矿井提升钢丝绳断绳分析与预防措施

2012-01-26李涛涛

中国重型装备 2012年2期

李涛涛

(河南工程技术学校，河南 454000)

矿井提升设备是矿井大型固定设备之一，其主要任务是沿井筒提升煤炭和矸石、下放材料、升降人员和设备等，是井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽，被称为“咽喉”设备。提升钢丝绳是矿井提升设备的重要组成部分，关系到提升设备能否安全运行。但是在实际运行过程中，钢丝绳会出现各种各样的问题，其中钢丝绳断裂是最严重的事故。本文研究分析了提升钢丝绳断裂的六种主要原因，并提出相应的防护措施，对煤矿的安全生产有一定的指导意义。

1 提升钢丝绳断绳的主要原因和预防措施

1.1 锈蚀

煤矿矿井井筒条件比较恶劣，提升钢丝绳受淋水、酸性气体、杂散电流等作用会发生电化学腐蚀。钢丝绳被腐蚀后会出现应力集中、韧性降低、抗拉强度和抗冲击度降低等现象，钢丝绳一旦受到较小的冲击力就会引起断裂事故。

钢丝绳锈蚀的预防措施:①矿水酸碱度较高且处于出风井中的提升钢丝绳腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳。②定期润滑钢丝绳。润滑既可以保护钢丝绳外部钢丝不被腐蚀，又能补充绳芯缺失的润滑油，防止水分浸入绳芯造成内部钢丝腐蚀生锈。缠绕式提升机使用的钢丝绳润滑油要符合钢丝绳制造厂提出的要求，钢丝绳必须每月涂油一次;摩擦提升机使用的钢丝绳只能涂专用的润滑油，钢丝绳每季度涂油一次。涂油时应先除掉钢丝绳表面的锈迹，润滑油才能从钢丝绳表面充分渗入到绳芯，消除绳芯干燥现象。润滑油要黏性好、抗振动、抗淋水，有较好的黏温性、防锈性和润滑性，具有一定的透明度，以方便检查钢丝绳断丝和损坏情况。③尾绳的接头处浇铸过巴氏合金后应解开扎圈浸油防护。④定期调整上下绳，按《规程》做绳头和剁绳头试验。

1.2 磨损

磨损的机理可分为以下几种:①外部磨损。滚筒或天轮在缠绕钢丝绳过程中，钢丝绳外周会与绳槽、挡绳板、相邻钢丝绳等之间发生摩擦导致钢丝绳外部磨损。钢丝绳发生外部磨损后其直径将变细，抗拉强度会随之降低，容易发生断绳事故。②内部磨损。钢丝绳经过滚筒或天轮时会发生弯曲，由于各根钢丝曲率半径不相同，其内部钢丝之间会相互摩擦从而导致钢丝绳内部磨损。当反复拉伸、弯曲钢丝绳时，其内部钢丝会因疲劳磨损而折断。③变形磨损。钢丝绳发生相互缠绕、打结和“咬绳”会引起钢丝绳发生变形，变形部位更加容易磨损，会出现钢丝硬化、强度降低，最终缩短钢丝绳的使用寿命。

钢丝绳磨损的预防措施:①避免钢丝绳在滚筒上打缠以及遭受撞击。②多层缠绕时，为了减轻“咬绳”造成的磨损，钢丝绳应每两个月调四分之一圈。③钢丝绳选型要合理，通常选用同向捻钢丝绳，绳的捻向与绳在滚筒上的缠绕螺旋线方向一致。为防止内部磨损，提升钢丝绳应采用线接触钢丝绳，有特殊用途的地方采用面接触钢丝绳。④以磨损为主要损坏的环境，如斜井提升，应选用外层钢丝较粗的钢丝绳或面接触钢丝绳，如6×7、6×(19)规格或三角股绳等。⑤每天检查钢丝绳的断丝情况，断丝严重时应及时处理。

1.3 疲劳

钢丝绳在使用过程中发生疲劳破坏时，容易使钢丝绳韧性下降，最终导致断丝。钢丝绳在起动和制动时变化的拉伸应力，滚筒缠绕钢丝绳时钢丝绳受到变化的弯曲和扭转应力，是产生疲劳破坏的主要原因。在钢丝绳绳股弯曲程度最高一侧的外层钢丝最容易发生疲劳断丝。

钢丝绳疲劳的预防措施:①选择符合规定的绳轮直径和绳径比，以减小钢丝绳的弯曲应力。②提升机应缓慢启动或制动(降低加速度)，防止拉伸应力变化过大，降低疲劳强度。③以弯曲疲劳为主要损坏时，优先选用线接触式或三角股钢丝绳。

1.4 过载

井下刚采出的煤中含有较多的水分和矸石，使煤的比重增大，这样会导致箕斗过载。斜井提升出现的超挂车、刮卡车辆、拉掉道车辆都会导致过载。过载会增加钢丝绳的变形量，降低钢丝绳的使用寿命，最终导致断丝。

钢丝绳过载的预防措施:箕斗提升实行定量装载，常用的定量装载类型有定量斗箱式和定量输送机式两种。斜井提升杜绝超挂车现象。

1.5 冲击和震动

提升钢丝绳在使用过程中承受的冲击和震动主要有:①松绳后提升容器因自身重力下降，下降中会给钢丝绳带来很大的冲击和震动。②提升容器发生过卷时，会使钢丝绳承受冲击和震动。③当罐耳与罐道之间间隙过大、提升容器内装料不平衡、井下使用金属承接梁、提升过程中出现掉料等现象时，会使钢丝绳在运行中遭受冲击和震动。冲击和震动会使钢丝绳承受过大载荷，这种载荷是额定载荷的几倍，会导致钢丝绳断裂。

钢丝绳承受冲击和震动的预防措施:为减小提升机在制动时钢丝绳承受的冲击和震动，提升机减速度应低于5 m/s2。提升机采用低频拖动装置，使停车前的运动速度不超过0.4 m/s。采用新式罐耳座和胶轮滚动罐耳，调整罐道接头，以降低提升机运行时对钢丝绳的冲击和震动。箕斗上部装载口处安装可调节的溜煤板，以便调节煤堆顶部中心的位置，保持箕斗稳定运行，减少震动。

1.6 保护装置不全和人为操作不当

提升系统的保护装置未按《规程》配备或发生突发事故时保护装置不工作，操作信号不能引起操作工的注意，深度指示器失效，自动减速和限速保护装置失灵。另外，如果司机责任心不强、业务素质差，对事故前的征兆未能引起注意，不能采取正确处理措施，或因缺乏经验反应过慢，不能及时采取措施。以上因素都会导致提升钢丝绳因为突发事故断裂。

保护装置不全和司机操作不当的预防措施:按《规程》要求健全各种保护装置，并按相关规定定期对保护装置做试验，确保保护装置安全可靠。加强对司机和信号工的安全培训，不定期对操作人员进行考核，实行持证上岗。