礦山鋼絲繩的使用和選擇

礦山提升用鋼絲繩的選擇和使用產(chǎn)品工程師：高萬巨礦山提升用鋼絲繩是礦山生產(chǎn)的生命線，礦井沒有鋼絲繩產(chǎn)品的配套，就無法進(jìn)行正常生產(chǎn)。因此鋼絲繩質(zhì)量好與壞，選擇是否正確對于礦山安全生產(chǎn)有著十分重要的作用。

1.地下礦提升形式1.1斜井提升（牽引式提升）斜井提升斜井提升原理圖

斜井提升特點1.1.1運行速度低，一般不大于5米/秒1.1.2單繩提升1.1.3對鋼絲繩磨損嚴(yán)重，要求耐磨性好1.1.4多層纏繞，一般情況下升降人員可纏繞兩層，升降物料可纏繞三層。因此可以剁頭、掉頭使用提升原理圖1.2立井提升1.2.1單繩提升（平行滾筒式提升）單繩提升特點1.2.1.1提升容器由一根鋼絲繩承擔(dān)，直徑較大，且纏繞層數(shù)有限制（立井中升降人員或升降人員和物料的，1層；專為升降物料的，2層）所以，主導(dǎo)輪直徑和整個機(jī)器尺寸都較大，不適用于深井提升。1.2.1.2防止鋼絲繩斷繩，必須設(shè)防墜器。1.2.1.3運行中，扭力隨提升變化而變化，因此運行不平穩(wěn)。1.2.1.4提升系統(tǒng)對鋼絲繩捻向有要求，硬罐道可采用同向捻，軟罐道必須采用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。1.2.1.5運行速度和斜井比較快。運行原理圖1.2.2多繩摩擦提升摩擦提升特點多繩摩擦提升以其提升能力大、提升高度大、鋼絲繩安全系數(shù)大、電動機(jī)消耗功率低、機(jī)器整體尺寸小、造價便宜等顯著優(yōu)點，被越來越多地用于礦井提升中。1.2.2.1提升容器及載荷由多根鋼絲繩共同承擔(dān)，與單繩纏繞式提升設(shè)備相比，提升鋼絲繩直徑較小，因此摩擦輪、天輪、導(dǎo)向輪直徑及整個設(shè)備尺寸都相應(yīng)縮小。設(shè)備質(zhì)量較輕，適應(yīng)于深井及大型設(shè)備提升。能滿足礦井日益大型化和向深部發(fā)展的需求。1.2.2.2由于采用多繩提升，這些鋼絲繩不會同時拉斷，因此安全系數(shù)高，不易出現(xiàn)安全事故，因此也不用設(shè)防墜器。1.2.2.3多繩摩擦式提升采用平衡提升系統(tǒng)。因此在運行中扭轉(zhuǎn)力矩較均衡，因此運行平穩(wěn)，提升速度快，電動機(jī)功率和電耗均較小。1.2.2.4提升鋼絲繩一般為偶數(shù)，且左右捻各半，這樣就可以做到無扭力提升。減輕了提升容器對罐道的運行阻力。因此既可用軟罐道，也可采用硬罐道。1.2.2.5多繩摩擦提升提升量大，作業(yè)效率高，且鋼絲繩使用壽命較長，因此一些大型礦井都采用多繩摩擦式提升方式。1.2.2.6由于提升容器的懸掛是由多根鋼絲繩組成，為了保證每根繩受力均勻，因此要求每根繩張力大致一致，一般誤差不應(yīng)超10%。因此需有鋼絲繩受力液壓平衡裝置。1.2.2.7由于摩擦提升是靠鋼絲繩與摩擦輪襯墊間的摩擦力來傳遞提升力的，因此對襯墊和鋼絲繩摩擦系數(shù)要求較高。因此要求襯墊材質(zhì)既要耐磨，又要有一定摩擦系數(shù)。因此對鋼絲繩油脂及涂油方式要求較高。1.2.2.8在生產(chǎn)運行期間，鋼絲繩變形伸長而需要調(diào)整。因此要求鋼絲繩變形伸長要小而伸長率要一致。由于在鋼絲繩運行過程中兩端張力不一致，因此彈性伸長也不一致。因此在提升過程中鋼絲繩產(chǎn)生蠕動。為了減少蠕動，對鋼絲繩彈性伸長也要求較高。