豎井鋼絲繩的無損檢測探討

王春雷，張建濱

（山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦，山東 萊州 261438）

現(xiàn)如今，在檢測礦用提升鋼絲繩的過程中，人工目檢方法跟鋼絲繩電磁無損檢測方法都是非常常見的方法。通常情況下，傳統(tǒng)形式的人工檢測方法主要包括以下幾個(gè)部分：第一個(gè)是目測檢測方法，第二個(gè)是觸摸檢測方法。在檢測的過程中，人工觸摸并且使用卡尺、卷尺和放大鏡等輔助工具檢查鋼絲繩，雖然取得了一定的效果，但是局限性還是比較明顯的，且整體的效率也存在明顯的欠缺。甚至還存在以下幾個(gè)方面的影響因素：第一個(gè)是人為主觀影響因素，第二個(gè)是油污、礦泥污染鋼絲繩，并且，通常情況下，內(nèi)部缺陷是很難被發(fā)現(xiàn)的，所以，如果只是采取傳統(tǒng)方法是很難準(zhǔn)確評(píng)定鋼絲繩是不是應(yīng)該報(bào)廢的，其局限性非常的強(qiáng)，所以選擇可靠的檢測方法，可以提升檢測結(jié)果的安全性、可靠性，不管是采取定位檢測、定性檢測，還是定量檢測都可以取得非常顯著的效果[1]。

1 豎井提升鋼絲繩的安全系數(shù)

在我國現(xiàn)行的《煤礦安全規(guī)程》中，對于鋼絲繩安全系數(shù)的計(jì)算方式給予了詳細(xì)說明，即通過實(shí)際測量胡鋼絲拉斷力總和與之承受最高的靜拉力之比，這種計(jì)算邏輯是基于靜拉力的基礎(chǔ)上來進(jìn)行的，但在運(yùn)用過程中個(gè)，鋼絲繩除了承受靜止?fàn)顟B(tài)下的載荷外，動(dòng)載荷也會(huì)存在于其中。一般情況下，動(dòng)載荷包括正常和非正常兩種情況。正常動(dòng)載荷主要是針對速度變化、啟動(dòng)等環(huán)節(jié)所受到的振動(dòng)沖擊，而非正常情況下的動(dòng)載荷即指的是系統(tǒng)在運(yùn)行的同時(shí)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致自身承受的意外沖擊。

在正常狀態(tài)時(shí)，緊急制動(dòng)的環(huán)境下，鋼絲繩的載荷值最高，且總張力等于靜張力的2倍。鑒于張力的作用，鋼絲繩的安全系數(shù)始終無法控制。在運(yùn)行的同時(shí)，捻制強(qiáng)度下降,整繩破斷力小于鋼絲破斷力總和,整繩破斷力下降的百分?jǐn)?shù),常用的普通圓股鋼絲繩為14%；三角股鋼絲繩為14%～16%。除此之外，當(dāng)鋼絲繩磨損或者生銹后，都會(huì)不同程度的影響其使用的安全性能。

首先，斷絲問題。這種現(xiàn)象主要是因?yàn)殇摻z受到過大的彎曲壓力而導(dǎo)致的一種疲勞的工作現(xiàn)象，斷絲問題將會(huì)嚴(yán)重減少鋼絲的斷面，進(jìn)而降低了其工作強(qiáng)度。

其次，磨損問題。通常如果沒有過度的銹蝕是不會(huì)影響其工作效率的，這一問題主要是通過鋼絲繩直徑變小、斷面減少來體現(xiàn)的[2]。

最后，銹蝕問題。一般而言，如果不給予鍍層，那么遇到酸性液體時(shí)，會(huì)對其整體產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，進(jìn)而降低鋼絲繩的工作強(qiáng)度。據(jù)信息顯示，略有銹蝕，會(huì)使其工作強(qiáng)度降低10%，而更嚴(yán)重者會(huì)將達(dá)到15%以上。

當(dāng)提升機(jī)緊急制動(dòng)后，加上以上因素的存在，會(huì)使得鋼絲繩的安全系數(shù)出現(xiàn)極大的下滑，即懸掛時(shí)其安全系數(shù)是9，使用后捻距內(nèi)斷絲面積為5%，無磨損和銹蝕,此時(shí)鋼絲繩實(shí)際安全系數(shù)僅為3.6。當(dāng)出現(xiàn)上述情況，其安全系數(shù)會(huì)更低。

2 鋼絲繩無損檢測的標(biāo)準(zhǔn)

