淺析煤礦提升用鋼絲繩存在的問題及改進(jìn)建議

1、淺析煤礦提升用鋼絲繩存在的問題及改進(jìn)建議 開一面煤礦主、 副井是煤礦生產(chǎn)的 “咽喉”。鋼絲繩是主、 副井提升設(shè)備 的一個(gè)重要組成部分，它直接關(guān)系到煤礦正常生產(chǎn)、人員生命安全及 經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)。為確保煤礦提升的安全， 煤礦安全規(guī)程 （以下簡(jiǎn)稱規(guī) 程）對(duì)提升用鋼絲繩做了詳細(xì)的規(guī)定。這些規(guī)定雖在燃礦安全生產(chǎn)中 發(fā)揮了不可替代的作用，但目前規(guī)程和 MT716-1997煤礦重要用 途鋼絲繩驗(yàn)收技術(shù)條件對(duì)鋼絲繩低值鋼絲的要求，已低于或落后于 國內(nèi)鋼絲繩的科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平，距離國際鋼絲繩技術(shù)水平相差得更 遠(yuǎn)。 目前，國內(nèi)許多掌握鋼絲繩生產(chǎn)先進(jìn)技術(shù)的企業(yè)，生產(chǎn)能力、技術(shù)水 平逐步向國際化邁進(jìn)。已具備生產(chǎn)高強(qiáng)度、高韌

2、性、低松弛、捻制質(zhì) 量均勻的鋼絲繩能力。生產(chǎn)的鋼絲繩，抗彎曲疲勞性能可能控制，且 滿足設(shè)計(jì)要求；結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)量、斷面收縮率滿足設(shè)計(jì)要求；整繩破斷拉 力滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，且繩內(nèi)各股繩之間捻制張力均勻；麻芯的含 油量滿足使用中潤滑鋼絲的要求等等。在制繩工藝過程中，繩徑與絲 徑的配置科學(xué)化，鋼絲繩結(jié)構(gòu)和繩徑一旦確定，絲徑的大小可精確到 0.01mm;絲與絲之間、股與股之間的間隙控制數(shù)量化；鋼絲的晶粒度 要求標(biāo)準(zhǔn)化；麻芯的徑向壓縮率規(guī)范化；鋼絲繩拆股做單絲力學(xué)性能 檢驗(yàn)，其鋼絲的抗拉強(qiáng)度、反復(fù)彎曲值和扭轉(zhuǎn)值，在滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 條件下，可均勻的控制在一定范圍內(nèi)。1 存在的問題1.1 煤礦對(duì)提升用鋼絲繩的要

3、求低于國家標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，占調(diào)查中 90%以上的大煤礦集團(tuán)、煤礦不十分了解國 內(nèi)鋼絲繩現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，在購買鋼絲繩時(shí)不會(huì)依據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，提出符合礦 井自身?xiàng)l件的技術(shù)要求， 用上世紀(jì) 7080 年代鋼絲繩標(biāo)記代號(hào)標(biāo)準(zhǔn) （即 建井時(shí)選定的鋼絲繩規(guī)格型號(hào)）要求購買提升鋼絲繩。如：煤礦提升 人員時(shí)， 1996 年以前，煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用特類鋼絲繩； 1996 年以 來，國家標(biāo)準(zhǔn)、煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都改用重要用途鋼絲繩，若要求鍍鋅， 則必須采用AB類或B類鍍鋅。煤礦在向生產(chǎn)企業(yè)提出購繩要求時(shí)， 仍 然要求特類、鍍鋅。鋼絲繩生產(chǎn)企業(yè)為了容易生產(chǎn)、降低成本，向煤 礦提供A類鍍鋅鋼絲繩。有的鋼絲繩企業(yè)向煤礦提供一般用涂

