矿井凿井钢丝绳选型技术要求和应注意的一些问题

秦晓光

（安徽理工大学 安徽淮南 232001 中煤矿山建设集团工程技术部 安徽合肥 230601）

矿井凿井钢丝绳选型技术要求和应注意的一些问题

秦晓光

（安徽理工大学 安徽淮南 232001 中煤矿山建设集团工程技术部 安徽合肥 230601）

我国矿山立井井深很多已超过1000m，选择强度高、韧性好、结构优异的钢丝绳，已经成为满足凿井提升要求，保证提升安全的必然选择。本文根据在钢丝绳选型和试验中积累的经验，提出凿井钢丝绳选型技术要求和应注意的一些问题，供矿井施工单位技术人员参考。

凿井；钢丝绳；技术要求

矿井凿井提升和悬挂钢丝绳的选型非常重要，合理选择钢丝绳可以延长其使用寿命，保证使用安全。根据我们在钢丝绳选型和试验中的一些经验，从以下几方面提出凿井钢丝绳选型技术要求和应注意的一些问题，供施工单位技术人员参考。

1 选择钢丝绳生产厂家

目前我国钢丝绳生产厂家众多，应选择具有良好信誉和技术能力的大厂，并加强到货时的验收检验。某市有众多的小钢丝绳厂，试验结果证明其产品质量参差不齐，订货时应谨慎选择。

必须选择具有矿用产品安全标志的钢丝绳，矿用产品安全标志是确认矿用产品符合国家安全标准、行业安全标准，准许生产单位出售和使用单位使用的凭证。

2 选择重要用途钢丝绳

钢丝绳按用途和使用重要程度可分为重要用途钢丝绳和一般用途钢丝绳。凿井钢丝绳必须选择重要用途钢丝绳，并在订货合同中明确注明。

一般用途钢丝绳只能用于一般起重等用途。验收试验中曾发现，部分使用单位未在钢丝绳采购合同中注明重要用途，生产厂家按一般用途钢丝绳发货，验收试验结果不符合《煤矿重要用途钢丝绳验收技术条件》规定，被判定为不合格，不能悬挂。根据合同又无法退货索赔，延误工期，给矿井施工单位造成重大损失。

3 根据提升方式选择钢丝绳

矿井施工单位立井凿井多使用单绳缠绕提升机提升，应采用阻旋转钢丝绳（多层股不旋转钢丝绳）。目前常用的18×7钢丝绳是由内外两层股在钢丝绳中以相反方向捻制而成，因此在承受拉力时，该结构钢丝绳具有较好的不旋转性。但由于其结构原因，易产生外层股灯笼状变形或内层股先断等现象，严重影响钢丝绳寿命。可以选择6Q×33+6V×21、6Q× 19+6V×21、4V×39S、4V×48S等结构钢丝绳。

斜井提升常用的是丝径较粗耐磨的6×7钢丝绳。若选择6T×7面接触钢丝绳，则其耐磨性能更好，寿命能比6×7钢丝绳延长1.5～3倍。

4 选择钢丝绳生产和验收标准

在订货合同中应注明钢丝绳生产和验收标准。目前应按国家标准《重要用途钢丝绳》（GB8918）和煤炭行业标准《煤矿重要用途钢丝绳验收技术条件》（MT716）订货和验收，在悬挂前必须按相关标准进行悬挂前试验，试验合格方可悬挂使用。

5 选择钢丝绳结构

钢丝绳结构类型众多，可根据钢丝绳的用途合理选择。应尽量选择线接触、面接触、三角股等优质结构钢丝绳。

过去凿井提升悬挂常用的6×19、6×37、18×19、6×24等结构钢丝绳由于结构和使用性能较差，不能用于重要用途，施工单位不应再选择以上结构钢丝绳作为凿井提升和悬挂钢丝绳使用。

6×19钢丝绳可改为选择6×19S、6×19W、6×25Fi、6×26WS等结构钢丝绳，6×37钢丝绳可改为选择6×37S、6×36WS、6×41WS等结构钢丝绳。

6 选择钢丝绳的捻向

钢丝绳捻向分为左同向捻（SS）、右同向捻（ZZ）、左交互捻（SZ）、右交互捻（ZS）等。同向捻的钢丝绳较柔软，表面光滑，耐疲劳性能好，寿命较长。其缺点是易松散造成旋转和打结。交互捻钢丝绳虽然在性能上略差于同向捻钢丝绳，但因不易松散和旋转，所以凿井提升中常用交互捻钢丝绳。

在使用两根或其倍数的钢丝绳同时提升或悬吊时，可以选择左右不同的同向捻钢丝绳对称布置，既可以抵消钢丝绳的旋转，又能延长钢丝绳使用寿命。如吊盘提升钢丝绳、多绳摩擦提升钢丝绳等。

单绳缠绕提升机滚筒中钢丝绳缠绕方向为左缠绕时，采用左捻绳；缠绕方向为右缠绕时，采用右捻绳。双滚筒提升时，两根钢丝绳必须采用同一捻向。特别是双罐笼提升，若采用不同捻向的钢丝绳，可能造成两个罐笼在运行中交错时过于接近，有碰撞的危险，严重影响提升安全。

