矿井提升系统钢丝绳的选择与正确使用

矿井提升系统钢丝绳的选择与正确使用

赵斌卫

赵斌卫发西矿业集团公司宜兴煤业山西孝义032300

摘要介绍矿井提升系统各类钢丝绳的选择和计算方法及选择使用的一些注意事项。

关键词矿井提升钢丝绳选择计算

在煤矿生产和建设中，提升系统钢丝绳作为提升设备的一个重要组成部分，是矿井提升的关键承载构件，正确合理地选择和使用钢丝绳是确保矿井安全的重要前提之一。选择正确，则安全耐用，反之，使用寿命短，甚至会出现重大事故。

一、矿用钢丝绳的结构和用途

表1

二、提升钢丝绳最大静张力的计算选择

提升钢丝绳在正常工作中，除受到静张力的作用外，其内部还受到弯曲应力、扭转应力、接触应力等力的作用。多种复合应力的作用将大大降低钢丝绳寿命。另外，磨损腐蚀也是降低钢丝绳寿命、影响安全运行的因素。因此，提升绳的选择、验算按钢丝绳的最大静张力并考虑一定的安全系数进行。计算公式见表2。

表2

式中：Q—容器有效载荷（N），Qz—容器自重（N），P—主绳每米重力（N/m），Hc—钢丝绳悬垂高度（m），n—主绳根数，L—斜井天轮切点到装载位置的长度（m），—斜井倾角（度），f1—提升容器运动阻力系数0.01~0.015，f2—钢丝绳与底板和托辊间摩擦系数，全部支承在托辊上时取0.15~0.20，局部支承在托辊上时取0.25~0.40。

钢丝绳的实际安全系数为：m=Qd/Fj.m≥ma

式中：Qd—钢丝绳中所有钢丝绳的破断力总和（N）

Fj.m—钢丝绳所受最大静张力（N）

m—钢丝绳实际的安全系数

ma—《煤矿安全规程》规定的安全系数

三、提升钢丝绳直径的选择

确定钢丝绳的结构和最大静张力后，可以通过查表初步确定钢丝绳的直径。还应校核提升机滚筒、天轮（导向轮）的最小直径同钢丝绳直径之比，以及与钢丝绳中最粗钢丝直径之比，这两个比值必须满足《煤矿安全规程》规定。

四、罐道绳的选择原则

采用钢丝绳罐道时，应优先选用密封钢丝绳，罐道钢丝绳直径应不小于32mm，防撞绳直径应不小于40mm。每个提升容器（或平衡锤）设有四根罐道绳时，每一根罐道绳中点刚性系数应不小于500N/m，每100m钢丝绳张紧力应不小于1t，各钢丝绳罐道张力差应不小于5%，以免引起共振，内侧张紧力大，外侧张紧力小，防止两提升容器发生碰撞。一个提升容器只有两根罐道绳时，每根罐道绳的刚性系数不得小于1000N/m，而且张紧力要相等。

罐道绳最小刚性系数的计算公式：Kmin=4qg/Ln（1+a）

式中：Kmin—最小刚性系数；

q—钢丝绳的每米质量；

g—重力加速度；

Ln—自然对数；

a—钢丝绳重力与下端张紧力的比值；

五、尾绳的选择

尾绳应该与提升绳重量相匹配，优先选用扁钢丝绳，在采用圆尾绳时，选用多层股不旋转钢丝绳，并加装能够自由旋转的尾绳连接装置，以释放钢丝绳的扭转力矩。

六、提升钢丝绳选择使用的其它要求

选择钢丝绳时，应根据使用条件和钢丝绳的特点来考虑。提升钢丝绳多用同向捻绳，至于是左捻还是右捻，选择原则是绳的捻向与绳在卷筒上的缠绕螺旋线方向一致。单绳缠绕式提升机多为右螺旋缠绕，故应选右捻绳，目的是防止钢丝绳松捻；多绳摩擦式提升为了克服绳的旋转性给容器导向装置造成磨损，一般选左、右捻各一半。

此外，还应考虑如下因素：

1、在井筒淋水大，水的酸碱度较高或处于出风井中的提升钢丝绳，因腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳；

2、以磨损为主要损坏原因时，如斜井提升，采区上、下运输等，应选用外层钢丝较粗的钢丝绳；

3、以弯曲疲劳为主要损坏原因时，应优先选用线接触式或三角股钢丝绳，如摩擦轮提升；

4、用于高温和有明火的地方，如煤矿矸石山等，应选用金属绳芯钢丝绳。

七、选择和使用钢丝绳的几点误区

1、钢丝绳抗拉强度不是越高越好，这是因为强度高的钢丝绳，破断拉力较大，但柔韧性、扭转性差，容易疲劳、断丝。

2、在摩擦轮提升绳的使用中，并不是涂抹“增磨脂”就可以提高钢丝绳与摩擦轮衬垫之间的摩擦系数。实际上，“增磨脂”是相对于普通防锈油而言的，它的作用也主要是为了防锈，涂抹后的钢丝绳与衬垫间的摩擦系数比光绳的要低，所以在无淋水、干燥井筒中使用的钢丝绳是可以不涂增磨脂的。

3、在立井提升使用双滚筒单绳缠绕式提升机时，两根主提升绳必须采用同一捻向或不旋转钢丝绳，以防止由于提升容器扭转方向不同而造成碰撞事故。