矿井平衡用扁钢丝绳的选用、安装、使用与保养

张志会 杜金华

（1.山东黄金矿业（鑫汇）有限公司，山东 平度 266715；2.山东舒博特钢丝绳有限公司，山东 济南 250000）

1 概述

由四个圆形股一次合绳捻制形成的钢丝绳为子绳，用这样6条或8条子绳经手工编织而成的钢丝绳称为平衡用扁钢丝绳（简称扁钢丝绳）。

1.1 产品特点

（1）卓越的不旋转性能。扁钢丝绳由6条或8条左交互捻和右交互捻的子绳交替排列编织在一起，克服了圆股钢丝绳因存在旋转力矩产生的旋转性。

（2）自重大，平衡能力强，百米长度重量216～2250kg。

（3）使用寿命为圆股钢丝绳的2～3倍。

（4）良好的防腐性能。扁钢丝绳以镀锌状态交货，具有不旋转性强、运行稳定的特点，使防腐层得到很好的保护。

图1 各种钢绳的长度和旋转角度关系

1.2 扁钢丝绳用途及使用范围

广泛适用于竖井摩擦提升平衡绳。

1.3 品种规格及执行标准

扁钢丝绳具有以下品种规格：

执行标准：GB/T20119-2006《平衡用扁钢丝绳》。

1.4 扁钢丝绳代号的组成及其代表意义

扁钢丝绳的标记是代表扁钢丝绳的结构，同时体现了扁钢丝绳的主要特性。扁钢丝绳的标记是由文字、字母、数学等组成，每个符号都有特定的含义。

（1）镀锌类别

（2）扁钢丝绳子绳无绳芯，子绳中股绳可分为：

天然纤维芯（有机纤维芯、麻芯、棉芯）

合成纤维芯（人造纤维芯、尼龙、聚丙烯、聚乙烯等）

（3）扁钢丝绳中为6根或8根交互捻的子绳交替排列，代号组成中无捻法的标记。

1.5 扁钢丝绳的选用

合理地选用扁钢丝绳可以避免不必要的损失和降低投入。

（1）抗拉强度

扁钢丝绳最小破断拉力总和是指扁钢丝绳中所有钢丝的拉断力总和。标准中扁钢丝绳强度指公称抗拉强度。扁钢丝绳的公称抗拉强度级有：1370MPa、1470MPa、1570MPa。

（2）耐疲劳性

一根钢丝绳要有良好的耐疲劳性，钢丝必须有良好的耐疲劳性能。通过适当热处理的钢丝具有比原来更好的性能。耐疲劳性能还取决于结构设计，同一规格和结构的钢丝绳，钢丝较多的绳具有比钢丝少的绳更好的耐磨性，钢丝直径与寿命的关系如图2所示。

图2 钢丝直径与寿命的关系

（3）耐腐蚀性

耐腐蚀性能是扁钢丝绳在湿度大、易于锈蚀的环境下工作时，其抗腐蚀的能力。锈蚀不仅使扁钢丝绳的破断拉力降低，而且对其抗冲击性能的影响尤甚。我们把扁钢丝绳的锈蚀程度分为三等级：

Ⅰ级—锈蚀轻微。钢丝变黑，有锈皮或少量细小点蚀。

Ⅱ级—锈蚀较重。有较厚锈皮，点蚀出现麻坑。

Ⅲ级—锈蚀严重。点蚀发展成沟纹，外层钢丝松动。

锈蚀比断丝和磨损更加重要。因此，检查钢丝绳时，若发现锈蚀严重，已形成麻坑或发现股外层钢丝松动现象时，应考虑更换新绳。如镀锌不能有效防腐，可采用锌铝合金镀层，具有卓越的防腐性能。

（4）抗冲击性

冲击是一种外部作用力，可能破坏扁钢丝绳的横截面，或者是股，或者是钢丝。抗冲击性能就是表示扁钢丝绳或股或钢丝对外部作用的抵抗能力。当扁钢丝绳由于冲击而变形后，导致钢丝绳运行状态和轨迹发生变化，应及时更换钢丝绳。

