淺談礦用鋼絲繩的選用、檢查與維護(hù)

（山西科林礦山檢測(cè)技術(shù)有限責(zé)任公司 山西 045000）

引言

提升鋼絲繩是礦井提升設(shè)備的一個(gè)重要承載部件，在提升過(guò)程中，鋼絲繩除了受到靜張力外，其內(nèi)部還受彎曲、扭轉(zhuǎn)接觸擠壓等應(yīng)力的影響，尤其在立井摩擦式提升中，扭轉(zhuǎn)疲勞對(duì)鋼絲繩的影響及鋼絲繩彈性伸長(zhǎng)對(duì)運(yùn)行的影響的尤為突出，這不僅關(guān)系到鋼絲繩的使用壽命和提升效率，更關(guān)系到礦井的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，具有重要的作用，因此在生產(chǎn)中受到特別重視。

鋼絲繩的分類(lèi)和特點(diǎn)。鋼絲繩的特點(diǎn)是撓性好、拉伸強(qiáng)度高、耐磨性好、種類(lèi)多、適用范圍廣。

鋼絲繩按捻法分為右交互捻、左交互捻、右同向捻、左同向捻。同向捻鋼絲繩撓性與耐磨性好，但由于有強(qiáng)烈的扭轉(zhuǎn)趨勢(shì)，容易打結(jié)。當(dāng)單繩提物時(shí)，物體會(huì)隨鋼絲繩方向扭轉(zhuǎn)，故適用于斜井提升，不適用于立井提升。交互捻鋼絲繩比同向捻鋼絲繩硬，由于繩與股的扭轉(zhuǎn)趨勢(shì)相反，互相抵消，沒(méi)有扭轉(zhuǎn)打結(jié)的問(wèn)題，適用于單繩立井提升。

鋼絲繩按股的斷面形狀的不同可分為圓股鋼絲繩和異型股鋼絲繩。鋼絲繩按捻制特性分為點(diǎn)接觸型、線接觸型和面接觸型。點(diǎn)接觸鋼絲繩由相同直徑鋼絲捻制而成，工藝簡(jiǎn)單、制造方便，但使用壽命短。線接觸型鋼絲繩由不同直徑鋼絲捻制而成，股中相鄰層鋼絲接觸為線接觸，也叫平行捻鋼絲繩，承載負(fù)荷較大，使用壽命比點(diǎn)接觸型鋼絲繩長(zhǎng)。面接觸鋼絲繩由異型鋼絲捻制而成，異型股鋼絲繩表面平滑與天輪和滾筒的支撐表面比圓股鋼絲繩大三倍以上，這不僅改善了鋼絲繩的耐磨性能，同時(shí)也減輕了鋼絲繩對(duì)天輪和滾筒以及摩擦襯墊的磨損比同強(qiáng)度同規(guī)格點(diǎn)、線接觸鋼絲繩承載力大、耐磨損、耐疲勞、使用壽命長(zhǎng)。面接觸鋼絲繩的特點(diǎn)是破斷拉力高、耐磨性能好、有良好的抗疲勞性和抗擠壓性能，具有一定的抗旋轉(zhuǎn)性能，使用壽命是線接觸鋼絲繩的兩至三倍，特別適合在含硫量比較高的礦井中。

鋼絲繩按鋼絲表面不同分為光面鋼絲繩和鍍鋅鋼絲繩。鍍鋅鋼絲繩表面光滑、明亮，耐腐蝕性?xún)?yōu)良，適用于水大、潮濕、礦井淋水酸堿度高的礦井中。

目前，有些礦山企業(yè)在選用鋼絲繩時(shí)不考慮鋼絲繩的結(jié)構(gòu)、性能，認(rèn)為鋼絲繩破斷拉力達(dá)到安全系數(shù)要求就可以用，這是錯(cuò)誤的理念。筆者長(zhǎng)期從事鋼絲繩檢驗(yàn)工作，在實(shí)際工作中遇到這種情況。目前，國(guó)標(biāo)GB8918-2006《重要用途鋼絲繩》中規(guī)定，鋼絲繩的結(jié)構(gòu)，刪除了6×19（b）類(lèi)、6×37（b）類(lèi)、18×19、6×24類(lèi)。而行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT716-2005《煤礦重要用途鋼絲繩驗(yàn)收技術(shù)條件》，由于國(guó)標(biāo)出來(lái)后未及時(shí)修訂，仍在執(zhí)行不符合國(guó)標(biāo)的規(guī)定。6×19（b）類(lèi)鋼絲繩以前是煤礦企業(yè)常用的結(jié)構(gòu)型號(hào)，現(xiàn)在還有很多煤礦仍在使用。我們?cè)阡摻z繩選型時(shí)，應(yīng)避免選國(guó)標(biāo)GB8918-2006《重要用途鋼絲繩》中已刪除的結(jié)構(gòu)型號(hào)。

