鄒利祥

摘要：礦山安全最大的威脅之一是提升系統(tǒng)出現(xiàn)斷繩事故，導(dǎo)致墜罐事故發(fā)生。事故后果非常嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致人員傷亡或井筒設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。近年來礦山提升系統(tǒng)鋼絲繩斷裂事故時(shí)有發(fā)生，其中斷繩事故時(shí)有發(fā)生，主要原因是鋼絲繩選用不合理及主要設(shè)備維護(hù)、檢查、保養(yǎng)不到位造成，本文主要按GB16423-2020<< 金屬非金屬礦山安全規(guī)程 >> 國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定從鋼絲繩安全系數(shù)方面具體分析，應(yīng)用相關(guān)定理，公式結(jié)合物理方面知識(shí)校驗(yàn)使用鋼絲繩是否符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：豎井提升重要鋼絲繩安全系數(shù)計(jì)算方法研討

2020 年 10 月 11 日國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》（CB16423-2006），是金屬非金屬礦山安全生產(chǎn)的技術(shù)基礎(chǔ)，是各級(jí)安全監(jiān)管部門依法監(jiān)管的技術(shù)準(zhǔn)則，有關(guān)具體數(shù)量要求部分全部為國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。 2021 年 9 月 1 日實(shí)施。其中井下豎井提升鋼絲繩和連接裝置部分提出以下規(guī)定：

6.4.6.2 提升鋼絲繩，懸掛時(shí)的安全系數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定： 單繩纏繞式提升鋼絲繩：

——專作升降人員用的，不小于 9.0;

——升降人員和物料用的，升降人員時(shí)不小于 9.0，升降物料時(shí)不小于 7.5;

——專作升降物料用的，不小于 6.5。多繩摩擦提升鋼絲繩：

——升降人員用的，不小于 8.0;

——升降人員和物料用的，升降人員時(shí)不小于 8.0，升降物料時(shí)不小于 7.5;

——升降物料用的，不小于 7.0;

——平衡尾繩，不小于 7.0。

其中井下豎井提升提升裝置部分提出以下規(guī)定：

6.4.8.2摩擦輪式提升機(jī)的卷筒和天輪與鋼絲繩直徑比值應(yīng)符合下列規(guī)定：

——塔式提升機(jī)的摩擦輪直徑：導(dǎo)向輪時(shí)不小于 100，無導(dǎo)向輪時(shí)不小于 80;

——落地安裝的摩擦輪式提升裝置的主導(dǎo)輪和天輪不小于 100;

--- 塔式提升機(jī)的導(dǎo)向輪直徑：不小于 80;

6.4.8.1 纏繞式式提升機(jī)的卷筒和天輪與鋼絲繩直徑比值應(yīng)符合下列規(guī)定：

——用作豎井、斜井和鑿井提升的、不小于 60

——排土場的提升或運(yùn)輸裝置的卷筒和導(dǎo)向輪，不小于 50;

——懸掛吊盤、吊泵、管道用絞車的卷筒和天輪，鑿井時(shí)運(yùn)料用絞車的卷筒，不小于 20;

以上兩項(xiàng)規(guī)定是井下提升設(shè)備初裝階段對(duì)提升機(jī)鋼絲繩選用提出的國家強(qiáng)制要求，必須按兩項(xiàng)符合規(guī)定選用安裝，其中有關(guān)繩徑比主要考慮鋼絲繩在卷筒，天輪，導(dǎo)向輪上的彎曲疲勞要求，依據(jù)使用設(shè)備按要求選用即可。本文主要分析鋼絲繩安全系數(shù)計(jì)算校核。下面以實(shí)例分析豎井單繩纏繞式提升機(jī)和斜井單繩纏繞式提升用鋼絲繩安全系數(shù)是否符合安規(guī)要求。

豎井提升鋼絲繩安全系數(shù)及徑繩比校核計(jì)算需符合以下計(jì)算公式：

1.1.1豎井介紹及基本參數(shù)：我公司一分礦盲豎井提升設(shè)備為單繩纏繞

式雙卷筒提升機(jī)（中信重工 JTK-2.5×1.3/11.5），于 2004 年建成投運(yùn)。井深 500 米鋼絲繩使用鞍鋼鋼繩有限公司線接觸鋼絲繩型號(hào) 6×26ws+NF.鋼絲繩直徑 432. 每米重 3.92kf，鋼絲繩破斷拉力之和 787.4KN。豎井管道使用鋼木復(fù)合管道。罐籠自重及楔形繩環(huán)（連接裝置）重 3120kf. 配重 6.0 噸。

1.1.2提人狀態(tài)時(shí)鋼絲繩安全系數(shù)，按設(shè)定最多提人數(shù) 9 人，每人平均體重 70kf 估算。將參數(shù)代人公式計(jì)算：

0q=787.4KN 鋼絲繩破斷拉力之和（鋼絲繩檢驗(yàn)報(bào)告獲?。?M 人鋼絲繩安全系數(shù)

C=3120kf 罐籠自重及楔形繩環(huán)質(zhì)量N=9 最多每次乘坐人數(shù)

