暗斜井绞车跑车事故中钢丝绳断绳原因分析

2021-07-28钱龙

机械管理开发 2021年6期

钱龙

（晋能控股煤业集团云岗矿，山西大同 037007）

引言

2020年10月15日，山西省大同市某煤矿暗斜井绞车发生一起较大运输事故，造成多人重伤。事故煤矿使用淘汰的JTKB-1.0×0.8W型绞车，配套使用6×19S+FCΦ18.5 mm型钢丝绳，事故发生时，实际一次串7车刮板输送机的槽板，共计114块重106.59 kN，矿车通过变坡点时，钢丝绳受到较大冲击力作用，导致钢丝绳断裂，矿车跑车后将多人撞击受伤。

1 物证分析

检验机构对事故钢丝绳进行了实验室物证分析。截取了断口靠滚筒端共计2.9 m的钢丝绳做性能试验。根据M717-1997的要求，在取样钢丝绳离开断口位置1.8 m处向滚筒端又截取了500 mm做性能试验，其相对位置如图1所示。

图1 试样钢丝绳尺寸

在对事故后取样钢丝绳的拆股过程中发现，在断口150 mm范围内，出现铁锈掉落、钢丝上无油、锈蚀严重问题；纤维绳芯已严重腐蚀、里面无油。有3根钢丝已经锈断，23根钢丝有磨损，10根钢丝有弯曲变形[1-2]。

2 钢丝绳安全系数校验

2.1 同型号的新钢丝绳的安全系数K1的验算

式中：Q破为新钢丝绳破断拉力总和，取208 kN；m车为单个矿车自重，540 kg；m连为6个三环链、13个插销的质量，取99 kg（环链10 kg，插销3 kg）；m为单块槽板质量，取60 kg；n为槽板数量，取114块（112块+2块短板）；f1为矿车运行阻力系数，取0.01；f2为钢丝绳移动时的阻力系数，取0.2；θ为井筒倾角，取26°；g为重力加速度，取9.8 m/s2；P绳为钢丝绳理论质量，取1.39 kg/m；L为事故发生时钢丝绳放出长度，取55.3 m。将相应数值代入公式计算同型号的新钢丝绳的安全系数K1=4.62。

2.2 取样钢丝绳安全系数K2验算

式中：Q实为实测合格钢丝破断拉力总和，取119.104 kN。将相应数值代入公式计算取样钢丝绳安全系数得K2=2.64。

根据2016年版《煤矿安全规程》中第401条及第402条规定，使用中，专为升降物料用钢丝绳的安全系数小于5，钢丝绳的不合格钢丝断面积与钢丝总断面之比达到25%时，应更换；而实测钢丝绳的安全系数为2.64，不合格钢丝断面积与钢丝绳总断面积的比值为51.47%，判定：试样钢丝绳为不合格钢丝绳。

2.3 事故发生前提升绞车负荷能力验算

暗斜井绞车为JTKB-1.0×0.8W型矿用提升绞车，电机功率37 kW，绞车设计允许的最大静张力[Fjm]为20 kN，实际提升的静张力为：Fjm=（nm+nm车+m连）g（sinθ-f1cosθ）+P绳Lg（sinθ-f2cosθ）]=45 047 N。Fjm/[Fjm]=2.25。即超过提升绞车额定负荷2.25倍。暗斜井绞车提升7辆矿车装载114块槽板属于超挂、超负荷提升。

3 断裂钢丝绳相关参数分析

3.1 试样钢丝绳测试结果

专家组于在太原安全技术检测中心实验室对试样钢丝绳相关参数进行检验检测，合格钢丝破断拉力总和为119.104 kN。

3.2 试样钢丝绳拆股结果

专家组在检验机构对断口处钢丝绳进行了拆股分析，钢丝绳断点位置的三股钢丝中，10根钢丝有明显弯曲变形，是在断绳之前的提升运输过程中受到外力的损伤；变形的钢丝绳在提升运输过程中是局部的磨损，而不是均匀磨损。根据实测Φ1.5 mm钢丝的平均拉力为2.259 kN，在断口处的断丝根数为3根，严重磨损钢丝数为23根，严重磨损的钢丝的拉力取钢丝的平均拉力的一半，取11根，共计为14根，推断出锈断钢丝、严重磨损钢丝以及弯曲变形钢丝的破断拉力总和为Q损=31.626 kN。