ISO 19426-72021 矿井结构.第7部分导绳器标准立项发展报告

矿井结构第7部分：导绳器标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:StructuresforMineShafts—Part7:RopeGuides摘要矿井提升系统是矿山生产的"咽喉"工程，其安全性和可靠性直接关系到矿山生产效率与作业人员生命安全。导绳器作为矿井提升系统中的关键导向装置，承担着约束提升容器运行轨迹、防止钢丝绳摆动和扭转的重要功能，其设计与安装质量对提升系统的安全运行具有决定性影响。随着矿井开采深度不断增加和提升速度持续提高，传统导绳器设计方法和安装技术已难以满足深井、高速、重载条件下的安全需求。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2021年5月17日正式发布ISO19426-7:2021《矿井结构第7部分：导绳器》标准。本标准是ISO19426《矿井结构》系列标准的重要组成部分，系统规定了导绳器的设计要求、材料选用、制造工艺、安装精度和检测验收等全生命周期的技术要求。本报告围绕该标准的立项背景、技术内容、编制原则、预期效益及主要参与单位等方面进行系统阐述，旨在为标准使用者提供全面的技术指引和参考依据。该标准的发布实施将对于提升全球矿井提升系统安全水平、促进矿山装备技术交流和贸易便利化发挥重要作用。关键词：矿井结构；导绳器；提升系统；安全标准；国际标准化；矿山安全；ISO19426Keywords:Mineshaftstructures;Ropeguides;Hoistingsystem;Safetystandards;Internationalstandardization;Minesafety;ISO19426一、引言与立项背景1.1行业需求分析矿井提升系统是连接井下与地面的"生命通道"，承担着提升矿石、升降人员、运送材料和设备等核心任务。导绳器（Ropeguides）作为提升系统中钢丝绳的导向装置，其主要功能是限制钢丝绳在运行过程中的横向偏移和扭转，确保提升容器在井筒内按照预定轨迹稳定运行。在深井提升系统中，导绳器的性能优劣直接关系到钢丝绳的使用寿命、提升容器的运行稳定性以及整个提升系统的安全性。近年来，随着全球矿产资源的持续开发，矿井开采深度不断增加。以南非金矿为例，部分矿井开采深度已超过4000米；我国矿山开采深度也在快速增加，一批超千米深井相继建成投产。深井提升系统具有提升高度大、钢丝绳自由悬垂长度长、动载荷复杂等特点，对导绳器的设计提出了更高要求。与此同时，提升速度的不断提高（部分现代化矿井提升速度已超过16m/s）和提升载荷的持续增大，使得导绳器承受的动态载荷和冲击载荷显著增加。传统的导绳器设计方法和安装工艺已难以满足现代矿井安全高效生产的需求，亟需制定统一的国际标准加以规范。1.2国际标准化背景国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）是全球最大的非政府性标准化专门机构，其制定的标准在国际贸易和技术交流中具有广泛的影响力。ISO在矿山机械与结构领域设有多个技术委员会，其中ISO/TC82（采矿技术委员会）负责采矿相关的标准化工作，涵盖了矿山机械、矿井结构、安全防护等多个技术领域。在ISO19426-7:2021发布之前，各国在导绳器设计和应用方面主要遵循各自的国家标准或行业规范。例如，中国在矿山安全生产领域建立了较为完善的法规标准体系，南非、加拿大、澳大利亚等矿业大国也有各自的矿井设计规范。然而，各国标准在技术要求、安全指标和验收方法等方面存在较大差异，给矿山装备的国际流通和工程项目的跨国合作带来了一定障碍。因此，制定统一的国际标准已成为全球矿山行业的共同诉求。1.3标准立项的必要性导绳器作为矿井结构的重要组成部分，其安全性评价涉及材料力学、结构设计、动力学分析、无损检测等多个技术领域。当前导绳器的设计制造呈现出以下几方面的突出问题：首先，在结构设计层面，导绳器承载机理和失效模式尚未形成统一认知，不同设计单位对导向载荷的取值方法和安全裕度设定存在显著差异，部分设计采用过大安全系数导致材料浪费，另一些则因载荷评估不足埋下安全隐患；其次，在材料选用层面，导绳器长期处于摩擦磨损、腐蚀和交变载荷的复杂服役环境中，不同国家和地区对材料韧性、耐磨性和耐腐蚀性能的要求不尽一致，导致设备质量参差不齐；第三，在安装维护层面，导绳器作为提升系统安全运行的关键部件，其安装精度直接影响钢丝绳对中性和运行平稳性，但各矿山企业在安装工艺和验收标准方面做法各异，缺乏统一的精度控制指标和质量验收依据。