1.2.2.9多繩摩擦提升運行區(qū)間固定，不適用于多水平提升。6X72.鋼絲繩選擇2.1結(jié)構(gòu)選擇2.1.1斜井提升用鋼絲繩6Xk76X19S維爾卡6vX302.1.2立井提升鋼絲繩選擇三角股鋼絲繩：維爾卡6vX33布頓6X25ST布頓6X27ST國產(chǎn)6vX34國產(chǎn)6vX37S6X36WS線接觸鋼絲繩：6X25FI6X26WS6X19S6X29FI18X7多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩：18X19S35WX735WXk7平衡尾繩：扁鋼絲繩34X7不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩：34X734X7PFV2.2捻向選擇斜井大部分采用同向捻，也有采用交互捻。立井單繩提升要求兩條繩捻向一致。摩擦提升全部采用同向捻，而且左右捻交替安裝。平衡尾繩有采用圓股繩，應(yīng)選用交互捻，且要求與提升容器連接處采用旋轉(zhuǎn)器2.3油脂選擇斜井和立井單繩提升，一般要涂潤滑油。摩擦提升必須采用増摩油，或不涂油。最好采用尼羅斯藤的N113油脂。涂油方式：繩涂油和股涂油兩種。2.4安全系數(shù)選擇安全系數(shù)定義：安全系數(shù)=實測的合格鋼絲繩破斷拉力總和/所承受的最大靜張力注，鋼絲繩證書所提供的是鋼絲繩最小破斷拉力與鋼絲繩破斷拉力總和之間存在著換算系數(shù)。如，6VX37S換算系數(shù)為1.177根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》鋼絲繩最小安全系數(shù)最低值如下表所示：安全系數(shù)計算：M=N*K*F/Fmax注：M為鋼絲繩安全系數(shù)；N為提升鋼絲繩數(shù)量；K為換算系數(shù)；F為鋼絲繩最小破斷拉力；Fmax為鋼絲繩所承受的最大靜張拉力。M≥Ma（Ma為上表所規(guī)定的最小值）2.5根數(shù)選擇摩擦提升首繩成對配置，通常是一對到十對不等，具體要看提升任務(wù)和安全系數(shù)決定。以四根、六根為多數(shù)。平衡繩要求不應(yīng)少于兩根。通常情況下，要求尾繩總單重和首繩總單重應(yīng)該是相等的，這樣才能保證運行平穩(wěn)。但實際配置時，絕對相等是不可能的，但誤差不應(yīng)大于5%，通常情況下，優(yōu)先選用稍重尾繩。Δ=(N2*Q-N1*P)/N2*Q≤0.05一般控制在0.03左右平衡繩的長度必須與提升容器的提升高度相適應(yīng)，不能短也不能太長。2.6鋼絲繩與摩擦輪的關(guān)系除移動式的輔助性的絞車外，提升裝置的天輪、滾筒、摩擦輪、導(dǎo)向輪和導(dǎo)向滾等的最小直徑與鋼絲繩直徑之比值，應(yīng)符合下列要求：2.6.1落地式及有導(dǎo)向輪的塔式摩擦提升裝置的摩擦輪及導(dǎo)向輪（包括天輪），井上不得小于90，井下不得小于80；無導(dǎo)向輪的塔式摩擦提升裝置的摩擦輪，井上不得小于80，井下不得小于70.2.6.2井上提升裝置的滾筒和圍抱角大于90°的天輪，不得小于80；圍抱角小于90°的天輪，不得小于60.2.6.3井下提升絞車和鑿井提升絞車的滾筒、井下架空乘人裝置的主導(dǎo)輪和尾導(dǎo)輪、圍抱角大于90°的天輪，不得小于60；圍抱角小于90°的天輪不得小于40.2.6.4立井的天輪、主動摩擦輪、導(dǎo)向輪的直徑或滾筒上繞繩部分的最小直徑與鋼絲繩中最粗鋼絲的直徑之比，必須符合下列要求：