實(shí)踐證明，豎井用繩損壞多以疲勞斷絲和銹蝕為主，磨損是次要的。斜井用繩的損壞則以磨損和銹蝕為主要因素。由于礦井條件不同，作用不同，各礦應(yīng)根據(jù)礦井的具體條件，使用經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合各種鋼絲繩的特點(diǎn)，合理地選擇不同類(lèi)型的鋼絲繩。

1.鋼絲繩選擇的基本方法

（1）在淋水大、酸堿度高和風(fēng)井的井筒中，由于銹蝕嚴(yán)重會(huì)影響鋼絲繩壽命，應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩。

（2）在鋼絲繩磨損嚴(yán)重的礦井，選用外層鋼絲較粗的線接觸圓股鋼絲繩或異型股鋼絲繩為宜。

（3）鋼絲繩損壞以疲勞斷絲為主要原因時(shí)，可選用內(nèi)外層鋼絲直徑差值小的線接觸圓股鋼絲繩或異型股鋼絲繩。

（4）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，礦井提升用鋼絲繩以同向捻為好。

（5）開(kāi)鑿井筒提升用鋼絲繩，應(yīng)選用多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。

（6）罐道用繩，最好選用鋼股芯鋼絲繩或鍍鋅鋼絲繩。

礦井提升鋼絲繩在工作過(guò)程中受多種應(yīng)力作用，如靜應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、接觸應(yīng)力、擠壓及捻制應(yīng)力等，這些應(yīng)力的反復(fù)作用將導(dǎo)致鋼絲的疲勞斷裂。另外鋼絲繩的磨損及銹蝕也將導(dǎo)致鋼絲繩損壞。因此綜合反映上述應(yīng)力并考慮磨損與銹蝕因素的疲勞計(jì)算和其他計(jì)算是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題。由于鋼絲繩的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受力復(fù)雜影響因素多，選擇適當(dāng)鋼絲繩強(qiáng)度及鋼絲繩直徑尤為重要。既要考慮它的強(qiáng)度、韌性達(dá)到使用要求，還要滿(mǎn)足實(shí)際使用繩徑適合，才能保證鋼絲繩的安全使用和使用壽命。

2.鋼絲繩定期檢查及其方法

對(duì)使用中的鋼絲繩進(jìn)行檢查是及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷和掌握強(qiáng)度損失程度的有效辦法，應(yīng)當(dāng)根據(jù)井巷條件及銹蝕情況，采取防腐措施。日常檢查使用中的鋼絲繩，主要依靠人工檢查，也有的用儀器檢查。人工檢查主要是用眼看，手摸，錘敲等方法，因此必須固定有經(jīng)驗(yàn)的工作人員擔(dān)任此項(xiàng)工作。提升鋼絲繩按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，提升鋼絲繩必須每日應(yīng)檢查一次，平衡鋼絲繩、罐道繩、防墜器制動(dòng)繩（包括緩沖繩）、架空乘人裝置鋼絲繩、鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)鋼絲繩必須每周至少檢查一次。對(duì)易損壞和斷絲或者銹蝕較多的一段停車(chē)詳細(xì)檢查。斷絲的突出部分應(yīng)當(dāng)在檢查時(shí)剪下。檢查時(shí)每井需要兩個(gè)人同時(shí)進(jìn)行。一般是一人在井口，另一人在絞車(chē)房的出繩口，每人負(fù)責(zé)一條，有的礦井提升井較多，檢查應(yīng)設(shè)專(zhuān)職人員分井固定時(shí)間輪流檢查。日常檢查主要內(nèi)容有幾個(gè)方面：

（1）檢查斷絲，檢查斷絲的根數(shù)和部位，捻距斷絲情況。

（2）檢查鋼絲繩直徑變細(xì)情況，除目測(cè)外定期用寬鉗口游標(biāo)卡尺測(cè)量繩徑和磨損情況。

（3）檢查鋼絲繩的潤(rùn)滑和銹蝕情況。

（4）繩頭與繩卡情況。

（5）全繩長(zhǎng)的伸長(zhǎng)變化情況。在檢查中發(fā)現(xiàn)任何突然變化情況，都要詳細(xì)檢查和記錄，并且要及時(shí)報(bào)告主管負(fù)責(zé)人。

鋼絲繩除日常檢查外，還應(yīng)每月進(jìn)行一次檢查。月檢查時(shí)應(yīng)將鋼絲繩表面油垢去除干凈。檢查時(shí)最好使鋼絲繩處于松弛狀態(tài)，這樣容易發(fā)現(xiàn)內(nèi)部斷絲。其次，還要詳細(xì)檢查繩卡處有無(wú)斷絲，尤其對(duì)上、下兩繩卡處，最好松卡檢查。

