趙帥

【摘 要】本文分析了礦井鋼絲繩的性能、類型、損傷的類型以及防護(hù)的相關(guān)措施，希望能夠?qū)ψx者提供一些借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】井下；鋼絲繩；性能；類型；損傷；防護(hù)

一、前言

煤礦多為井下作業(yè)，鋼絲繩是常見(jiàn)的作業(yè)設(shè)備，對(duì)于作業(yè)的安全性起到非常重要的作用。

二、礦井鋼絲繩的性能

通常，首先將多根鋼絲股線形成為股線，然后由芯股線周圍的股線（多于6股）形成股線。芯材為劍麻或合成纖維，密封藥芯鋼絲繩為芯線。指向左側(cè)和右側(cè)。股線向與股線中的鋼股線相同的方向扭曲。他們被稱為（同一方向）股，反之亦然。平滑的雙絞鋼絲繩比反向雙絞鋼絲繩柔軟，表面光滑，與鋼絲繩槽的接觸面積大。然而，它具有更大的韌性，不允許沒(méi)有坦克的情況下工作。有兩種光澤和鍍鋅鋼絲。鍍鋅鋼可以防止腐蝕，但價(jià)格更高。早在19世紀(jì)初，歐洲的鋼絲繩的使用和制造就發(fā)展得更快。除了大麻繩索和鐵鏈之外，鐵絲繩用于礦山。1834年，德國(guó)首先在礦井中試用鋼絲繩。起重鋼絲繩的直徑一般為12.7-65mm。最厚的鋼絲繩是直徑90毫米的鋼絲繩，用于德國(guó)的單繩摩擦提升裝置。隨著礦井深度的不斷增加，鋼絲繩正朝著緊湊和高強(qiáng)度的方向發(fā)展。同時(shí)，它也在尋求用輕質(zhì)高強(qiáng)度塑料繩來(lái)取代鋼絲繩。例如，美國(guó)礦業(yè)局在20世紀(jì)80年代末測(cè)試了凱夫拉爾繩索。它用于深井升級(jí)。與同等直徑的鋼絲繩相比，凱夫拉爾鋼絲繩的強(qiáng)度約為后者的80%，但其重量?jī)H為后者的20%，可增加一次升力量。

三、鋼絲繩的類型

（一）圓股鋼絲繩

最通用的鋼絲繩，繩股內(nèi)各層之間有點(diǎn)、線、面三種接觸形式。點(diǎn)接觸鋼絲繩的股內(nèi)鋼絲直徑相同，各層鋼絲捻角相等，捻距不等。這種鋼絲繩的絲間接觸應(yīng)力大。使用壽命較短。線接觸鋼絲繩的役內(nèi)各層鋼絲相互平行，捻距相等。線接觸鋼絲繩比點(diǎn)接觸鋼絲繩的結(jié)構(gòu)緊密，接觸面積稍大，使用壽命較長(zhǎng)。面接觸鋼絲繩與前者相比，優(yōu)點(diǎn)是表自光滑，抗蝕性與耐磨性均好，承載能力大；缺點(diǎn)是澆性較差。圓股鋼絲繩還有兩層股或多層股的，各層股捻向相反。當(dāng)繩端承受載荷時(shí)，自轉(zhuǎn)性很小，通常稱為不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。

（二）異型股鋼絲繩

一般多用三角股鋼絲繩，其繩股的斷面近似三角形。它具有支撐表面積大，金屬斷面系數(shù)大，外層鋼絲較粗，抗磨損性能較好，使用壽命較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

（三）密封型鋼絲繩

繩芯為幾層捻制的普通鋼絲，外層由多層異型鋼絲捻成。它與圓股、異型股型絲繩相比，優(yōu)點(diǎn)是繩的金屬斷面系數(shù)和支撐面積大，耐擠壓性能強(qiáng)，耐磨蝕性好。拉伸變形?。蝗秉c(diǎn)是撓性差。

