玻璃钢复合材料罐道在四老沟矿副立井1000车应用研究

马 腾 丰武平（大同煤矿集团公司四老沟矿机电科，山西 大同 037028）

玻璃钢复合材料罐道在四老沟矿副立井1000车应用研究

马 腾 丰武平
（大同煤矿集团公司四老沟矿机电科，山西 大同 037028）

本文重点研究介绍了玻璃钢复合材料在煤矿主罐道上的应用，显示出了该种材料的先进性、实用性、经济性。

煤矿；玻璃钢罐道；应用

一、立项原因及背景

1、罐道在立井提升系统中的作用及其重要性

矿井提升系统的任务是提升煤炭、矸石、下放材料、升降人员和各种采矿设备。它是矿井生产系统的咽喉环节，在矿井生产中所占的地位十分重要 。一旦发生故障，轻则影响生产，重则造成国家财产的严重损失，甚至导致人身的重大伤亡事故。井筒装备是保证矿井提升系统能高速、安全运行的重要组成部分，而罐道是保证提升容器安全运行的承载和导向装置，更是井筒装备的重中之重。

2、原副立井1000车罐道结构与工作原理

四老沟矿副立井1000车成立于1992年，担负着全矿提升人员、物料的重要任务，投入使用至今已经过18年，井深为227M，由于1000车为多绳摩擦式绞车，其井筒分主、辅两个井筒，每个井筒内在罐笼进人侧与出人侧各有一根220M长的钢组合主罐道，结合罐笼上安装的滚动罐耳，起到固定罐笼在井筒内位置不令其摆动的作用。

3、原1000车罐道的使用情况及更换玻璃钢复合材料罐道的原因

四老沟矿副立井为回风井，由于井筒内淋水大、构件设备工作条件恶劣，金属构件处于高湿、高风速、酸碱侵蚀的环境里，锈蚀严重，根据煤炭系统管理部门对全国煤矿矿井腐蚀状况调查的统计，井下金属构件的腐蚀速度一般为0.3—1.2mm/年，为大气环境和海洋环境中腐蚀速度的2—3倍，而罐道除承受外力和腐蚀外还要承受提升容器罐耳在其上滑动或滚动所产生的摩擦磨损。四老沟矿副立井1000车安装于1992年，经过18年的使用原钢组合罐道壁的厚度已超出规定安全值，极易发生卡罐、罐道脱落等事故，严重影响到1000车的安全运转。为保证1000车的安全运转，决定对原罐道进行全部更换。为了在经济实用的前提下最大限度的提高罐道使用寿命，经反复研究决定采用目前世界上最先进的玻璃钢复合罐道替换原钢质罐道。

二、玻璃钢复合材料罐道的主要性能特征

玻璃钢复合材料罐道其截面形式采用工程上比较常用的全封闭型钢组合截面，用型钢做钢芯，在钢芯的内、外表面上都敷上一层一定厚度的玻璃钢防腐层，这样既减少了防腐面积又利用了玻璃钢质量轻、强度高、耐腐蚀性能良好、耐热、加工成型方便的优点，同时由于有型钢作为内芯还客服了玻璃钢弹性模量低的缺点，从而保证罐道在井筒中安全可靠的使用。由于玻璃钢复合材料罐道的疲劳极限为5×106至5×107次，在远低于其强度极限的低应力状态下工作，且罐耳在罐道上运行时，30年内交变次数远低于其疲劳极限标准，所以玻璃钢复合材料罐道的疲劳寿命足以满足煤矿立井罐道使用寿命的要求。玻璃钢复合材料罐道与普通钢质罐道比较其滚动磨损寿命低于钢质罐道，而滑动磨损寿命高于钢质罐道，鉴于滑动摩擦对罐道寿命影响较大，玻璃钢复合材料罐道中玻璃钢的厚度应不低于4mm。复合材料中钢与玻璃钢层合面的抗剪性能良好，复合材料层合面不会因玻璃钢层的抗剪能力不足而使两种材料性能的发挥受到限制。

普通玻璃钢受力过程中，会出现损伤、裂纹和某些层次的破坏，而且是不可逆的过程，基体中的横向裂纹、纤维断裂、分层都会引起其强度和刚度的下降，而复合材料就不易出现上诉现象。

三、安装玻璃钢复合罐道外覆材料选材 罐及罐道安装过程

1、1000 车选择安装的玻璃钢复合罐道的具体组成成分分析

由于煤矿安全生产的特殊性，井筒内安装材料必须要有符合标准的阻燃性及抗静电性，所以在1000车所安装玻璃钢罐道的外覆材料中添加了一定剂量的不饱和聚酯树脂及玻璃钢高效抗静电剂，并为了增加复合罐道的耐磨强度及抗腐蚀强度，又在外覆材料中添加了中碱玻璃纤维无捻粗纱及中碱玻璃纤维无捻粗纱布，内部选用Q235B型钢作为钢芯（见图2），经山东省恒信复合材料有限公司检验，该玻璃钢复合材料的阻燃性、抗静电性、力学性能、化学性能等均符合使用要求。

图2 玻璃钢复合材料罐道结构

2、1000 车玻璃钢复合材料罐道安装过程

该施工项目由局宏远公司肖平施工部承揽施工，于2009年10月6日开工至2009年11月26日完工，工期60天。为保证不因更换罐道影响矿井日常生产，施工时间定为每日晚12点到早6点，所安装罐道每根长8.5m，每日更换3到4根，更换期间严格保证罐道的垂直度与平行宽度使两边罐道能同时受力且受力相等，1000车技术人员在施工期间每日进行两次检验，随时纠正安装不妥之处。

四、玻璃钢复合罐道安装后的使用情况及使用效益分析

1、使用情况

该玻璃钢复合罐道自2009年12月安装完成投入使用以来至今已使用了7个多月，在使用过程中显现出抗腐蚀性强、抗磨损能力高的特点，1000车技术人员定期检测的结果显示，经过7个多月200多天的运行该复合材料罐道无任何磨损，罐道表面光滑如初，没有明显的损伤痕迹，显示出极好的材料性能，自道更换以来罐笼运行明显比以前平稳。

2、复合材料罐道使用效益分析

降低了滚动罐耳的磨损，在未更换玻璃钢复合材料罐道前因旧罐道出现破损摩擦加剧，1000车滚动罐耳每一个月需更换一次，共需更换大、小共24个罐耳，更换玻璃钢复合材料罐道后滚动罐耳更换时间加长到6个月，每年可少购买240个滚动罐耳，按每个罐耳3000元计算，每年可节约配件费用72万元；更换前1000车每年需花费罐道维护费用12万元，更换后罐道维护工作量骤减，日常只需进行简单检查，每年可节省罐道维护费用12万元。更换后罐笼运行平稳，乘罐时明显感觉罐笼摆动减小，提升机安全性能提高，安全效益显著，社会效益显著。

玻璃钢复合材料罐道作为新一代的罐道铺设材料，应用前景广阔，经济、社会效益明显，在全公司有极大的推广价值。

[1]朱文志.竖井的玻璃钢复合材料井筒装备.甘肃冶金，2004年4期.

[2] 曾宪桃，郭晋蒲. 煤矿立井玻璃钢复合材料罐道的研究.中国工程科学，2002年12期.

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