4、鋼絲繩， 鉆煤礦用繩人員不了解現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的空子。鋼絲繩企業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行的 GB T8918-1996鋼絲繩，與世紀(jì)7080年代 的GB1102-74圓股鋼絲繩、YB82979異型股鋼絲繩等換行標(biāo) 準(zhǔn)差別很大，用途的分類、強(qiáng)度等級(jí)、韌性指標(biāo)、鍍鋅等級(jí)等都相差 懸殊，兩者不能一一比對(duì)。煤礦用繩的技術(shù)人員或管理人員，把礦井 提升用鋼絲繩經(jīng)過有資質(zhì)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)，檢驗(yàn)合格與否，作為能否懸掛 使用的唯一依據(jù)，不懂得合格不一定符合該礦井使用的技術(shù)要求之原 則。有相當(dāng)數(shù)量的多繩摩擦提升副井（提升人員或物料） ，購買的是 A 類鍍鋅鋼絲繩，檢驗(yàn)中因用在提人時(shí)必須按 AB類判定。鋼絲繩生產(chǎn)企 業(yè)，要求檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)按A類鍍鋅檢

5、驗(yàn)，發(fā)放A類鍍鋅驗(yàn)收檢驗(yàn)合格報(bào)告。然而兩種鍍鋅類型的鋼絲繩韌性指標(biāo)相差較大，抗彎曲疲勞性能差別大，有的強(qiáng)度相差也很大。煤礦拿到有資質(zhì)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)發(fā)放的檢驗(yàn)合 格報(bào)告，安然使用，全然不知道已給礦井提升埋下安全隱患。1.2 煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)低值鋼絲的要求低于國標(biāo)規(guī)程和 MT716-1997煤礦重要用途鋼絲繩驗(yàn)收技術(shù)條件規(guī)定， 鋼絲的抗拉強(qiáng)度、反復(fù)彎曲和扭轉(zhuǎn)三項(xiàng)試驗(yàn)允許的低值鋼絲總數(shù)，以 低值鋼絲的總斷面積與試驗(yàn)鋼絲總斷面積之比計(jì)算，達(dá)到6%不得用作升降人員；達(dá)到 10%，不得用作升降物料。6%和10%的量值要求，已經(jīng)低于或落后于 GB/T8918-1996鋼絲繩對(duì)低值鋼絲的要求，具體數(shù)據(jù)以表1所列的6

6、X19+Fc-21、6VX21+FC-2、6VX 37S+FC-39鋼絲繩為例。表 1 低值鋼絲繩斷面積與全部試驗(yàn)鋼絲總斷面積比值名稱低值鋼絲繩總斷面積與全部試驗(yàn)鋼絲總斷面積比依據(jù)GB/T8918-1996允許值依據(jù)規(guī)程、MT716-1997允許值拆一股鋼絲試驗(yàn)100%拆股試驗(yàn)提人（ 100%拆股試驗(yàn)）提物（ 100%拆股試驗(yàn)）6X 19+FC-21.5 6VX 21+FC-226VX 37S+FC-39.55 根( 27 . 78%)2 根(6.59%11.70%)3根(8.03%11.57%)9 根(7.83%)7 根( 3 . 85%6 . 84%)10 根(4.46%6.42%)小于

7、6%小于 6%小于 6%小于 10%小于 10%小于 10%注：1.GB/T8918-1996拆一股鋼絲試驗(yàn)不符合規(guī)程和 MT716-1997的要求。2.表1括號(hào)中的百分?jǐn)?shù)值，為允許的低值鋼絲根數(shù)， 折合成低值鋼絲總斷面積與全部試驗(yàn)鋼絲總斷面積比值 由表 1 所列數(shù)據(jù)分析可得：(1)GB/T8918-1996 中不同結(jié)構(gòu)的鋼絲繩，對(duì)低值鋼絲根數(shù)的要求不 同，折合成低值鋼絲總斷面積與試驗(yàn)鋼絲總數(shù)面積之比， 也不是定值。(2)按GB/T8918-1996拆一股鋼絲做單絲力學(xué)性能試驗(yàn)，允許的低值 鋼絲根數(shù)，折合成低值鋼絲總斷面積與試驗(yàn)鋼絲總斷面積之比約在 6.59%27.78沱間，大于6%。6X 1

8、9+FC-21.鋼絲繩的低值鋼絲允許值 已達(dá)到了 27.78%，是規(guī)程規(guī)定的提人不大于 6%的 4.63 倍，提物 不大于10%的2.8倍。因此，按GB/T8918-1996拆一股鋼絲做單絲力學(xué) 性能試驗(yàn)，不符合規(guī)程和MT716-1997的要求。同時(shí)按GB/T8918-1996 拆一股鋼絲做單絲力學(xué)性能試驗(yàn)，判定鋼絲繩合格后，在煤礦提升中 使用，給煤礦生產(chǎn)埋下了安全隱患。( 3)煤礦立井提長(zhǎng)普遍使用三角股鋼絲繩。而三角股鋼絲繩，按GB/T8918-1996做100%拆股單絲力學(xué)性能試驗(yàn)，其允許的低值鋼絲根 數(shù)， 折合成低值鋼絲總斷面積與試驗(yàn)鋼絲總斷面積之比約在 3.85%6.84%之間，小于或

