浅析煤矿提升用钢丝绳存在的问题及改进建议

1、浅析煤矿提升用钢丝绳存在的问题及改进建议开一面煤矿主、 副井是煤矿生产的 “咽喉 ”。钢丝绳是主、 副井提升设备的一个重要组成部分，它直接关系到煤矿正常生产、人员生命安全及经济运转。为确保煤矿提升的安全，煤矿安全规程（以下简称规程）对提升用钢丝绳做了详细的规定。这些规定虽在燃矿安全生产中发挥了不可替代的作用，但目前规程和MT716-1997煤矿重要用途钢丝绳验收技术条件对钢丝绳低值钢丝的要求，已低于或落后于国内钢丝绳的科学技术发展水平，距离国际钢丝绳技术水平相差得更远。目前，国内许多掌握钢丝绳生产先进技术的企业，生产能力、技术水平逐步向国际化迈进。已具备生产高强度、高韧性、低松弛、捻制质量均匀

2、的钢丝绳能力。生产的钢丝绳，抗弯曲疲劳性能可能控制，且满足设计要求；结构伸长量、断面收缩率满足设计要求；整绳破断拉力满足标准规定的要求，且绳内各股绳之间捻制张力均匀；麻芯的含油量满足使用中润滑钢丝的要求等等。在制绳工艺过程中，绳径与丝径的配置科学化，钢丝绳结构和绳径一旦确定，丝径的大小可精确到0.01mm；丝与丝之间、股与股之间的间隙控制数量化；钢丝的晶粒度要求标准化；麻芯的径向压缩率规范化；钢丝绳拆股做单丝力学性能检验，其钢丝的抗拉强度、反复弯曲值和扭转值，在满足标准规定的条件下，可均匀的控制在一定范围内。1 存在的问题1.1 煤矿对提升用钢丝绳的要求低于国家标准调查研究发现，占调查中 90

3、%以上的大煤矿集团、煤矿不十分了解国内钢丝绳现行标准，在购买钢丝绳时不会依据现行标准，提出符合矿井自身条件的技术要求， 用上世纪 7080 年代钢丝绳标记代号标准 （即建井时选定的钢丝绳规格型号）要求购买提升钢丝绳。如：煤矿提升人员时， 1996 年以前，煤炭行业标准规定采用特类钢丝绳； 1996 年以来，国家标准、煤炭行业标准都改用重要用途钢丝绳，若要求镀锌，则必须采用 AB 类或 B 类镀锌。煤矿在向生产企业提出购绳要求时， 仍然要求特类、镀锌。钢丝绳生产企业为了容易生产、降低成本，向煤矿提供 A 类镀锌钢丝绳。有的钢丝绳企业向煤矿提供一般用涂钢丝绳，钻煤矿用绳人员不了解现行标准的空子。钢

4、丝绳企业生产执行的GB、T8918-1996钢丝绳，与世纪 7080 年代的 GB1102-74圆股钢丝绳、YB82979异型股钢丝绳等 换行 标准差别很大，用途的分类、强度等级、韧性指标、镀锌等级等都相差悬殊，两者不能一一比对。煤矿用绳的技术人员或管理人员，把矿井提升用钢丝绳经过有资质的检验机构，检验合格与否，作为能否悬挂使用的唯一依据，不懂得合格不一定符合该矿井使用的技术要求之原则。有相当数量的多绳摩擦提升副井（提升人员或物料） ，购买的是 A类镀锌钢丝绳， 检验中因用在提人时必须按 AB 类判定。钢丝绳生产企业，要求检验机构按 A 类镀锌检验，发放 A 类镀锌验收检验合格报告。然而两种镀

