秦曉光

（安徽理工大學(xué) 安徽淮南 232001 中煤礦山建設(shè)集團(tuán)工程技術(shù)部 安徽合肥 230601）

礦井鑿井鋼絲繩選型技術(shù)要求和應(yīng)注意的一些問題

秦曉光

（安徽理工大學(xué) 安徽淮南 232001 中煤礦山建設(shè)集團(tuán)工程技術(shù)部 安徽合肥 230601）

我國(guó)礦山立井井深很多已超過1000m，選擇強(qiáng)度高、韌性好、結(jié)構(gòu)優(yōu)異的鋼絲繩，已經(jīng)成為滿足鑿井提升要求，保證提升安全的必然選擇。本文根據(jù)在鋼絲繩選型和試驗(yàn)中積累的經(jīng)驗(yàn)，提出鑿井鋼絲繩選型技術(shù)要求和應(yīng)注意的一些問題，供礦井施工單位技術(shù)人員參考。

鑿井；鋼絲繩；技術(shù)要求

礦井鑿井提升和懸掛鋼絲繩的選型非常重要，合理選擇鋼絲繩可以延長(zhǎng)其使用壽命，保證使用安全。根據(jù)我們?cè)阡摻z繩選型和試驗(yàn)中的一些經(jīng)驗(yàn)，從以下幾方面提出鑿井鋼絲繩選型技術(shù)要求和應(yīng)注意的一些問題，供施工單位技術(shù)人員參考。

1 選擇鋼絲繩生產(chǎn)廠家

目前我國(guó)鋼絲繩生產(chǎn)廠家眾多，應(yīng)選擇具有良好信譽(yù)和技術(shù)能力的大廠，并加強(qiáng)到貨時(shí)的驗(yàn)收檢驗(yàn)。某市有眾多的小鋼絲繩廠，試驗(yàn)結(jié)果證明其產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，訂貨時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎選擇。

必須選擇具有礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志的鋼絲繩，礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志是確認(rèn)礦用產(chǎn)品符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)許生產(chǎn)單位出售和使用單位使用的憑證。

2 選擇重要用途鋼絲繩

鋼絲繩按用途和使用重要程度可分為重要用途鋼絲繩和一般用途鋼絲繩。鑿井鋼絲繩必須選擇重要用途鋼絲繩，并在訂貨合同中明確注明。

一般用途鋼絲繩只能用于一般起重等用途。驗(yàn)收試驗(yàn)中曾發(fā)現(xiàn)，部分使用單位未在鋼絲繩采購(gòu)合同中注明重要用途，生產(chǎn)廠家按一般用途鋼絲繩發(fā)貨，驗(yàn)收試驗(yàn)結(jié)果不符合《煤礦重要用途鋼絲繩驗(yàn)收技術(shù)條件》規(guī)定，被判定為不合格，不能懸掛。根據(jù)合同又無法退貨索賠，延誤工期，給礦井施工單位造成重大損失。

3 根據(jù)提升方式選擇鋼絲繩

礦井施工單位立井鑿井多使用單繩纏繞提升機(jī)提升，應(yīng)采用阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩（多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩）。目前常用的18×7鋼絲繩是由內(nèi)外兩層股在鋼絲繩中以相反方向捻制而成，因此在承受拉力時(shí)，該結(jié)構(gòu)鋼絲繩具有較好的不旋轉(zhuǎn)性。但由于其結(jié)構(gòu)原因，易產(chǎn)生外層股燈籠狀變形或內(nèi)層股先斷等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響鋼絲繩壽命?？梢赃x擇6Q×33+6V×21、6Q× 19+6V×21、4V×39S、4V×48S等結(jié)構(gòu)鋼絲繩。

斜井提升常用的是絲徑較粗耐磨的6×7鋼絲繩。若選擇6T×7面接觸鋼絲繩，則其耐磨性能更好，壽命能比6×7鋼絲繩延長(zhǎng)1.5～3倍。

4 選擇鋼絲繩生產(chǎn)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

在訂貨合同中應(yīng)注明鋼絲繩生產(chǎn)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。目前應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《重要用途鋼絲繩》（GB8918）和煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤礦重要用途鋼絲繩驗(yàn)收技術(shù)條件》（MT716）訂貨和驗(yàn)收，在懸掛前必須按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行懸掛前試驗(yàn)，試驗(yàn)合格方可懸掛使用。

5 選擇鋼絲繩結(jié)構(gòu)

鋼絲繩結(jié)構(gòu)類型眾多，可根據(jù)鋼絲繩的用途合理選擇。應(yīng)盡量選擇線接觸、面接觸、三角股等優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼絲繩。

過去鑿井提升懸掛常用的6×19、6×37、18×19、6×24等結(jié)構(gòu)鋼絲繩由于結(jié)構(gòu)和使用性能較差，不能用于重要用途，施工單位不應(yīng)再選擇以上結(jié)構(gòu)鋼絲繩作為鑿井提升和懸掛鋼絲繩使用。