2.1 鋼絲繩無損檢測的重要價(jià)值

現(xiàn)階段，隨著我國深井的快速發(fā)展，所以對于配套的鋼絲繩性能則提出了更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)以及要求，深井提升的過程中，在使用多層不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩的過程中，需要格外的注意，實(shí)質(zhì)上來說，鋼絲繩的實(shí)際組成部分如下：第一個(gè)是外層股組成部分，第二個(gè)是內(nèi)層股組成部分，在深井提升的過程中，不管是使用目檢方法還是使用手檢方法，都很難準(zhǔn)確檢出中鋼絲繩內(nèi)部斷絲問題與銹蝕問題等，由此一來，在使用鋼絲繩的過程中，則存在非常巨大的安全隱患。在實(shí)際工作中，一部分鋼絲繩因?yàn)檫^早報(bào)廢，所以形成了非常大的成本浪費(fèi)，為了降低這種成本浪費(fèi)，并且為了安全使用確保鋼絲繩，我們應(yīng)從根本上重視鋼絲繩的無損檢測，發(fā)揮其安全價(jià)值以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。所以，我們需要定期的檢測鋼絲繩使用情況，最好是采取鋼絲繩無損檢測方法，以此為基礎(chǔ)降低發(fā)生鋼絲繩事故的幾率，并且滿足安全用繩、經(jīng)濟(jì)用繩的最終目的。

2.2 鋼絲繩無損檢測的標(biāo)準(zhǔn)

轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)形式的目檢方法、手檢方法，選擇最佳的無損檢測方法，選擇無損檢測的過程中需要滿足以下嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn):第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，無損檢測方法需要使用精確的、可靠的設(shè)備予以配套實(shí)施，選擇的方法以及設(shè)備需要滿足所有鋼絲繩問題檢測的需求，其中問題檢測的內(nèi)容如下：金屬截縮小面積問題、遺漏問題、斷絲問題、錯(cuò)誤問題、銹蝕問題。第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在檢測之后得到的無損檢測結(jié)果需要從根本上滿足礦山安全規(guī)程中的相關(guān)鋼絲繩的試驗(yàn)以及安全規(guī)定，在使用儀器完成測量之后，得到的各種數(shù)據(jù)、各種圖形，都應(yīng)該可以被轉(zhuǎn)換成對應(yīng)礦山安全規(guī)程規(guī)定的結(jié)果才行。第三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，如果使用單純形式的檢測設(shè)備，那么其檢測的過程以及結(jié)果都存在局限性，在檢測鋼絲繩所有問題的過程中，最好是使用“人機(jī)結(jié)合”的方式，以此才可以得到最佳的檢測結(jié)論，這樣一來，就可以為礦山準(zhǔn)確的判斷提供參考依據(jù)。第四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在檢測的現(xiàn)場，需要給與基本檢驗(yàn)的相關(guān)結(jié)論，這樣一來，時(shí)效性就非常的明顯[3]。

3 對比鋼絲繩無損檢測方法與傳統(tǒng)人工檢測方法

3.1 傳統(tǒng)人工檢測方法

（1）檢測面積十分有限，無法保證其準(zhǔn)確率。鋼絲繩的外層鋼絲是可以通過目檢來進(jìn)行檢查的，但相比于鋼絲繩總金屬截面積來說，檢測范圍只能占其中的四成左右。對此，只有20%的鋼絲繩金屬截面積是可以通過目檢和觸摸檢驗(yàn)方法檢測，也就是說目檢=20%真憑實(shí)據(jù)+80%預(yù)后判斷。

（2）只能對于表面的缺陷有所了解。雖然人工檢測會(huì)起到一定作用，但精準(zhǔn)度十分有限，而且并不能將所有問題都能挖掘，特別是鋼絲繩表面被繩油、礦泥等一些附著物覆蓋等問題，幾乎無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這對于后期工作而言會(huì)埋下很大的隱患。

（3）目測方式和有關(guān)外觀檢測效率較低。通過人工檢測的方式會(huì)增加人力成本以及時(shí)間成本等，而且遇到長度較長的鋼絲繩檢測時(shí)，需要更久的時(shí)間才能完成，因此在這一過程中，很多工作人員的視覺疲勞等問題就會(huì)出現(xiàn)，進(jìn)而會(huì)增加檢測結(jié)果的失誤，從而降低了整體的管理效率。