9、接近于 6%。若低值鋼絲全部為內(nèi)層細(xì)絲， 則低值鋼絲的總斷面積與試驗(yàn)鋼絲總斷面積之比在3%5%之間，小于6%。若低值鋼絲全部為外層粗絲，則低值鋼絲的總斷面積與試驗(yàn)鋼絲 總斷面積之比在 6.42%6.84%之間，接近于 6%，小于 10%。因此，規(guī) 程和MT716-1997對(duì)煤礦提升用鋼絲繩低值鋼絲的要求， 低于或落后 于GB/T8918-1996對(duì)鋼絲繩低值鋼絲的要求。（4）規(guī)程和 MT716-1996 對(duì)提物用鋼絲繩 100%拆股試驗(yàn)，允許低 值鋼絲的總斷面積與試驗(yàn)鋼絲總斷面積之比不小于10%的要求，更低于GB/T8918-1996允許的低值鋼絲根數(shù)，折合成換行低值鋼絲總斷面 積與試驗(yàn)鋼絲總

10、斷面積之比在 3.85%7.83%的要求。規(guī)程和MT716-1997標(biāo)準(zhǔn)與2003年低修訂定稿，即將頒布實(shí)施的 GB8918重要用途鋼絲繩不能對(duì)應(yīng)。修訂后的 GB8918重要用 途鋼絲繩，采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO3154-88礦井提升用鋼絲繩交貨技術(shù)條 件，它們對(duì)鋼絲繩的要求高于且嚴(yán)于 GB/T8918-1996鋼絲繩。更高 于或嚴(yán)于 MT716-1997標(biāo)準(zhǔn)。即將頒布實(shí)施的GB8918重要用途鋼絲繩規(guī)定，鋼絲繩拆一股鋼絲 做單絲拉斷、彎曲、扭轉(zhuǎn)三項(xiàng)試驗(yàn)；鋼絲繩（整繩）破斷拉力試驗(yàn)。 其鋼絲抗拉強(qiáng)度允許值，控制在下限和上限之間，下限為公稱抗拉強(qiáng)度，上限為公移抗拉強(qiáng)度加上 260、290、320、35

11、0MPa不等（鋼絲直 徑不同所加的數(shù)值不同）。比MT716-1997允許的鋼絲抗拉強(qiáng)度值，最 低提高50MPa,最高提高400MPa;反復(fù)彎曲、扭轉(zhuǎn)允許值比MT716-1997 的要求也有相應(yīng)提高。增加了鋼絲繩結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)量的規(guī)定。限定鋼絲繩 的結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)量，對(duì)于減少提升過程中裝、卸載停車位置不準(zhǔn)確，降低 一次提升循環(huán)時(shí)間;消除摩擦提升多繩受力不均勻而出現(xiàn)的打滑、跳 繩等安全隱患意義重大。1.3 煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)低值鋼絲的要求低于國際標(biāo)準(zhǔn)MT716-1997標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鋼絲繩中鋼絲的抗拉強(qiáng)度允許值為公稱抗拉強(qiáng) 度減去50MPa;國際標(biāo)準(zhǔn)ISO3154-88礦井提升用鋼絲繩交貨技術(shù)條 件，對(duì)鋼絲繩中鋼絲抗

12、拉強(qiáng)度的要求是：公稱抗拉強(qiáng)度為下限值，上 限為公稱抗拉強(qiáng)度加上260、290、320、350MPa不等（鋼絲直徑不同 所加的數(shù)值不同） 。比 MT716-1997 要求的鋼絲抗拉強(qiáng)度最低提高 50MPa,最高提高400MPa。因此，煤炭行業(yè)對(duì)進(jìn)口鋼絲繩做懸掛前的 檢驗(yàn)，執(zhí)行MT716-1997標(biāo)準(zhǔn)，降低了煤礦提升對(duì)進(jìn)口鋼絲繩的要求。1.4 鋼絲繩的檢驗(yàn)項(xiàng)目少于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 煤炭行業(yè)鋼絲繩檢驗(yàn)，判定合格的條件是鋼絲繩拆股做鋼絲的單絲力 學(xué)性能試驗(yàn)，即鋼絲的抗拉強(qiáng)度、反復(fù)彎曲和扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)。三項(xiàng)試驗(yàn)結(jié) 果符合標(biāo)準(zhǔn)要求，判定為合格;否則判定為不合格。GB/T8918-1996和MT716-1997都對(duì)鋼