四、機(jī)械損傷的分析

（一）磨損

根據(jù)磨損機(jī)理可分為以下幾種：鋼絲繩在使用過(guò)程中其外表面與鋼絲繩，地板，擋土裝置等物體表面接觸而引起的物體外部磨損，鋼絲繩截面減小，鋼絲繩的外表面會(huì)變平，鋼絲繩的斷裂載荷會(huì)減小。在實(shí)際現(xiàn)象中，有一周磨損，全周磨損，一周磨損比整周磨損更差，在全長(zhǎng)范圍內(nèi)盡可能均勻磨損，即整周穿。

由于振動(dòng)，碰撞引起的鋼絲繩表面變形并磨損。這是一種局部磨損現(xiàn)象。例如，滾筒表面的鋼絲繩被其他物體擊中，鋼絲繩扭曲打結(jié)，或者由于咬住繩索，會(huì)使鋼絲繩產(chǎn)生變形磨損。這種類型的變形磨損通過(guò)局部擠壓而變形。鋼絲橫截面在擠壓的兩側(cè)形成翅片形狀。從外面看，導(dǎo)線的寬度會(huì)擴(kuò)大。盡管鋼絲繩的橫截面積并未減小很多，但局部擠壓的鋼絲卻沒(méi)有。表面材料硬化，很容易斷開(kāi)電線。長(zhǎng)期以來(lái)，突出部件的變形經(jīng)常會(huì)磨損，外部的電線也容易斷裂電線。

另外，內(nèi)部磨損因素不容忽視。鋼絲繩穿過(guò)滾筒或滑輪的所有人員都裝在鋼絲繩的一側(cè)。每根小鋼絲的曲率半徑不能完全相同。同時(shí)，由于鋼絲繩彎曲，鋼絲繩內(nèi)部的每根細(xì)鋼絲會(huì)產(chǎn)生相互作用力并產(chǎn)生滑動(dòng)。此時(shí)，股線與股線之間的接觸應(yīng)力增加，并且相鄰股線之間的局部鋼絲將具有局部壓痕。當(dāng)環(huán)路被反復(fù)拉伸和彎曲時(shí)，應(yīng)力集中在深袋中并被破壞。

（二）疲勞

在使用過(guò)程中，鋼絲繩主要承受彎曲，拉扯，扭曲，振動(dòng)疲勞和過(guò)載引起的彈性變形。鋼絲繩反復(fù)纏繞在滑輪或卷軸上，多次彎曲，容易使鋼絲疲勞，韌性下降，最終導(dǎo)致斷絲。疲勞斷絲出現(xiàn)在股線彎曲嚴(yán)重一側(cè)的外部鋼絲上。正常情況下，斷絲停電意味著鋼絲繩已經(jīng)接近其使用的終點(diǎn)。試驗(yàn)表明，鋼絲繩的彎曲疲勞壽命與D/d比（卷筒直徑D與鋼絲繩直徑d之比），安全系數(shù)以及鋼的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)鋼絲繩。在繩索的起動(dòng)和制動(dòng)開(kāi)始時(shí)，變化的拉伸應(yīng)力和頻繁的變形和振動(dòng)也是疲勞的原因。

過(guò)載：除了靜載荷如負(fù)載和自重之外，鋼絲繩在工作時(shí)也受到加速度和沖擊的動(dòng)態(tài)負(fù)載。當(dāng)鋼絲繩隨著載荷增加而具有輕微的伸長(zhǎng)量時(shí)，當(dāng)載荷超過(guò)鋼絲繩時(shí)鋼絲繩可能會(huì)斷裂。即使超載鋼絲繩不會(huì)造成斷裂事故，安全系數(shù)也會(huì)大大降低，使用壽命也會(huì)大大縮短。