6×19鋼絲繩可改為選擇6×19S、6×19W、6×25Fi、6×26WS等結(jié)構(gòu)鋼絲繩，6×37鋼絲繩可改為選擇6×37S、6×36WS、6×41WS等結(jié)構(gòu)鋼絲繩。

6 選擇鋼絲繩的捻向

鋼絲繩捻向分為左同向捻（SS）、右同向捻（ZZ）、左交互捻（SZ）、右交互捻（ZS）等。同向捻的鋼絲繩較柔軟，表面光滑，耐疲勞性能好，壽命較長(zhǎng)。其缺點(diǎn)是易松散造成旋轉(zhuǎn)和打結(jié)。交互捻鋼絲繩雖然在性能上略差于同向捻鋼絲繩，但因不易松散和旋轉(zhuǎn)，所以鑿井提升中常用交互捻鋼絲繩。

在使用兩根或其倍數(shù)的鋼絲繩同時(shí)提升或懸吊時(shí)，可以選擇左右不同的同向捻鋼絲繩對(duì)稱布置，既可以抵消鋼絲繩的旋轉(zhuǎn)，又能延長(zhǎng)鋼絲繩使用壽命。如吊盤提升鋼絲繩、多繩摩擦提升鋼絲繩等。

單繩纏繞提升機(jī)滾筒中鋼絲繩纏繞方向?yàn)樽罄p繞時(shí)，采用左捻繩；纏繞方向?yàn)橛依p繞時(shí)，采用右捻繩。雙滾筒提升時(shí)，兩根鋼絲繩必須采用同一捻向。特別是雙罐籠提升，若采用不同捻向的鋼絲繩，可能造成兩個(gè)罐籠在運(yùn)行中交錯(cuò)時(shí)過于接近，有碰撞的危險(xiǎn)，嚴(yán)重影響提升安全。

一般情況下，右滾筒右端固定，上方出繩；左滾筒左端固定，下方出繩。繩在滾筒上纏繞方向均為右纏繞，因此應(yīng)選用右捻鋼絲繩。

7 根據(jù)鋼絲之間接觸狀態(tài)選擇鋼絲繩

鋼絲繩股內(nèi)相鄰層鋼絲之間的接觸狀態(tài)有點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸三種。

點(diǎn)接觸鋼絲繩股內(nèi)各層鋼絲的捻距不同，互相交叉，各交叉點(diǎn)上的鋼絲之間呈點(diǎn)接觸，故接觸應(yīng)力高，且有二次彎曲應(yīng)力作用。其抗彎曲疲勞性能較差，使用壽命短。18×7、6×19、6×7、6×37等結(jié)構(gòu)鋼絲繩均為點(diǎn)接觸鋼絲繩。

線接觸鋼絲繩股內(nèi)各層鋼絲在全長(zhǎng)上平行捻制，外層鋼絲位于里層各鋼絲之間形成的溝槽內(nèi)，與之呈線接觸。其接觸應(yīng)力低，抗彎曲疲勞性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，金屬斷面利用系數(shù)高，使用壽命平均比點(diǎn)接觸繩高l～2倍。目前常見的有6×19S、6×19W、6×31WS、6×36WS、6×21Fi、6×25Fi等。

面接觸鋼絲繩股內(nèi)鋼絲形狀經(jīng)特殊擠壓方式或拉絲方式成形，相互之間呈面接觸。其優(yōu)點(diǎn)是不容易發(fā)生斷絲、抗腐蝕性和耐磨性均好。但撓性較差，不宜安裝在滾筒和天輪直徑較小或圍抱角較大的場(chǎng)合。目前常見的有6T×7等。

由上可知，鑿井提升鋼絲繩應(yīng)優(yōu)先選用線接觸或面接觸鋼絲繩。

8 選擇鋼絲繩公稱強(qiáng)度

常用鋼絲繩中鋼絲的公稱強(qiáng)度為1570MPa、1670MPa、1770MPa、1870MPa、1960MPa等。有的鋼絲繩中含有兩種相鄰強(qiáng)度等級(jí)的鋼絲，則以其中較低強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)稱鋼絲繩公稱強(qiáng)度。

鋼絲的公稱抗拉強(qiáng)度和其韌性相互制約，選用高強(qiáng)度的鋼絲，可以縮小鋼絲繩直徑，但鋼絲繩的韌性隨之下降，容易產(chǎn)生斷絲。若選用低強(qiáng)度等級(jí)的鋼絲，其韌性較好，但在一定公稱直徑下鋼絲繩破斷拉力降低，耐磨性能下降，容易磨損。