井上的提升裝置，不小于1200；

井下和鑿井用的提升裝置，不小于900；

鑿井期間升降物料的絞車和懸掛水泵、吊盤用的提升裝置，不小于300.2.6.5天輪到滾筒上的鋼絲繩的最大內(nèi)、外偏角都不得超過1°30′。單層纏繞時，內(nèi)偏角應(yīng)保證不咬繩。槽距=公稱直徑+5%

半徑=公稱半徑+7.5%2.6.6滾筒槽、輪槽正確的繩輪槽正好可以支撐鋼絲繩圓周的33%2.7鋼絲繩技術(shù)條件鋼絲繩在訂貨時，要給出鋼絲繩的規(guī)格、型號、級別、表面狀態(tài)、捻制方向、長度、根數(shù)等。如，基本型號：48ZBB6VX34-FC

數(shù)量：8根

長度：每根800米

抗拉強(qiáng)度：1770MPa

捻向：ZZ/SS各4根

表面狀態(tài)：B級鍍鋅，鋼絲繩及芯均涂増摩脂同時要求廠方出具質(zhì)保證書，證書標(biāo)明除上述內(nèi)容外還要有鋼絲繩最小破斷拉力，鋼絲繩所配鋼絲直徑，彎曲扭轉(zhuǎn)次數(shù)，鋅層重量等。綜上所述，鋼絲繩選擇是礦井設(shè)計的主要內(nèi)容，首先根據(jù)礦井的條件產(chǎn)量而先選擇鋼絲繩，再根據(jù)所選鋼絲繩確定提升設(shè)備。

抗疲勞：三角股與導(dǎo)輪和滾筒接觸時的接觸面較為平滑，它的接觸面積高出普通圓股鋼絲繩的3-4倍，從而大大降低了由于鋼與鋼面接觸而引起的磨損。

抗擠壓：當(dāng)三角股鋼絲繩承受重載時，鋼絲與鋼絲之間會發(fā)生互相“嵌入”的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會使整根鋼絲繩變得更加緊湊，從而有效地提高了重載情況下抗擠壓和防止變形的能力。

更強(qiáng)的拉力：由于采用了緊湊的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計，因此與同尺寸的圓股鋼絲繩相比，三角股鋼絲繩的拉力會高出10%，從而使三角股鋼絲繩有能力承載那些最重的負(fù)載。

提高了工作效率：由于減少了與滑輪和滾筒之間的接觸而導(dǎo)致的磨損，工作效率被大大提高了。3.三角股鋼絲繩的特點暨我公司生產(chǎn)的優(yōu)勢3.1三角股鋼絲繩特點3.2.1獨特的3*2三角股芯及生產(chǎn)工藝可以使三角股鋼絲繩的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，從而使鋼絲繩在相同拉力下具有低延伸、抗疲勞的特點。

3.2.2能夠提高更大的表面積，從而有效的降低鋼絲繩和導(dǎo)輪槽、滾筒以及摩擦絞車內(nèi)襯之間的壓強(qiáng)。

3.2.3三角股結(jié)構(gòu)緊密，因此在同樣的截面內(nèi)會有更多的鋼。因此破斷拉力比國內(nèi)三角股要高。

3.2.4特制的合成纖維芯能提供更一致的密度和直徑來支撐鋼絲繩。

3.2我公司生產(chǎn)的三角股鋼絲繩優(yōu)點維爾卡布頓國產(chǎn)3.2.5定制能力能從1770MPa到2160MPa的鋼絲繩強(qiáng)度范圍確保了產(chǎn)品性能滿足各種提升系統(tǒng)。3.2.6較厚的鋅層提供了很好的防腐能力。3.2.7特制的防護(hù)脂及涂油方式增加了鋼絲繩的性能，降低了礦井環(huán)境的腐蝕和其他因素的影響。3.2.8無電接點生產(chǎn)保證了鋼絲繩在使用中減少斷絲。4.鋼絲繩使用保管及檢查維護(hù)4.1新繩到貨后，應(yīng)進(jìn)行驗收檢驗。驗收標(biāo)準(zhǔn)煤炭行業(yè)按MT716、MT717及訂貨合同，其他行業(yè)以國標(biāo)和訂貨合同驗收。4.2驗收合格后應(yīng)妥善保管，防止損壞或銹蝕。對每卷鋼絲繩必須保存有包括出廠廠家合格證、驗收證書等完整的原始資料。4.3保管應(yīng)放在室內(nèi)，不能使鋼絲繩直接與土壤或潮濕地面接觸，不能接觸腐蝕性物體，不能堆疊在一起，不能使木輪受潮。長期儲存的鋼絲繩要定期旋轉(zhuǎn)，以防止油脂流動聚集。4.4保管超過1年的鋼絲繩，在懸掛前必須再次進(jìn)行1次檢驗，合格后方可使用。（做拉斷、彎曲和扭轉(zhuǎn)3種試驗，并以公稱直徑為準(zhǔn)對試驗結(jié)果進(jìn)行判定：不合格鋼絲的斷面積與鋼絲總斷面積之比達(dá)到6%，不得用作升降人員，達(dá)到10%不得升降物料；以合格鋼絲拉斷力總和為準(zhǔn)算出的安全系數(shù)，如低于“安全系數(shù)表”數(shù)值時，不得使用。4.5在用鋼絲繩檢驗應(yīng)按照下列要求進(jìn)行：4.5.1升降人員或升降人員和物料用的鋼絲繩，自懸掛時起每隔6個月檢驗1次；懸掛吊盤的鋼絲繩，每隔12個月檢驗1次。4.5.2升降物料用的鋼絲繩，自懸掛時起12個月時進(jìn)行第1次檢驗，以后每隔6個月檢驗1次。