上述系统性问题均需要通过制定统一的国际标准加以解决，以指导和规范各国导绳器的设计、制造和检验，有效提升矿井提升系统的整体安全水平。二、标准基本信息与适用范围2.1标准基本信息-标准编号：ISO19426-7:2021-标准名称：矿井结构第7部分：导绳器-英文名称：Structuresformineshafts—Part7:Ropeguides-标准状态：现行-发布机构：国际标准化组织-ICS分类号：采矿和挖掘（73.020）-发布日期：2021年5月17日-发布年份：2021年-国别：国际组织-语言：英语2.2标准的系列框架ISO19426《矿井结构》是一个系列标准，涵盖了矿井结构的各个关键组成部分。该系列标准旨在为矿井结构的设计、建造、检测和维护提供统一的技术规范。具体构成如下：-ISO19426-1：矿井结构第1部分：一般要求（包含术语定义、载荷计算、设计原则与安全要求等基础性规定）-ISO19426-2：矿井结构第2部分：井架和井塔-ISO19426-3：矿井结构第3部分：箕斗和罐笼的装载/卸载设施-ISO19426-4：矿井结构第4部分：井筒装备-ISO19426-5：矿井结构第5部分：井口和井底设施-ISO19426-6：矿井结构第6部分：防坠装置-ISO19426-7：矿井结构第7部分：导绳器（本标准）-ISO19426-8：矿井结构第8部分：制动系统设计要求ISO19426-7:2021作为该系列标准的第7部分，聚焦于导绳器的专项技术要求，与系列中其他部分协调配套，共同构成矿井结构完整的安全标准体系。2.3适用范围本标准适用于矿井提升系统中使用的各类导绳器，包括但不限于：立井提升用导绳器、斜井提升用导绳器、多绳摩擦提升系统用导绳器等。标准涵盖了导绳器的设计计算、材料选择、制造工艺、试验方法、检验规则以及安装和维护的技术要求。三、标准主要技术内容3.1术语和定义本标准对导绳器的相关术语进行了统一和规范，明确了导绳器、导向管、导向轮、导向梁、摩擦衬垫、导向间隙等专业术语的定义。统一术语定义有助于消除各参与方之间的理解偏差，为国际贸易和技术合作提供共同的技术语言基础。3.2设计基本原则（一）载荷计算。标准规定了导绳器设计应考虑的各种载荷工况，包括静载荷、动载荷、冲击载荷、温度应力以及由钢丝绳横向振动产生的交变载荷等。设计载荷的取值方法和安全系数的选取原则是标准的核心技术内容之一。标准要求在计算导向载荷时，需综合考虑提升速度、钢丝绳直径、导向间距、罐道不直度、容器偏载等关键影响因素，为设计人员提供了可操作性较强的计算方法。（二）结构设计。标准对导绳器的结构形式、几何尺寸、连接方式等提出了明确的技术要求，强调结构设计应确保足够的刚度、强度和稳定性，同时兼顾安装维护的便捷性。标准鼓励采用有限元分析等现代设计手段进行结构优化设计，并给出了设计验证的基本要求。（三）安全设计。导绳器失效可能导致提升容器脱轨、钢丝绳断裂等严重安全事故，因此标准对导绳器的安全保障措施提出了专门要求，包括设置冗余结构、防松脱装置、磨损极限标识等，确保导绳器在极限工况下仍能保持基本功能。3.3材料要求标准规定了导绳器制造所用材料的化学成分、力学性能和工艺性能要求，涵盖钢材、有色金属、非金属耐磨材料等。针对不同工况条件，标准推荐了相应的材料牌号和热处理工艺，并对材料的可焊性、可加工性提出了要求。特别对摩擦副材料的耐磨性能提出了明确的指标要求，确保导绳器在长期服役条件下保持稳定的导向性能。3.4制造与检验（一）制造工艺。标准对导绳器的铸造、锻造、焊接、机加工等制造工艺环节提出了质量控制要求，明确了关键工序的工艺参数控制范围和检验节点，强调制造过程应建立完整的质量可追溯体系。（二）尺寸精度。标准对导绳器关键部位的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度提出了明确的技术指标要求，重点规定了导向面直线度、导向间隙均匀性、安装基准面的平面度等控制参数，确保产品制造质量的一致性和互换性。（三）无损检测。标准要求对关键承载焊缝和重要受力部位进行无损检测，明确了超声波检测、磁粉检测、渗透检测等方法的适用范围和验收标准，并对检测人员的资质要求进行了规定。3.5安装与验收标准针对导绳器的现场安装提出了具体的精度控制指标，包括导向中心线的垂直度允许偏差、导向间隙的允许波动范围等，并规定了相应的检测方法和测量仪器要求。在验收方面，标准明确了单机调试、空载试运行和负载试运行三个阶段的功能性能验证要求，提供了系统化的安装质量评价依据。