13、絲繩的直徑允許偏差和不圓度、 每米重量、繩芯、捻制質(zhì)量、涂油等作了定量或定性的規(guī)定。1.5 標(biāo)準(zhǔn)未包含煤礦提升理論和實(shí)際對(duì)鋼絲繩的要求多繩摩擦提升一般要求各繩槽直徑相差不超過 0.05mm，否則張力不平 衡現(xiàn)象會(huì)十分明顯，直徑愈大的繩槽，其上升側(cè)的張力愈大，其下放側(cè)的張力愈小。GB/T8918-1996和MT716-1997把鋼絲繩的繩徑偏差均 規(guī)定為公稱直徑的 0+6%。 多繩摩擦提升鋼絲繩直徑大多在 d=2140mm,若鋼絲繩直徑 d=21mm,則 +6%偏差為 1.26mm,是 0.05mm 的25倍；若鋼絲繩直徑d=40mm，則+6%偏差為2.40mm，是0.05mm 的 48 倍。在

14、多繩摩擦提升過程中，鋼絲繩是搭放在繩槽上，依靠鋼絲 繩和繩槽之間的摩擦力帶動(dòng)提升容器上提或下放。如果繩槽直徑偏差 滿足規(guī)定要求，鋼絲繩直徑偏差大張力不平衡現(xiàn)象也會(huì)十分明顯。 煤礦多繩摩擦提升若能要求各繩的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)、繩徑、斷面 收縮率相等，即偏差控制在某一很小的規(guī)定值內(nèi)，則提升過程的張力 不平衡現(xiàn)象會(huì)得到有效控制。多年來，研究張力不平衡的專家、學(xué)者 始終認(rèn)為：造成鋼絲繩張力分布不均的主要因素有 3種，各繩的長(zhǎng) 度不等； 各鋼絲繩剛性不同； 摩擦輪繩槽直徑不等。而鋼絲繩剛 性系數(shù)不等和繩徑偏差造成的影響可忽略。因?yàn)橐?guī)程要求更換鋼 絲繩時(shí)必須同時(shí)更換所有的提升鋼絲繩，鋼絲繩應(yīng)是同樣規(guī)格、同

15、批 產(chǎn)品，各鋼絲繩剛性系數(shù)的偏差實(shí)際上可以控制在很小的范圍。 因此， 應(yīng)著重考慮繩槽半徑偏差和鋼絲繩懸掛長(zhǎng)度偏差造成的影響。 ”然而， 煤礦提升用鋼絲繩的 換行 安全標(biāo)志檢驗(yàn)、驗(yàn)收檢驗(yàn)、懸掛前檢驗(yàn)，根 本就未提出過鋼絲繩的繩徑偏差、結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)、斷面收縮率（即鋼絲繩 受力后繩徑的變化率）和剛性系數(shù)的要求。調(diào)查、檢測(cè)的結(jié)果以不爭(zhēng) 的事實(shí)證明，同時(shí)懸掛使用的同一公稱直徑的多個(gè)鋼絲繩，懸掛受力 后直徑偏差很大，且結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)差別也很大；同一條鋼絲繩在百米長(zhǎng)度 內(nèi)其外觀尺寸、性能都有差別。 煤炭行業(yè)的科技工作者，為了解決鋼絲繩結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)量大，停車位置不 能準(zhǔn)確的問題，曾研制了箕斗提升可升降的裝載和卸載裝置，罐籠