（三）外傷

小鋼絲繩傷害只不過(guò)是滑輪上的一個(gè)滑槽。滾筒上的擋板由礦車鋪開(kāi)。結(jié)果，鋼絲繩由于局部軋制而經(jīng)常報(bào)廢。而且，鋼絲繩扭結(jié)也是一個(gè)重要的破壞因素。鋼絲繩是自轉(zhuǎn)的，特別是新的鋼絲繩。當(dāng)它們安裝好后，就會(huì)施加張力而不會(huì)打破繩索，經(jīng)常會(huì)引起扭結(jié)。扭結(jié)的方向與鋼絲繩的方向相同，稱為正扭結(jié)，反之亦然。鋼絲繩彎曲后，承受多次載荷，并且芯部也有部分暴露。一般來(lái)說(shuō)，沒(méi)有斷絲現(xiàn)象。然而，測(cè)試表明鋼絲繩的強(qiáng)度將在扭結(jié)損壞后顯著降低。正扭結(jié)強(qiáng)度僅為原強(qiáng)度的60%～80%，負(fù)扭結(jié)強(qiáng)度不足原強(qiáng)度的50%。在嚴(yán)重的情況下，強(qiáng)度降低到原來(lái)的10%至20%。

五、降低鋼絲繩損傷的有效措施

（一）磨損損傷

（1）為避免單周期磨損，我們定期將絞車鋼絲繩如大卷?yè)P(yáng)機(jī)等四分之一扭轉(zhuǎn)，以使其均勻磨損；

（2）傾斜軸拖輪由鑄鐵改為聚氨酯拖輪，以減少鋼絲繩的剛性磨損；

（3）盡量避免鋼絲繩纏繞在滾筒上，遭受其他沖擊；

（4）根據(jù)具體情況，正確選擇鋼絲繩結(jié)構(gòu)模型。為了防止內(nèi)部磨損，我們大多數(shù)礦山的鋼絲繩被鋼絲繩接觸鋼絲繩取代，點(diǎn)接觸的類型被放棄。對(duì)于特殊的地方，我們正在考慮使用表面接觸鋼絲繩。

（二）疲勞

（1）在條件允許的情況下，盡可能增大鼓輪和皮帶輪的直徑。在提升傾斜通道的情況下，卷筒直徑不能增大時(shí)，阻繩裝置和拉繩裝置的滾輪直徑增大，合理選擇鋼絲繩的直徑和卷筒的直徑；

（2）布置滑輪時(shí)，應(yīng)盡可能避免鋼絲繩反向彎曲。經(jīng)驗(yàn)表明，反向彎曲損傷約為同方向彎曲的2倍左右，特別是不能用傾斜主干提升鋼絲繩通過(guò)滑輪調(diào)整汽車；

（3）盡可能選用結(jié)構(gòu)良好的鋼絲繩，如WS，TX等鋼絲繩

（三）外傷

（1）嚴(yán)格操作規(guī)程，強(qiáng)化操作人員崗位責(zé)任，堅(jiān)持事故追究制度；

（2）完善設(shè)施的防護(hù)能力，如加高護(hù)繩板，設(shè)置排繩器；

（3）新掛設(shè)的鋼絲繩在其自由端設(shè)置旋轉(zhuǎn)裝置，以達(dá)到“破勁”的效果；

（4）特殊的場(chǎng)合，研究采用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。

六、鋼絲繩的檢查與維護(hù)

1.吊繩必須每天檢查一次，速度為0.3米/秒。平衡繩應(yīng)至少每周檢查一次。對(duì)于易損壞，破損或生銹的繩索，應(yīng)停止詳細(xì)檢查。應(yīng)檢查斷絲的突出部分。截?cái)?。檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)記錄在鋼絲繩檢驗(yàn)記錄簿中；

2.每個(gè)季度應(yīng)檢查帶有桃環(huán)附件的電梯繩索，以便打開(kāi)繩索卡；

3.吊裝鋼絲繩如果受到罐頭或突然停止等劇烈拉伸，必須立即停止并檢查。當(dāng)鋼絲繩纏繞成多層時(shí)，必須從下層到上層的臨界區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)化檢查，繩索每季度轉(zhuǎn)1/4圈；

4.提升鋼絲繩檢查方法一般采用眼睛觀察和手卷盤(pán)檢查。但是，它不能檢查繩索內(nèi)部的斷絲。因此，應(yīng)使用鋼絲繩檢測(cè)器等進(jìn)行檢查。

七、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我們要提高對(duì)礦井鋼絲繩的機(jī)械損傷的預(yù)防和維護(hù)，保證鋼絲繩的運(yùn)行安全。

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