋼絲繩直徑偏差大張力不平衡現象也會十分明顯。 煤礦多繩摩擦提升若能要求各繩的力學性能、結構伸長、繩徑、斷麵收縮率相等，即偏差控製在某一很小的規定值內，則提升過程的張力不平衡現象會得到有效控製。多年來，研究張力不平衡的專家、學者始終認為：“造成鋼絲繩張力分布不均的主要因素有3種，①各繩的長度不等；②各鋼絲繩剛性不同；③摩擦輪繩槽直徑不等。而鋼絲繩剛性係數不等和繩徑偏差造成的影響可忽略。因為《規程》要求更換鋼絲繩時必須同時更換所有的提升鋼絲繩，鋼絲繩應是同樣規格、同批產品，各鋼絲繩剛性係數的偏差實際上可以控製在很小的範圍。因此，應著重考慮繩槽半徑偏差和鋼絲繩懸掛長度偏差造成的影響。”然而，煤礦提升用鋼絲繩的安全標誌檢驗、驗收檢驗、懸掛前檢驗，根本就未提出過鋼絲繩的繩徑偏差、結構伸長、斷麵收縮率（即鋼絲繩受力後繩徑的變化率）和剛性係數的要求。調查、檢測的結果以不爭的事實證明，同時懸掛使用的同一公稱直徑的多個鋼絲繩，懸掛受力後直徑偏差很大，且結構伸長差別也很大；同一條鋼絲繩在百米長度內其外觀尺寸、性能都有差別。 煤炭行業的 科技工作者，為了解決鋼絲繩結構伸長量大，停車位置不能準確的問題，曾研製了箕鬥提升可升降的裝載和卸載裝置，罐籠的底板可升降裝置，多繩摩擦提升鋼絲繩張力製動調節裝置等等。一些煤礦集團或煤礦采用進口鋼絲繩做主、副井提升，以減少提升過程中發生的上述問題。 煤礦多繩摩擦提升若都能使用高強度、高韌性、低鬆馳、撚製質量均勻，且各繩的結構伸長率、斷麵收縮率、直徑相同（誤差越小越好）的鋼絲繩，那麼多繩摩擦提升鋼絲繩的張力不平衡現象，就有可能從根本上得到遏製，從而減少或消除提升過程中鋼絲繩打滑、卡罐、斷繩甚至容器掉入井低等 02manbetx.com 隱患。同時可延長鋼絲繩的使用壽命，減少維護保養量。如今煤炭行業對提升用鋼絲繩的要求，仍停留在隻要求鋼絲單絲力學性能的水平上。 1.6 煤礦對鋼絲繩的認識不全麵 煤礦集團在購買鋼絲繩時，把供貨商是否能提供礦用安全標誌證書作為訂購的依據；煤礦用繩單位及負責人，把懸掛前的鋼絲繩經過有資質的檢驗機構檢驗合格，作為使用安全可靠的唯一依據。對於購繩時供貨商提供的質量證明書，是否滿足礦井提升用繩要求不會識別；對於有資質的檢驗機構提供的檢驗報告的合格內容，是否符合該礦井的使用條件不會判定。然而，安全標誌檢驗、懸掛前檢驗，僅僅對鋼絲繩拆股做鋼絲的抗拉強度、反複彎曲和扭轉試驗，即單絲力學性能滿足所執行標準的相關條款檢驗。 如：某煤礦集團2002~2003年5月送檢了近百條鋼繩，其中部分鋼繩外觀質量差，質量證明書注明的強度不符合所執行標準的規定，有的無生產日期、發貨日期，有的發貨日期已超過標準規定的驗收檢驗時間。檢驗機構按GB/T8918-1996拆一股鋼絲做驗收檢驗，發放了驗收檢驗合格報告。盡管煤礦集團的鋼絲繩驗收人員，對外觀質量差的鋼絲繩有異議，但檢驗機構已判定鋼絲繩合格，隻好同意懸掛使用。筆者經過跟蹤調查，質量證明書不符合現行標準要求的鋼絲繩，使用不到半年就不得不更換了。又如：某煤礦集團送檢11條6×19+Fc-21.5、18.5鋼絲繩，有10條質量證明書注明為一般用途。檢驗依據GB/T8918-1996，按一般用途鋼絲繩判定9條合格。《規程》和MT716-1997均規定，煤礦提升必須使用重要用途鋼絲繩。而煤礦認可這樣的檢驗，且毫無異議的用在礦井提升中。這9條繩中，有一條鋼絲繩懸掛使用的第三天，斷繩跑車，導致提物的礦車翻車掉下軌道，無人員傷亡。 2 改進建議 （1）煤炭行業做具體工作的相關專家，應該熟悉並掌握國際、國內鋼絲繩科學技術發展狀況，使煤炭行業提升用鋼絲繩標準和《規程》對提升用鋼絲繩的要求，跟上國際、國內鋼絲繩行業發展的技術水平。 （2）煤炭行業做具體工作的相關專家，參加鋼絲繩國標的製、修訂工作。把煤礦提升運輸理論和實際，對鋼絲繩的要求寫進國標，寫進煤炭行業礦井提升用鋼絲繩標準。讓鋼絲繩生產企業掌握煤礦礦井提升對鋼絲繩的要求。 （3）向煤礦集團的購繩人員，煤礦的用繩人員，宣傳現行鋼絲繩國家標準和煤炭行業標準，宣傳鋼絲繩理論知識。向製繩行業宣傳煤礦提升運輸理論和實際對鋼絲繩的要求。 （4）煤炭行業礦井提升用鋼絲繩標準的製、修訂專家，不間斷的了解掌握煤礦提升運輸中鋼絲繩存在的問題，用製繩行業能理解和接受的語言，把存在的問題反饋給製繩行業。 （5）增加鋼絲繩檢驗項目。在實驗室條件下，檢測鋼絲繩的抗彎曲疲勞性能，鋼絲繩的彈性模量，鋼絲繩的結構伸長量，鋼絲繩在一定的拉力作用下斷麵收縮率，鋼絲繩的麻芯質量，麻芯的含油率，鋼絲繩表麵塗油質量和表麵塗油狀態等。使煤礦提升用鋼絲繩逐步向科學化，合理化，規範化邁進。