5、锌类型的钢丝绳韧性指标相差较大，抗弯曲疲劳性能差别大，有的强度相差也很大。煤矿拿到有资质的检验机构发放的检验合格报告，安然使用，全然不知道已给矿井提升埋下安全隐患。1.2 煤炭行业标准对低值钢丝的要求低于国标规程和MT716-1997煤矿重要用途钢丝绳验收技术条件规定，钢丝的抗拉强度、反复弯曲和扭转三项试验允许的低值钢丝总数，以低值钢丝的总断面积与试验钢丝总断面积之比计算，达到6%不得用作升降人员；达到10%，不得用作升降物料。6%和 10%的量值要求，已经低于或落后于 GB/T8918-1996钢丝绳对低值钢丝的要求， 具体数据以表 1 所列的 6×19+Fc-21.、56V

6、15;21+Fc-22、6V× 37S+Fc-39.钢5丝绳为例。表 1 低值钢丝绳断面积与全部试验钢丝总断面积比值名称低值钢丝绳总断面积与全部试验钢丝总断面积比依据 GB/T8918-1996允许值依据规程、MT716-1997 允许值拆一股钢丝试验100%拆股试验提人（ 100%拆股试验）提物（ 100%拆股试验）6× 19+Fc-21.56V× 21+Fc-226V× 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

7、.46%6.42%）小于 6%小于 6%小于 6%小于 10%小于 10%小于 10%注： 1.GB/T8918-1996 拆一股钢丝试验不符合规程和 MT716-1997 的要求。2.表 1 括号中的百分数值， 为允许的低值钢丝根数， 折合成低值钢丝总断面积与全部试验钢丝总断面积比值。由表 1 所列数据分析可得：（1）GB/T8918-1996 中不同结构的钢丝绳，对低值钢丝根数的要求不同，折合成低值钢丝总断面积与试验钢丝总数面积之比，也不是定值。（2）按 GB/T8918-1996拆一股钢丝做单丝力学性能试验，允许的低值钢丝根数，折合成低值钢丝总断面积与试验钢丝总断面积之比约在6.59%2

8、7.78%之间，大于 6%。6× 19+Fc-21.钢5丝绳的低值钢丝允许值已达到了 27.78%，是规程规定的提人不大于6%的 4.63 倍，提物不大于 10%的 2.8 倍。因此，按 GB/T8918-1996拆一股钢丝做单丝力学性能试验，不符合规程和 MT716-1997 的要求。同时按 GB/T8918-1996拆一股钢丝做单丝力学性能试验，判定钢丝绳合格后，在煤矿提升中使用，给煤矿生产埋下了安全隐患。（ 3）煤矿立井提长普遍使用三角股钢丝绳。而三角股钢丝绳，按GB/T8918-1996 做 100%拆股单丝力学性能试验，其允许的低值钢丝根数，折合成低值钢丝总断面积与试验钢丝

9、总断面积之比约在3.85%6.84%之间，小于或接近于6%。若低值钢丝全部为内层细丝，则低值钢丝的总断面积与试验钢丝总断面积之比在3%5%之间，小于6%。若低值钢丝全部为外层粗丝，则低值钢丝的总断面积与试验钢丝总断面积之比在6.42%6.84%之间，接近于 6%，小于 10%。因此，规程和 MT716-1997 对煤矿提升用钢丝绳低值钢丝的要求，低于或落后于 GB/T8918-1996对钢丝绳低值钢丝的要求。（4）规程和 MT716-1996 对提物用钢丝绳100%拆股试验，允许低值钢丝的总断面积与试验钢丝总断面积之比不小于10%的要求，更低于 GB/T8918-1996允许的低值钢丝根数，

10、折合成 换行 低值钢丝总断面积与试验钢丝总断面积之比在 3.85%7.83%的要求。规程和 MT716-1997 标准与 2003 年低修订定稿，即将颁布实施的GB8918重要用途钢丝绳不能一一对应。修订后的 GB8918重要用途钢丝绳，采用国际标准 ISO3154-88矿井提升用钢丝绳交货技术条件，它们对钢丝绳的要求高于且严于 GB/T8918-1996钢丝绳。更高于或严于 MT716-1997 标准。即将颁布实施的 GB8918重要用途钢丝绳规定，钢丝绳拆一股钢丝做单丝拉断、弯曲、扭转三项试验；钢丝绳（整绳）破断拉力试验。其钢丝抗拉强度允许值，控制在下限和上限之间，下限为公称抗拉强度，上限