C0=70kf 平均每人質(zhì)重

L=530 米 豎井最大提升深度與井口至天輪高度之和P=3.92kf （ 檢驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)計(jì)算或?qū)崪y）

C=9.8N/kf 重力常數(shù)

1.1.3提物狀態(tài)時(shí)鋼絲繩安全系數(shù)，按實(shí)際三層罐籠提三礦車礦計(jì)算， 礦車容積為 0.66 立方米，每車礦石及礦車質(zhì)量和 1800kf 估算。將參數(shù)代人公式計(jì)算：

N=3 提升礦車數(shù)量

C0=1800kf 每車礦車質(zhì)量和礦石質(zhì)量之和

結(jié)論：該豎井鋼絲繩提人狀態(tài)和提人狀態(tài)時(shí)鋼絲繩安全系數(shù)符合CB16423-2020< 金屬非金屬礦山安全規(guī)程 33 第 6.3.4.3 條規(guī)定。

1.1.3 鋼絲繩直徑與卷筒直徑的正確搭配。卷筒和天輪的直徑對(duì)鋼絲繩的使用壽命有直接影響，因?yàn)榫硗不蛱燧喌闹睆教?，鋼絲繩直徑大在 卷筒和天輪處的彎曲度就會(huì)很大，在提升機(jī)工作過程中，鋼絲繩會(huì)反復(fù)受 到這種大幅度的彎曲拉伸作用，損壞也就很快，因而 CB16423-2006<< 金屬非金屬礦山安全規(guī)程 33 第 6.3.5.1 條對(duì)提升機(jī)徑繩徑比有明確規(guī)定，比值選取過小鋼絲繩彎曲度大容易疲勞出現(xiàn)斷絲，從經(jīng)濟(jì)方面考慮也會(huì)增加投人，比值選取過大說明繩直徑越小容易出現(xiàn)斷繩事故。所以正確選用徑繩比非常重要，一般不要隨意更改設(shè)計(jì)選用鋼絲繩直徑。下面是我公司一分礦豎井提升機(jī)鋼絲繩經(jīng)繩比校驗(yàn)計(jì)算，卷筒直徑 2.5 米，鋼絲繩型號(hào)6×26ws+NF. 鋼絲繩直徑 432，由公式計(jì)算得：

結(jié)論：該豎井提升機(jī)鋼絲繩選用符合 CB16423-2020<< 金屬非金屬礦山安全規(guī)程 33 第 6.3.5.1 條規(guī)定。

結(jié)束語：礦山企業(yè)豎井提升系統(tǒng)是礦山主要運(yùn)輸系統(tǒng)，必須高度重視設(shè)備管理，提升系統(tǒng)鋼絲繩安全系數(shù)必須達(dá)到國家安規(guī)規(guī)定要求以上，提 升設(shè)備安裝以前需依據(jù)提升要求重量及選用鋼絲繩規(guī)格測算安全系數(shù)，由于設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)鋼絲繩在豎井上下移動(dòng)測算時(shí)必須考慮鋼絲繩在豎井一側(cè)時(shí)重量，一般提物重量是配重側(cè)重量減去提物容器重量的兩倍重量。當(dāng)提升超正常重量時(shí)可增加配重重量來實(shí)現(xiàn)，在這種情況是要考慮三個(gè)因素，一 是提升機(jī)械及電氣設(shè)備在提升機(jī)卷筒上輸出的最大轉(zhuǎn)矩力大于提升重量， 二是鋼絲繩的安全系數(shù)，三是提升加速階段加速度值要小，加速度加速力 由提升速度與提升重量參考牛頓第二定律計(jì)算。要求鋼絲繩最小破斷拉力必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于加速力與提升重量之和。提升機(jī)正常運(yùn)行時(shí)加速階段由于產(chǎn)生加速力，使鋼絲繩受力加大受力之和為提升重量，加鋼絲繩重量和加速力三者之和，因此要求豎井提升機(jī)加速度不超過 0.75 米每秒。本文主要分析靜態(tài)狀態(tài)下懸掛時(shí)鋼絲繩安全系數(shù)。動(dòng)態(tài)狀況下鋼絲繩安全系數(shù)目前沒有具體要求。但可以依據(jù)提升階段加速度數(shù)值進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，此時(shí)鋼絲繩重量需使用運(yùn)行時(shí)間變量用積分計(jì)算，最終動(dòng)態(tài)安全系數(shù)是一個(gè)以運(yùn)行時(shí)間作為變量的函數(shù)值依據(jù)運(yùn)行時(shí)間變化的變量。因此豎井提升鋼絲繩安全系數(shù)不僅要考慮靜態(tài)狀況下鋼絲繩安全系數(shù)，還要綜合考慮加速階段加速力數(shù)值?？傊V山提升設(shè)備安全管理要電氣，機(jī)械各方面技術(shù)管理到位， 加強(qiáng)日常檢查維護(hù)保養(yǎng)工作，不論各個(gè)環(huán)節(jié)必須達(dá)到國家安全管理規(guī)程要求。才能避免安全事故發(fā)生。

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