16、的 底板可升降裝置，多繩摩擦提升鋼絲繩張力制動(dòng)調(diào)節(jié)裝置等等。一些 煤礦集團(tuán)或煤礦采用進(jìn)口鋼絲繩做主、副井提升，以減少提升過程中 發(fā)生的上述問題。煤礦多繩摩擦提升若都能使用高強(qiáng)度、高韌性、低松馳、捻制質(zhì)量均勻，且各繩的結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)率、斷面收縮率、直徑相同（誤差越小越好）的鋼絲繩，那么多繩摩擦提升鋼絲繩的張力不平衡現(xiàn)象，就有可能從根本上得到遏制，從而減少或消除提升過程中鋼絲繩打滑、卡罐、斷繩甚至容器掉入井低等事故隱患。同時(shí)可延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命，減 少維護(hù)保養(yǎng)量。如今煤炭行業(yè)對(duì)提升用鋼絲繩的要求，仍停留在只要 求鋼絲單絲力學(xué)性能的水平上。1.6 煤礦對(duì)鋼絲繩的認(rèn)識(shí)不全面煤礦集團(tuán)在購買鋼絲繩時(shí)，把供貨商

17、是否能提供礦用安全標(biāo)志證書作 為訂購的依據(jù)；煤礦用繩單位及負(fù)責(zé)人，把懸掛前的鋼絲繩經(jīng)過有資 質(zhì)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)合格，作為使用安全可靠的唯一依據(jù)。對(duì)于購繩時(shí) 供貨商提供的質(zhì)量證明書，是否滿足礦井提升用繩要求不會(huì)識(shí)別；對(duì) 于有資質(zhì)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)提供的檢驗(yàn)報(bào)告的合格內(nèi)容，是否符合該礦井的 使用條件不會(huì)判定。然而，安全標(biāo)志檢驗(yàn)、懸掛前檢驗(yàn)，僅僅對(duì)鋼絲 繩拆股做鋼絲的抗拉強(qiáng)度、反復(fù)彎曲和扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，即單絲力學(xué)性能滿 足所執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)條款檢驗(yàn)。如：某煤礦集團(tuán) 20022003 年 5 月送檢了近百條鋼繩，其中部分鋼繩 外觀質(zhì)量差，質(zhì)量證明書注明的強(qiáng)度不符合所執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，有的 無生產(chǎn)日期、發(fā)貨日期，有的發(fā)貨日

18、期已超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的驗(yàn)收檢驗(yàn)時(shí) 間。檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)按 GB/T8918-1996 拆一股鋼絲做驗(yàn)收檢驗(yàn)，發(fā)放了驗(yàn)收 檢驗(yàn)合格報(bào)告。盡管煤礦集團(tuán)的鋼絲繩驗(yàn)收人員，對(duì)外觀質(zhì)量差的鋼 絲繩有異議，但檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)已判定鋼絲繩合格，只好同意懸掛使用。筆 者經(jīng)過跟蹤調(diào)查，質(zhì)量證明書不符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求的鋼絲繩，使用不到半年就不得不更換了。又如：某煤礦集團(tuán)送檢11條6X 19+FC-21、18.5 鋼絲繩，有 10 條質(zhì)量證明書注明為一般 用途。 檢驗(yàn)依據(jù)GB/T8918-1996,按一般用途鋼絲繩判定9條合格。規(guī)程和 MT716-1997均規(guī)定，煤礦提升必須使用重要用途鋼絲繩。而煤礦認(rèn)可 這樣的檢驗(yàn)，且毫無異議的用在礦井提升中。這 9 條繩中，有一條鋼 絲繩懸掛使用的第三天，斷繩跑車，導(dǎo)致提物的礦車翻車掉下軌道， 無人員傷亡。2 改進(jìn)建議（1）煤炭行業(yè)做具體工作的相關(guān)專家，應(yīng)該熟悉并掌握國際、國內(nèi)鋼 絲繩科學(xué)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，使煤炭行業(yè)提升用鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程對(duì) 提升用鋼絲繩的要求，跟上國際、國內(nèi)鋼絲繩行業(yè)發(fā)展的技術(shù)水平。（2）煤炭行業(yè)做具體工作的相關(guān)專家，參加鋼絲繩國標(biāo)的制、修訂工 作。把煤礦提升運(yùn)輸理論和實(shí)際，對(duì)鋼絲繩的要求寫進(jìn)國標(biāo)，寫進(jìn)煤 炭行業(yè)礦井提升用鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)。讓鋼絲繩生產(chǎn)企業(yè)掌握煤礦礦井提升 對(duì)鋼絲繩的要求。（