摩擦輪式絞車用的鋼絲繩、平衡鋼絲繩以及直徑為18mm及其以下的專為升降物料用的鋼絲繩（立井提升用繩除外），不受此限。4.5.3在用繩的定期檢驗：可只做每根鋼絲的拉斷和彎曲2種試驗。試驗結(jié)果，仍以公稱直徑為準(zhǔn)進(jìn)行計算和判定：不合格鋼絲的斷面積與鋼絲總斷面積之比達(dá)到25%時，該鋼絲繩必須更換；以合格鋼絲拉斷力總和為準(zhǔn)算出的安全系數(shù)，專用升降人員的小于7；升降人員和物料用的鋼絲繩，升降人員時小于7，升降物料時小于6時，不準(zhǔn)使用。4.6在用鋼絲繩的檢查須定期對鋼絲繩進(jìn)行仔細(xì)檢查。鋼絲繩長期使用或用于重載之后須進(jìn)行更加全面和頻繁的檢查。鋼絲繩及設(shè)備定期檢查具有三方面作用：4.6.1確定鋼絲繩狀況及是否需要更換。4.6.2確定所用鋼絲繩是否是最合適的類型。4.6.3發(fā)現(xiàn)并糾正設(shè)備故障或操作錯誤，避免鋼絲繩磨損。測量在相距至少1米的兩截面上，并在同一截面互相垂直測取兩個數(shù)值。四個測量結(jié)果平均值作為鋼絲繩實測直徑檢查須包括以下重要項目：鋼絲繩直徑：鋼絲繩直徑明顯降低說明近期需要更換鋼絲繩。多種原因可導(dǎo)致直徑降低，任何原因均需要更換鋼絲繩。鋼絲繩直徑降低可能由繩芯老化、過重負(fù)載、重復(fù)沖擊負(fù)載等原因造成。也可能因為潤滑不足或內(nèi)部腐蝕造成的鋼絲內(nèi)部磨損和腐蝕。鋼絲繩捻距：“鋼絲繩捻距”顯著增加通常是由于繩芯故障造成的，這種情況下鋼絲繩直徑一般會降低。外部磨損：磨損指鋼絲繩與外部物體之間的摩擦。疲勞斷裂：鋼絲繩切口出現(xiàn)在正常使用中經(jīng)常反復(fù)彎曲導(dǎo)致。銹蝕：是由鋼絲繩與腐蝕性介質(zhì)接觸造成的。對使用中的鋼絲繩，應(yīng)根據(jù)井下條件和銹蝕情況，每月至少涂油1次。所涂油脂最好和生產(chǎn)廠家所涂油脂相同。摩擦提升用鋼絲繩只準(zhǔn)涂專用鋼絲繩油，但對于不繞過摩擦輪部分，可涂防護(hù)脂。

推薦使用注油設(shè)備。4.7鋼絲繩的維護(hù)鋼絲繩在使用中要進(jìn)行清洗和上油5.鋼絲繩報廢標(biāo)準(zhǔn)5.1各種股捻鋼絲繩在1個捻距內(nèi)斷絲斷面積與鋼絲總斷面積之比，達(dá)到下列數(shù)值時，必須更換：5.1.1升降人員或升降人員和物料用的鋼絲繩為5%5.1.2專為升降物料用的鋼絲繩、平衡鋼絲繩、防墜器的制動鋼絲繩（包括緩沖繩）和兼作運人的鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的鋼絲繩為10%5.1.3罐道鋼絲繩為15%5.1.4架空乘人裝置、專為無極繩運輸用的和專為運物料的鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)用的鋼絲繩為25%5.2以鋼絲繩標(biāo)稱直徑為準(zhǔn)計算的直徑減小量達(dá)到下列數(shù)值時，必須更換：5.2.1提升鋼絲繩或制動鋼絲繩為10%5.2.2罐道