鋼絲繩在使用過(guò)程中，由于長(zhǎng)期受反復(fù)拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)、擠壓和沖擊載荷及環(huán)境等因素的作用，其產(chǎn)生磨損、斷絲和銹蝕，并不斷發(fā)展，使鋼絲繩的強(qiáng)度逐漸下降。這些因素的變化，用人工檢查是不夠準(zhǔn)確的。所以，要準(zhǔn)確掌握鋼絲繩的強(qiáng)度變化情況，做到安全合理使用鋼絲繩，應(yīng)采用儀器進(jìn)行精確檢查?，F(xiàn)在，用儀器檢查鋼絲繩是發(fā)展方向，國(guó)內(nèi)有多種鋼絲繩探傷儀可供選擇使用。對(duì)于使用還不熟練、經(jīng)驗(yàn)還不多的情況，應(yīng)與人工檢查相配合。人工檢查仍按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行。采用儀器檢查時(shí)，一定要做好每次檢查記錄、尤其對(duì)發(fā)生變化的記錄都要保存起來(lái)，通過(guò)對(duì)記錄的對(duì)照分析，才能明顯地看出鋼絲繩在整個(gè)使用過(guò)程中各部位斷絲的變化情況，才能準(zhǔn)確地判斷全繩長(zhǎng)的斷絲總數(shù)和捻距斷絲數(shù)。因?yàn)閿嘟z的出現(xiàn)是逐漸地、一根一根產(chǎn)生，如果只憑一兩次的記錄是較難判別出準(zhǔn)確數(shù)值的。如果每次的記錄相互對(duì)照一下，就可以明顯看出后期與前期斷絲的情況，對(duì)內(nèi)部斷絲的判斷尤其重要。因此，為了很好地掌握鋼絲繩的斷絲變化情況，儀器應(yīng)由專(zhuān)人操作。這有利于保證儀器的完好率，也有利于對(duì)在鋼絲繩使用過(guò)程中出現(xiàn)的斷絲、銹蝕等缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確地判斷與分析，隨時(shí)掌握鋼絲繩的運(yùn)行情況，確保鋼絲繩的安全使用。

3.鋼絲繩的維護(hù)以及方法

鋼絲繩的維護(hù)是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)不同的提升方式和工作環(huán)境，選用適當(dāng)?shù)木S護(hù)方法。鋼絲繩的維護(hù)，主要是指鋼絲繩的潤(rùn)滑、涂油等問(wèn)題。礦井提升用鋼絲繩大多為纖維芯繩。纖維芯在捻制前經(jīng)過(guò)油浸，對(duì)鋼絲繩起潤(rùn)滑和防銹、防腐作用。摩擦提升鋼絲繩的摩擦傳動(dòng)段應(yīng)當(dāng)涂、浸專(zhuān)用的鋼絲繩增摩脂。使用中的鋼絲繩為延長(zhǎng)其使用壽命，也要從外部定期涂油。

(1)鋼絲繩外部涂油的作用

①保護(hù)外部鋼絲不銹蝕。

②起潤(rùn)滑作用，減小股間和絲間磨損，減少表面磨損。

③防止?jié)駳夂退值冉肜K中，并經(jīng)常補(bǔ)充繩芯的油量。

(2)鋼絲繩維護(hù)及用油的要求

對(duì)鋼絲繩定期涂油，特別是酸堿性淋水大的井筒，壽命有顯著提高。因此，對(duì)鋼絲繩的涂油必須給予足夠的重視。在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中要選擇合適的潤(rùn)滑油作為維護(hù)用油會(huì)更有效。

維護(hù)用油的要求是：

①粘稠性能好。就是使油脂能緊密地附著在鋼絲繩上，在提升過(guò)程中不致于被鋼絲繩振動(dòng)甩掉或淋水沖刷掉。

②要有較好的粘溫性能。即在低溫時(shí)不硬化，高溫時(shí)不流失。

③防銹和潤(rùn)滑性能要好，不含酸堿性，并有一定的透明度，以便發(fā)現(xiàn)磨損和斷絲。

鋼絲繩涂油可用人工或噴涂器。當(dāng)前很多礦井還是用人工涂油。有的用鬃刷往繩上刷油，這在淋水較大時(shí)效果不夠好。一般用手逆鋼絲繩運(yùn)動(dòng)方向往繩上抹油。也有的在天輪或?qū)蜉喬幭蜾摻z繩上澆油，由于鋼絲繩彎曲將油散開(kāi)，這樣油易于向繩內(nèi)滲透。為使油全面均勻地涂在鋼絲繩上，可在鋼絲繩離開(kāi)天輪的一邊用布捋抹。有些礦采用涂油器涂油。鋼絲繩噴油器適合礦井提升系統(tǒng)的各種用途鋼絲繩。表面噴鋼絲繩油也適合其他用途的鋼絲繩保護(hù)用。定期地給鋼絲繩噴涂油脂，會(huì)明顯地延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命。