11、为公移抗拉强度加上 260、290、320、350MPa不等（钢丝直径不同所加的数值不同） 。比 MT716-1997 允许的钢丝抗拉强度值，最低提高 50MPa，最高提高 400MPa；反复弯曲、扭转允许值比 MT716-1997 的要求也有相应提高。增加了钢丝绳结构伸长量的规定。限定钢丝绳的结构伸长量，对于减少提升过程中装、卸载停车位置不准确，降低一次提升循环时间；消除摩擦提升多绳受力不均匀而出现的打滑、跳绳等安全隐患意义重大。1.3 煤炭行业标准对低值钢丝的要求低于国际标准MT716-1997 标准规定，钢丝绳中钢丝的抗拉强度允许值为公称抗拉强度减去 50MPa；国际标准ISO3154-

12、88矿井提升用钢丝绳交货技术条件，对钢丝绳中钢丝抗拉强度的要求是：公称抗拉强度为下限值，上限为公称抗拉强度加上260、290、320、350MPa不等（钢丝直径不同所加的数值不同） 。比MT716-1997 要求的钢丝抗拉强度最低提高50MPa，最高提高 400MPa。因此，煤炭行业对进口钢丝绳做悬挂前的检验，执行 MT716-1997 标准，降低了煤矿提升对进口钢丝绳的要求。1.4 钢丝绳的检验项目少于国家标准规定煤炭行业钢丝绳检验，判定合格的条件是钢丝绳拆股做钢丝的单丝力学性能试验，即钢丝的抗拉强度、反复弯曲和扭转试验。三项试验结果符合标准要求，判定为合格；否则判定为不合格。GB/T891

13、8-1996和 MT716-1997 都对钢丝绳的直径允许偏差和不圆度、每米重量、绳芯、捻制质量、涂油等作了定量或定性的规定。1.5 标准未包含煤矿提升理论和实际对钢丝绳的要求多绳摩擦提升一般要求各绳槽直径相差不超过0.05mm，否则张力不平衡现象会十分明显，直径愈大的绳槽，其上升侧的张力愈大，其下放侧的张力愈小。 GB/T8918-1996和 MT716-1997 把钢丝绳的绳径偏差均规定为公称直径的0+6%。多绳摩擦提升钢丝绳直径大多在d=2140mm，若钢丝绳直径 d=21mm，则+6%偏差为 1.26mm，是 0.05mm的 25 倍；若钢丝绳直径 d=40mm，则 +6%偏差为 2.

14、40mm，是 0.05mm的 48 倍。在多绳摩擦提升过程中，钢丝绳是搭放在绳槽上，依靠钢丝绳和绳槽之间的摩擦力带动提升容器上提或下放。如果绳槽直径偏差满足规定要求，钢丝绳直径偏差大张力不平衡现象也会十分明显。煤矿多绳摩擦提升若能要求各绳的力学性能、结构伸长、绳径、断面收缩率相等，即偏差控制在某一很小的规定值内，则提升过程的张力不平衡现象会得到有效控制。多年来，研究张力不平衡的专家、学者始终认为： “造成钢丝绳张力分布不均的主要因素有 3 种， 各绳的长度不等； 各钢丝绳刚性不同； 摩擦轮绳槽直径不等。而钢丝绳刚性系数不等和绳径偏差造成的影响可忽略。因为规程要求更换钢丝绳时必须同时更换所有的提