人工檢測與無損檢測對比情況入下所示：

對于人工檢測方法來說，其采取的作業(yè)方式是手摸檢測方法、目測檢測方法、卡尺測量檢測方法，采樣的密度則為間隔檢查方法，且非常容易存在漏檢的情況。人員的要求則是具有豐富經(jīng)驗(yàn)的，且體力非常好的。作業(yè)的難度則是需要檢測人員裸手檢查，還會(huì)受到環(huán)境的影響。并且，對于結(jié)果的可靠性，人工檢測方法只能發(fā)現(xiàn)明顯外部缺陷；人工檢測方法結(jié)果的系統(tǒng)性則指的是記錄非常的零散，并且，可追溯性差等問題，對于結(jié)果的直觀性，也就是說，采取無損檢測方法可以完成主觀的記錄、主觀的分析。

對于無損檢測方法來說，其采取的作業(yè)方式是漏磁檢測方法，采樣的密度則為聯(lián)系不間斷的檢測，人員的要求則是專業(yè)考核上任，作業(yè)的難度則是不用對環(huán)境提出過高的要求，對于結(jié)果的可靠性，無損檢測方法則為不管是內(nèi)部還是外部都可以進(jìn)行定量檢測、定位檢測、定性檢測。并且，無損檢測方法結(jié)果的系統(tǒng)性則指的是可以對全部的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并且還可以實(shí)現(xiàn)可追溯性價(jià)值，對于結(jié)果的直觀性，也就是說，采取無損檢測方法可以在波形圖中得到整繩的實(shí)際狀況。

總而言之，在嚴(yán)格對比之后發(fā)現(xiàn)，針對鋼絲繩檢測，采取無損檢測方法效果非常明顯，并且還具備非常高的準(zhǔn)確性，在使用無損檢測方法的過程中，可以從根本上掌握鋼絲繩的實(shí)際使用狀況，以此滿足安全用繩的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，還可以延長鋼絲繩的使用壽命，并且實(shí)現(xiàn)鋼絲繩使用成本的整體節(jié)約[4]。

3.2 鋼絲繩無損檢測的最終目的

第一個(gè)目標(biāo)是使用鋼絲繩無損檢測方法完全代替人工檢測方法，以此實(shí)現(xiàn)檢測效率的提升。在使用專用無損檢測儀器以及設(shè)備的基礎(chǔ)上，我們可以得到非常高的檢測效率，相比較人工檢測方法，其可以提升6倍左右的檢測速度，并且還可以得到更高的檢測質(zhì)量，還能最大程度縮短檢測的時(shí)間，還可以準(zhǔn)確的判定鋼絲繩的實(shí)際使用狀況，并且還可以提升每一次檢測數(shù)據(jù)的追溯性跟準(zhǔn)確性。第二個(gè)目標(biāo)是在使用已有檢測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，完善后續(xù)的一系列科學(xué)維護(hù)工作?；趯?shí)際的鋼絲繩使用狀況，完善檢測數(shù)據(jù)的量化處理跟綜合分析，堅(jiān)持一個(gè)有的放矢的基礎(chǔ)原則，完善后續(xù)維護(hù)方案的針對制定，以此準(zhǔn)確判斷鋼絲繩問題，延長使用的壽命，并且完善企業(yè)成本的節(jié)約。第三個(gè)目標(biāo)，在使用歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上完善檢測數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，為了實(shí)現(xiàn)鋼絲繩使用壽命的準(zhǔn)確判斷，完善數(shù)據(jù)保障力度的提升。對于同一根繩的比較，可以在使用無損檢測方法的基礎(chǔ)上對比當(dāng)前的檢測數(shù)據(jù)跟歷史的檢測數(shù)據(jù)等，以此得到實(shí)際情況以及檢測的速率，以此實(shí)現(xiàn)鋼絲繩使用壽命的預(yù)測[5]。

4 結(jié)束語

綜上所述，對于提高礦山生產(chǎn)的過程中，想要提升安全性，并且提升生產(chǎn)效率，就離不開鋼絲繩無損檢測技術(shù)的使用，其意義是非常明顯的?，F(xiàn)階段，相比較世界其他礦業(yè)發(fā)達(dá)國家，我國礦用鋼絲繩無損檢測方法以及效果明顯比較差?，F(xiàn)階段，中國有近30多條的深井，在開采深度不斷增加的基礎(chǔ)上，我們更應(yīng)該重視礦山的安全性，所以，未來的鋼絲繩無損檢測將得到社會(huì)各界的重視。