（5）稳定性

稳定性通常是指扁钢丝绳的使用和工作性能。扁钢丝绳不但合绳时充分利用变形器消除子绳捻制应力，而且编织成绳后再次使用变形器消除绳内编织残余应力，使扁绳更加稳定。

（6）弯曲性

弯曲性是指钢丝绳弯曲成弧的难易程度。影响弯曲性能的首要因素是钢丝绳的规格，其次是绳股的结构、技术成份等。

（7）残余应力

残余应力是由于在钢丝绳的形成过程中，各种各样的变形引起的应力残余。扁钢丝绳都经过子绳和成绳后的适当处理，使绳中的残余应力降到最低。

（8）安全使用钢丝绳

安全使用钢丝绳在生产和生活中都具有非常实际的意义。钢丝绳在我们生产生活中都有应用的场合，安全使用钢丝绳可以降低不必要的损失。

扁钢丝绳引起的安全事故主要是纬绳的腐蚀、断裂，也包括附件如接头、拉扣等的脱落。用户使用扁钢丝绳防止事故的发生，必须作到以下几点：

① 使用的扁钢丝绳其最小破断拉力必须大于或等于工作所需要的强度。用户在选用时必须确保这一点。

② 定期检查扁钢丝绳。

定期检查扁钢丝绳外表面磨损程度和断丝情况，在钢丝绳一个捻距内断丝数目与钢丝总数之比达到10%时，要更换钢丝绳。

扁钢丝绳内部检查：扁钢丝绳外表难以发现断丝，需用长钉在两股中间撬开，如图3。

图3 扁钢丝绳内部检查

③ 当安装新扁钢丝绳时，必须在没有承载的情况下先运行一段时间，然后在确定的载荷下使用尾绳， 正确倒绳示意图，如图4。

图4 倒绳示意图

如铁轮包装，可在轮中心孔穿上轴将铁轮架起，使轮转动，向外拉绳，使绳图水平转动向外拉绳，防止绳扭曲。倒绳时将绳轮1和准备缠绕新绳的轮2都架好。两轮之间垫上木板，防止钢丝绳与地接触。上绳时必须缓慢而且小心。

卷绳时保证第一层紧密结合，因为第一层是卷取其他层钢丝绳的基础，只有第一层贴合紧密，方能在工字轮上卷出良好的钢绳。

④ 多层缠绕保证有足够的张力。这对于缠绕出良好的钢丝绳是十分必要的，如果不是这样，那么底下的钢丝绳比上面的松懈，将导致绳中出现难以估计的损伤，缠卷时的张力最好是钢绳破断拉力的1～2%。保证卷装紧密、平整的扁钢丝绳。

2 扁钢丝绳的结构

扁钢丝绳最显著的特点是由6条或8条子绳编织而成，子绳全为交互捻法。

2.1 扁钢丝绳的组成

扁钢丝绳由6条或8条子绳左交互捻与右交互捻交替排列，用纬绳在两侧交叉编织。子绳由四股圆股组成无绳芯，子绳股芯分为钢芯和纤维芯。

2.2 扁钢丝绳的尺寸测量

扁钢丝绳的尺寸为宽度和厚度的测量，测量宽度应包括纬绳，厚度包括纬绳横向穿过部位。

2.3 扁钢丝绳的弯曲刚度

扁钢丝绳的弯曲刚度也叫可绕性，它是表示钢丝绳柔软程度的物理量。扁钢丝绳的弯曲刚度会体现出较大差异。

2.4 钢丝绳的破断拉力与钢丝的破断拉力总和

钢丝破断拉力总和是指扁钢丝绳中所有钢丝的拉断力总和。钢丝绳中钢丝因捻制而使其强度降低就叫做捻制损失。但一般讨论钢丝绳的抗拉强度的损失，它是由于钢丝绳中拉伸、扭转、弯曲和应力集中的综合作用所造成的。

