煤礦井下提升鋼絲繩的機械損傷與防護

1問題的提出

濟寧運河煤礦是一座年設計生產能力為150萬t的大型礦井，分兩個水平開采，一、二水平之間裝備了一套JK-2.5/20E單繩串車提升絞車，提升鋼絲繩型號為6Δ（34）-28-1670-光麵。但由於對鋼絲繩的認識不夠，在絞車運行不久曾發生了一次斷絲繩跑車02manbetx.com ；新換同型號鋼絲中也存在類似的問題。針對以下02manbetx.com 與現象，我們對鋼絲繩的損傷進行了認真地03manbetx 、研究，得到了一些規律性的認識，並對此作了對策性研究，有力的指導了提升運輸管理，確保了安全。

2鋼絲繩機械損傷種類

機械損傷是鋼絲繩的主要損傷之一，機械損傷包括：磨損、疲勞、外傷等。

3機械損傷的03manbetx 與防護

3.1 磨損

根據磨損機理又可分為以下幾種：鋼絲繩在使用過程中其外周與繩道、底板、擋繩器等物體表麵接觸而引起的磨損為外部磨損，鋼絲繩截麵將減少，外周表麵鋼絲將磨平，鋼絲繩破斷載荷隨之降低，在實際現象中，又有單周磨損、全周磨損，單周磨損較全周磨損更惡劣，在全長範圍內，盡可能地做到均勻磨損，即全周磨損。

由於振動、碰撞造成的鋼絲繩表麵撞損，為變形磨損，這是一種局部磨損現象。如卷筒表麵的鋼絲繩受到其它物體的撞擊，鋼絲繩相互打纏、打結，或者由於咬繩，都會使鋼絲繩產生變形磨損。這種變形磨損因局部擠壓而變形，其鋼絲橫斷麵在擠壓處向兩旁伸展成翅形。從外表看，鋼絲寬度擴展，雖然鋼絲繩截麵積減少不多，但局部擠壓處的鋼絲表麵材質硬化了，極易斷絲。時間一久，變形突出位往往磨損嚴重，處層鋼絲也極易斷絲。

再者，內部磨損的因素也不可忽視：鋼絲繩經過卷筒或滑輪時所承受的全部負荷壓在鋼絲繩的一側，各根細鋼絲的曲率半徑不可能完全相同。同時，由於鋼絲繩的彎曲，鋼絲繩內部各根細鋼絲就會相互產生作用力並且產生滑移，這時股與股之間接觸應力增大，使相鄰股間的鋼絲產生局部壓痕深凹。當反複循環拉伸變曲時，在深凹處則產生應力集中而被折斷。

怎樣才能減少各種磨損損傷呢？針對以上分板，我們采取了以下措施：

（1）為避免單周磨損，我們定期倒換絞車鋼絲繩繩頭，如大絞車每季度一次使之磨損均勻。

（2）把斜井拖繩輪由鑄鐵的換成了聚氨酯拖繩輪，盡可能減少對鋼絲磨損。

（3）盡可能避免鋼絲繩在卷筒上打纏，遭受其他撞擊。

（4）根據具體工況，正確選擇鋼絲繩的結構型號。為防內部磨損，我礦大部分提升鋼絲繩換成了線接觸鋼絲繩，摒棄了點接觸類型，對特殊地方，正準備考慮上麵接觸鋼絲繩。

3.2 疲勞

鋼絲繩在使用過程中主要承受彎曲、拉伸、扭曲、振動疲勞，以及過載引起的彈性形等損傷。

鋼絲繩重複通過滑輪或卷筒中繞上繞下，無數次的彎曲，容易使鋼絲產生疲勞，韌性下降，最終導致斷絲。而疲勞斷絲出現在股的彎曲程度最厲害的一側外層鋼絲上。通常情況下，疲勞斷絲的出現意味著鋼絲繩已經接近使用後期。試驗表明，鋼絲繩的彎曲疲勞壽命與D/d比值（即卷筒直徑D與鋼絲繩直徑d的比值）、安全係數和鋼絲繩結構均有密切的關係。鋼絲繩在起動和製動的始末，變化的拉伸應力以及經常受到扭曲和振動也是產生疲勞的原因。

過載：鋼絲繩在工作時除了要承受負載、自重等靜載荷外，還要受到因加速度和衝擊引起的動載荷，當鋼絲繩隨著載荷的增加會有微量的伸長，當載荷超過強度極限時，鋼絲繩就可能斷裂。過載的鋼絲繩即使不發生斷裂02manbetx.com ，安全係數也會大幅度下降，隨之而來大大地縮短使用壽命。

針對疲勞的03manbetx ，我們采取了以下措施；

（1）條件許可的情況下，盡可能使卷筒和滑輪直徑增大。在主提升斜巷，卷筒直徑無法增大，於是增加了擋繩器、拖繩器的滾輪直徑；其他場合，合理選取鋼絲繩直徑、卷筒直徑。

（2）在安排滑輪布局時，應盡量避免鋼絲繩反向彎曲。經驗證明，反向變曲的破壞約為同向彎曲的2倍，尤其不能用斜巷主提升繩經滑輪調車用。

（3）盡可能選擇結構好的鋼絲繩，如WS、TX等線接觸鋼絲繩。

3.3 外傷

鋼絲繩外傷不外乎其在滑輪裏滑槽，在卷筒上跳出擋板，被礦車碾軋，結果常常使鋼絲繩因局部軋壞而報廢。再者，鋼絲繩扭結也是一個重要的損傷因素。普通鋼絲繩都帶有自轉性，尤其是新鋼絲繩，掛設好後，不經破勁便施加張力，往往造成扭結。扭結的方向與鋼絲繩旋向一致的稱為正扭結，反之稱負扭結。鋼絲繩在扭結後，經過多次受載，也隻有局部繩芯外露，一般沒有斷絲現象。但試驗表明，鋼絲繩在扭結損傷後強度將顯著降低。正扭結的強度隻有原強度的60%~80%，負扭結的強度還不到原強度的50%。嚴重時強度將降低到隻有原來的10%~20%。

為了防止鋼絲繩出現外傷，我們采取了以下措施；

（1） 嚴格01manbetx 01manbetx ，強化操作人員崗位責任，堅持02manbetx.com 追究製度。

（2） 完善設備設施的防護能力，如加高護繩板，設置排繩器。

（3） 新掛設的鋼絲繩在其自由端設置旋轉裝置，以達到破勁的效果。

（4） 特殊的場合，研究采用不旋轉鋼絲繩。

另外，運河礦還針對井下鋼絲繩的化學腐蝕采取了一些措施，延緩鋼絲繩的使用壽命。

通過對鋼絲繩損傷原因的探究、驗證，又在此基礎上逐一作了簡單易行的對策性措施，製定和豐富了相關的規章製度，自全麵實施以來，有效地遏製了提升運輸事故的發生，較好地提高了經濟效益。仍以運何礦暗斜井為例，主提升繩自更換鍍鋅鋼絲繩並采取以上其他措施以來，每根鋼絲繩壽命在一年半以上，是不采取措施前的8倍還要多，極大地提高了安全係數；經濟效益方麵，據估算，同期內（按一年半計算）直接給礦節約資金60萬元，若包括其他提升鋼絲繩，數目更為可觀。再者，通過以上事實，極大地增強了工程技術人員認知規律和改造客體的熱情。