一般情况下，右滚筒右端固定，上方出绳；左滚筒左端固定，下方出绳。绳在滚筒上缠绕方向均为右缠绕，因此应选用右捻钢丝绳。

7 根据钢丝之间接触状态选择钢丝绳

钢丝绳股内相邻层钢丝之间的接触状态有点接触、线接触和面接触三种。

点接触钢丝绳股内各层钢丝的捻距不同，互相交叉，各交叉点上的钢丝之间呈点接触，故接触应力高，且有二次弯曲应力作用。其抗弯曲疲劳性能较差，使用寿命短。18×7、6×19、6×7、6×37等结构钢丝绳均为点接触钢丝绳。

线接触钢丝绳股内各层钢丝在全长上平行捻制，外层钢丝位于里层各钢丝之间形成的沟槽内，与之呈线接触。其接触应力低，抗弯曲疲劳性能好，结构紧凑，金属断面利用系数高，使用寿命平均比点接触绳高l～2倍。目前常见的有6×19S、6×19W、6×31WS、6×36WS、6×21Fi、6×25Fi等。

面接触钢丝绳股内钢丝形状经特殊挤压方式或拉丝方式成形，相互之间呈面接触。其优点是不容易发生断丝、抗腐蚀性和耐磨性均好。但挠性较差，不宜安装在滚筒和天轮直径较小或围抱角较大的场合。目前常见的有6T×7等。

由上可知，凿井提升钢丝绳应优先选用线接触或面接触钢丝绳。

8 选择钢丝绳公称强度

常用钢丝绳中钢丝的公称强度为1570MPa、1670MPa、1770MPa、1870MPa、1960MPa等。有的钢丝绳中含有两种相邻强度等级的钢丝，则以其中较低强度等级标称钢丝绳公称强度。

钢丝的公称抗拉强度和其韧性相互制约，选用高强度的钢丝，可以缩小钢丝绳直径，但钢丝绳的韧性随之下降，容易产生断丝。若选用低强度等级的钢丝，其韧性较好，但在一定公称直径下钢丝绳破断拉力降低，耐磨性能下降，容易磨损。

凿井提升一般应采用1570～1770MPa的强度等级。在满足总破断拉力和安全系数的条件下，宜选择较低公称强度的钢丝绳。

例如：某施工单位公称强度为1770MPa钢丝绳送试验室进行悬挂前试验，因部分钢丝抗拉强度较低，不符合1770MPa级别钢丝绳的要求。但其反复弯曲和扭转性能良好，若按1670MPa级别钢丝绳判定，则试验结果合格，表明其质量很好，可以按照1670MPa级别钢丝绳悬挂使用。

9 选择钢丝绳的表面状态和韧性

钢丝绳表面状态分为光面、B类镀锌、AB类镀锌、A类镀锌等。其韧性是光面和B类镀锌最好，AB类镀锌次之，A类镀锌最差。

光面钢丝绳不论提人或提物，均应满足GBT8918中光面钢丝绳韧性指标；镀锌钢丝绳不论提人或提物，均应满足GBT8918中AB类镀锌钢丝绳韧性指标，不能选择A类镀锌钢丝绳。

由于镀锌钢丝绳具有良好的防腐能力，在矿井淋水较大和有腐蚀介质的矿井施工中，宜选用镀锌钢丝绳。在订货合同中一定要注明镀锌种类，曾有施工单位订购提人用镀锌钢丝绳，合同中未注明镀锌类别，生产厂家按A类镀锌钢丝绳生产和发货，试验室按AB类镀锌绳进行验收试验不合格，施工单位无法用于人员提升。

10 选择钢丝绳绳芯

钢丝绳绳芯有纤维芯（FC）和金属芯（IWR和IWS）等，纤维芯起储油和“衬垫”作用，以使钢丝绳具有柔软性，在吸收作用于钢丝绳的张力和接触压力的同时，还能充分含油，使钢丝绳在长期使用中得到必要的润滑，减轻摩擦，提高使用寿命。凿井提升钢丝绳多选用纤维芯钢丝绳。

金属芯钢丝绳可以在较高温度下工作，耐重压，与相同直径的纤维芯钢丝绳相比，总破断拉力大。但钢丝绳太硬不易弯曲，绳芯不能起到储油作用。

11 钢丝绳直径的选择

在同等公称强度下钢丝绳总破断拉力与其直径成正比，因此钢丝绳直径的选择应满足提升安全系数要求。凿井提升机滚筒和天轮及其绳槽应与选用的钢丝绳直径相匹配，并满足《煤矿安全规程》关于滚筒和天轮最小直径与钢丝绳直径比值的要求。

12 钢丝绳中钢丝直径的选择

在钢丝绳直径相同的情况下，绳股中的钢丝数愈多，钢丝的直径愈细，钢丝绳柔软性能也就愈好。但细钢丝捻制的绳没有较粗钢丝捻制的钢丝绳耐磨损。当滚筒和天轮直径较小时，应选择丝径较细的钢丝绳，并满足《煤矿安全规程》关于天轮直径或滚筒上绕绳部分最小直径与钢丝绳中最粗钢丝的直径比值的要求。

斜井提升应采用耐磨的粗丝径钢丝绳。也可以采用外层钢丝粗，而内层钢丝较细的西鲁（seale）绳，既耐磨，又可以提高柔软性能。

13 结束语

我国矿山立井井深很多已超过1000m。随着井筒深度的增加，对凿井钢丝绳性能的要求更高。选择强度高、韧性好、结构优异的钢丝绳，已经成为满足凿井提升要求，保证提升安全的必然选择。

TD532

A

1004-7344（2016）26-0195-02

2016-9-1

秦晓光（1961-），男，安徽淮南人，高级工程师，安徽理工大学工程硕士，中煤矿山建设集团工程技术部副部长兼技术中心副主任。