15、升钢丝绳，钢丝绳应是同样规格、同批产品，各钢丝绳刚性系数的偏差实际上可以控制在很小的范围。因此，应着重考虑绳槽半径偏差和钢丝绳悬挂长度偏差造成的影响。 ”然而，煤矿提升用钢丝绳的 换行 安全标志检验、验收检验、悬挂前检验，根本就未提出过钢丝绳的绳径偏差、结构伸长、断面收缩率（即钢丝绳受力后绳径的变化率）和刚性系数的要求。调查、检测的结果以不争的事实证明，同时悬挂使用的同一公称直径的多个钢丝绳，悬挂受力后直径偏差很大，且结构伸长差别也很大；同一条钢丝绳在百米长度内其外观尺寸、性能都有差别。煤炭行业的科技工作者，为了解决钢丝绳结构伸长量大，停车位置不能准确的问题，曾研制了箕斗提升可升降的装载和卸载

16、装置，罐笼的底板可升降装置，多绳摩擦提升钢丝绳张力制动调节装置等等。一些煤矿集团或煤矿采用进口钢丝绳做主、副井提升，以减少提升过程中发生的上述问题。煤矿多绳摩擦提升若都能使用高强度、高韧性、低松驰、捻制质量均匀，且各绳的结构伸长率、断面收缩率、直径相同（误差越小越好）的钢丝绳，那么多绳摩擦提升钢丝绳的张力不平衡现象，就有可能从根本上得到遏制，从而减少或消除提升过程中钢丝绳打滑、卡罐、断绳甚至容器掉入井低等事故隐患。同时可延长钢丝绳的使用寿命，减少维护保养量。如今煤炭行业对提升用钢丝绳的要求，仍停留在只要求钢丝单丝力学性能的水平上。1.6 煤矿对钢丝绳的认识不全面煤矿集团在购买钢丝绳时，把供货商

17、是否能提供矿用安全标志证书作为订购的依据；煤矿用绳单位及负责人，把悬挂前的钢丝绳经过有资质的检验机构检验合格，作为使用安全可靠的唯一依据。对于购绳时供货商提供的质量证明书，是否满足矿井提升用绳要求不会识别；对于有资质的检验机构提供的检验报告的合格内容，是否符合该矿井的使用条件不会判定。然而，安全标志检验、悬挂前检验，仅仅对钢丝绳拆股做钢丝的抗拉强度、反复弯曲和扭转试验，即单丝力学性能满足所执行标准的相关条款检验。如：某煤矿集团 20022003 年 5 月送检了近百条钢绳，其中部分钢绳外观质量差，质量证明书注明的强度不符合所执行标准的规定，有的无生产日期、发货日期，有的发货日期已超过标准规定的

18、验收检验时间。检验机构按 GB/T8918-1996 拆一股钢丝做验收检验，发放了验收检验合格报告。尽管煤矿集团的钢丝绳验收人员，对外观质量差的钢丝绳有异议，但检验机构已判定钢丝绳合格，只好同意悬挂使用。笔者经过跟踪调查，质量证明书不符合现行标准要求的钢丝绳，使用不到半年就不得不更换了。又如：某煤矿集团送检 11 条 6×19+Fc-21.、5 18.5 钢丝绳，有 10 条质量证明书注明为一般用途。检验依据GB/T8918-1996，按一般用途钢丝绳判定 9 条合格。规程和 MT716-1997 均规定，煤矿提升必须使用重要用途钢丝绳。而煤矿认可这样的检验，且毫无异议的用在矿井提升中。这9 条绳中，有一条钢丝绳悬挂使用的第三天，断绳跑车，导致提物的矿车翻车掉下轨道，无人员伤亡。2 改进建议（1）煤炭行业做具体工作的相关专家，应该熟悉并掌握国际、国内钢丝绳科学技术发展状况，使煤炭行业提升用钢丝绳标准和规程对提升用钢丝绳的要求，跟上国际、国内钢丝绳行业发展的技术水平。（2）煤炭行业做具体工作的相关专家，参加钢丝绳国标的制、修订工作。把煤矿提升运输理论和实际，对钢丝绳的要求写进国标，写进煤炭行业矿井提升用钢丝绳标准。让钢丝绳生产企业掌握煤矿矿井提升对钢丝