3 扁钢丝绳的安装

扁钢丝绳在多种场合的使用过程中，受到外界的磨损，腐蚀等等，到使用期限时，必须更换新绳。竖井平衡扁钢丝绳的更换，一般在矿井的井下作业，其安装方法分为以下几个步骤：

第一步：准备好安装扁钢丝绳的适用工具，将新绳放入罐笼运到下井进口。

第二步：将新扁绳吊起放在运输车辆上，拉出一段扁钢丝绳准备与下井口处的罐笼或箕斗下方的桃型环进行悬挂连接。

第三步：切割连接在罐笼、箕斗上的旧尾绳，拆除板卡。

第四步：按规定数量的板卡，将新扁钢丝绳固定到罐笼或箕斗上。

第五步：悬挂新绳回收旧绳。

第六步：连接新扁钢绳另一绳头，操作方法同步骤三、四。

注意：平衡用扁钢丝绳的长度，应能满足罐笼或箕斗过卷，或在提升容器下部吊运长材料或长设备的需要。扁钢丝绳不得被水淹，也不许有托绳现象。

4 扁钢丝绳的使用与操作

扁钢丝绳是一种结构消耗品，正确和良好的使用操作会延长扁钢丝绳的使用时间，降低生产成本。在使用前，要作好扁钢丝绳的检查工作，对存在问题的绳根据其状况，选择是否继续使用。

（1）使用时避免突然的冲击和承载，保持操作平稳；

（2）定期补油，防止扁钢丝绳工作在无油状态；

（3）定期检验扁钢丝绳的使用情况，对发现问题的扁钢丝绳根据其状况进行相应处理；

（4）定期检验扁钢丝绳相关设备和设施的使用情况，对有可能影响到扁钢丝绳使用寿命的设施和设备进行更换，或者采取方式将这种损害降低到最小程度。

（5）扁钢丝绳和其附件的连接处是最有可能导致扁钢丝绳失效的地方。在装配时必须按照相应的操作规范进行。

5 扁钢丝绳故障分析与排除

平衡扁钢丝绳在使用过程中或多或少会发生损伤及损耗，在某些情况下，扁钢丝绳通过维护、维修，仍然可以延长使用寿命，以下是一些操作破坏的典型情况：

5.1 平衡扁钢丝绳常见的应力集中“S弯状”

形成原因：

（1）在悬挂或安装时，因操作配合不当导致扁钢丝绳某处的余积过多，或卡在某处急拉硬拽，而造成扁钢丝绳的应力集中，弯曲成S状态。

（2）扁钢丝绳正常升降运行时，在某一点处经常碰撞而造成的弯力集中点。

（3）因紧急停车导致平衡扁绳在井筒内垂直升降的贯性而反复叠落在下井筒中的防护梁上，形成的折叠形的多个S弯曲状。

避免与排除方法：

在悬挂或安装时人和机械要熟练配合，针对扁绳运行时的碰撞规律，加强维护井筒中的设施，杜绝紧急停车现象。

5.2 平衡扁钢丝绳的扭结现象

形成原因：主要是绞车在全速运行提升时突然紧急停车，造成平衡扁钢丝绳在下部的尾绳环处，因垂直的贯性运动，导致扁钢丝绳反滚扭转一周，造成扁绳扭结现象的发生。

避免与排除方法：杜绝绞车重载时紧急停车，加强绞车电器的检修与维护，及时检查悬挂的尾绳状态。

上述失效情况的主要原因在于扁钢丝绳的使用不当，用户在使用中要避免这些缺陷的发生。

5.3 关键破坏点

检查扁钢丝绳时要注意几个关键破坏点，见图5。

5.4 拖绳生锈

主井井底保持清洁，如掉其他杂物及时清理，以防拖绳；井底积水及时排放，以防浮力导致的扁绳扭结或扁绳过水锈蚀。

5.5 扁钢丝绳互碰

扁钢丝绳U型弯底部，两条或多条扁绳不应一样长度，应适当错开一定的距离，减少停车后相互碰。

图5 扁钢丝绳关键破坏点

6 钢丝绳的保养和维护

（1）定期和随时对附件及扁钢丝绳组件进行检查，如发现有破损现象应及时更换。

（2）使用中应确保附件转动灵活，如发现转动发涩、旷动或有异常声响，应及时向附件加注润滑脂或采取其它有效措施。

（3）检查扁钢丝绳应着重观察断丝、磨损、扭结、锈蚀等情况，尤其距离扁钢丝绳绳头25～35m之间，此段距离的钢丝绳更易发生锈蚀、断丝。对某些磨损、断丝较为严重但尚未超标的位置，要做上记号，以便重点检查。