鑿井提升一般應(yīng)采用1570～1770MPa的強(qiáng)度等級(jí)。在滿足總破斷拉力和安全系數(shù)的條件下，宜選擇較低公稱強(qiáng)度的鋼絲繩。

例如：某施工單位公稱強(qiáng)度為1770MPa鋼絲繩送試驗(yàn)室進(jìn)行懸掛前試驗(yàn)，因部分鋼絲抗拉強(qiáng)度較低，不符合1770MPa級(jí)別鋼絲繩的要求。但其反復(fù)彎曲和扭轉(zhuǎn)性能良好，若按1670MPa級(jí)別鋼絲繩判定，則試驗(yàn)結(jié)果合格，表明其質(zhì)量很好，可以按照1670MPa級(jí)別鋼絲繩懸掛使用。

9 選擇鋼絲繩的表面狀態(tài)和韌性

鋼絲繩表面狀態(tài)分為光面、B類鍍鋅、AB類鍍鋅、A類鍍鋅等。其韌性是光面和B類鍍鋅最好，AB類鍍鋅次之，A類鍍鋅最差。

光面鋼絲繩不論提人或提物，均應(yīng)滿足GBT8918中光面鋼絲繩韌性指標(biāo)；鍍鋅鋼絲繩不論提人或提物，均應(yīng)滿足GBT8918中AB類鍍鋅鋼絲繩韌性指標(biāo)，不能選擇A類鍍鋅鋼絲繩。

由于鍍鋅鋼絲繩具有良好的防腐能力，在礦井淋水較大和有腐蝕介質(zhì)的礦井施工中，宜選用鍍鋅鋼絲繩。在訂貨合同中一定要注明鍍鋅種類，曾有施工單位訂購(gòu)提人用鍍鋅鋼絲繩，合同中未注明鍍鋅類別，生產(chǎn)廠家按A類鍍鋅鋼絲繩生產(chǎn)和發(fā)貨，試驗(yàn)室按AB類鍍鋅繩進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)不合格，施工單位無法用于人員提升。

10 選擇鋼絲繩繩芯

鋼絲繩繩芯有纖維芯（FC）和金屬芯（IWR和IWS）等，纖維芯起儲(chǔ)油和“襯墊”作用，以使鋼絲繩具有柔軟性，在吸收作用于鋼絲繩的張力和接觸壓力的同時(shí)，還能充分含油，使鋼絲繩在長(zhǎng)期使用中得到必要的潤(rùn)滑，減輕摩擦，提高使用壽命。鑿井提升鋼絲繩多選用纖維芯鋼絲繩。

金屬芯鋼絲繩可以在較高溫度下工作，耐重壓，與相同直徑的纖維芯鋼絲繩相比，總破斷拉力大。但鋼絲繩太硬不易彎曲，繩芯不能起到儲(chǔ)油作用。

11 鋼絲繩直徑的選擇

在同等公稱強(qiáng)度下鋼絲繩總破斷拉力與其直徑成正比，因此鋼絲繩直徑的選擇應(yīng)滿足提升安全系數(shù)要求。鑿井提升機(jī)滾筒和天輪及其繩槽應(yīng)與選用的鋼絲繩直徑相匹配，并滿足《煤礦安全規(guī)程》關(guān)于滾筒和天輪最小直徑與鋼絲繩直徑比值的要求。

12 鋼絲繩中鋼絲直徑的選擇

在鋼絲繩直徑相同的情況下，繩股中的鋼絲數(shù)愈多，鋼絲的直徑愈細(xì)，鋼絲繩柔軟性能也就愈好。但細(xì)鋼絲捻制的繩沒有較粗鋼絲捻制的鋼絲繩耐磨損。當(dāng)滾筒和天輪直徑較小時(shí)，應(yīng)選擇絲徑較細(xì)的鋼絲繩，并滿足《煤礦安全規(guī)程》關(guān)于天輪直徑或滾筒上繞繩部分最小直徑與鋼絲繩中最粗鋼絲的直徑比值的要求。

斜井提升應(yīng)采用耐磨的粗絲徑鋼絲繩。也可以采用外層鋼絲粗，而內(nèi)層鋼絲較細(xì)的西魯（seale）繩，既耐磨，又可以提高柔軟性能。

13 結(jié)束語

我國(guó)礦山立井井深很多已超過1000m。隨著井筒深度的增加，對(duì)鑿井鋼絲繩性能的要求更高。選擇強(qiáng)度高、韌性好、結(jié)構(gòu)優(yōu)異的鋼絲繩，已經(jīng)成為滿足鑿井提升要求，保證提升安全的必然選擇。

TD532

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1004-7344（2016）26-0195-02

2016-9-1

秦曉光（1961-），男，安徽淮南人，高級(jí)工程師，安徽理工大學(xué)工程碩士，中煤礦山建設(shè)集團(tuán)工程技術(shù)部副部長(zhǎng)兼技術(shù)中心副主任。