3.6使用与维护标准建议使用单位建立健全导绳器的定期检查维护制度，明确日常巡检、定期检修和停机大修的具体项目与周期，对典型损伤模式（包括磨损超限、变形、连接松动和腐蚀等）提出了针对性的处置要求与报废判定原则，为使用单位科学维护导绳器提供了方法指引。此外，标准还建议对导绳器的运行状态进行在线监测，积累有助于提升设计和维护水平的运行数据。四、标准编制的原则与依据4.1编制原则ISO19426-7:2021在编制过程中遵循了以下基本原则：（一）安全优先原则。以保障矿山作业人员安全和矿山生产安全为首要目标，安全技术要求不低于各主要产煤国家的现行标准水平，在技术经济合理的条件下适度提高安全裕度。（二）协调一致原则。注重与国际标准化组织已发布的相关标准协调一致，积极采用ISO、IEC等国际组织已成熟的技术成果，避免技术要求的冲突和重复。该标准与ISO19426系列标准的其他部分保持架构一致性和技术配套性。（三）先进性原则。充分吸收近年来矿井结构设计理论、材料科学、制造工艺和检测技术等领域的先进成果，使标准的技术内容反映当代行业发展水平，并具有一定的前瞻性，为未来技术发展预留空间。（四）可操作性原则。在确保技术指标的科学性和严谨性的前提下，力求标准条文简明扼要、便于理解和执行，避免过于复杂和苛刻的技术要求造成不必要的执行困难。4.2标准编制的主要参考依据ISO19426-7:2021在编制过程中参考了多个国际和区域标准文件，主要包括：ISO19426-1《矿井结构第1部分：一般要求》（系列标准的基础性文件，规定了通用设计原则）、ISO4306（起重机术语标准，部分术语定义适用于导绳器相关概念）、ISO2408（钢丝绳产品标准，为确定导绳器与钢丝绳的匹配关系提供依据）、ISO2768（一般公差标准，用于规定未注公差的尺寸精度等级），以及欧洲标准化委员会（CEN）和部分矿业大国的国家标准等。五、主要起草单位和机构介绍5.1ISO/TC82技术委员会ISO/TC82（采矿技术委员会）是国际标准化组织中负责采矿领域标准制定的专门技术委员会。该委员会成立于1950年代，秘书处设在法国标准化协会，目前拥有来自世界各主要矿业国家的积极参与，中国也是该委员会的积极成员之一。ISO/TC82的职责范围涵盖了从矿山勘探、开采、矿物加工到矿山安全与环境保护的全产业链技术标准化工作，下设多个分技术委员会和工作组。ISO/TC82的主要成就包括：主导制定了矿山机械安全要求、矿井通风系统设计规范、矿井提升设备技术条件等关键标准，在全球矿山安全标准的协调统一中发挥了重要作用。在ISO19426系列标准的编制过程中，TC82成立了专门的工作组，吸收了来自中国、南非、澳大利亚、加拿大、德国、瑞典等主要矿业国家的专家参与，工作组经过多次国际研讨和意见征集，最终在各方充分协商的基础上形成了标准文本。ISO/TC82近年来重点关注深井开采安全标准、矿山智能化装备标准、绿色矿山建设标准等新兴领域，持续推动矿山标准的国际化进程。5.2中国在标准编制中的参与中国作为ISO的常任理事国和ISO/TC82的积极成员，深度参与了ISO19426-7:2021的编制工作。中国专家在全国矿山机械标准化技术委员会的组织下，积极贡献中国在矿井提升安全领域的实践经验和技术成果，为提高标准的科学性、合理性和适用性发挥了积极作用。中国代表团在标准讨论中充分反映了深井开采和复杂地质条件下的工程实践经验，提出的多项技术建议被标准文本采纳。六、标准实施的意义与效益评估6.1安全效益本标准发布实施的直接效益体现在矿山安全事故的预防和减少上。通过统一导绳器的设计标准和安全要求，可以有效降低因导绳器设计不当、制造缺陷或安装精度不足导致的提升系统安全事故。据国内外矿山安全事故统计分析，提升系统事故约占矿山安全事故总数的15%~20%，其中相当比例与导向装置失效有关。本标准的实施将显著提升矿井提升系统的本质安全水平。以深井开采为例，当矿井深度超过1000米时，钢丝绳的自由悬垂段长度显著增大，在提升过程中产生的横向摆动和扭转效应加剧。ISO19426-7:2021为这一工况下的导绳器设计提供了明确的技术指导，有助于消除因载荷计算不准确而带来的安全隐患。6.2经济效益6.3社会效益与国际影响作为国际标准化组织发布的标准，ISO19426-7:2021为全球各主要矿业国家提供了统一的技术基准，有助于消除各国在矿井安全技术要求方面的差异，促进全球矿山安全水平的整体提升。该标准也是国际贸易中技术互认的重要基础，为矿山设备制造企业的国际化发展创造了有利条件。标准的实施还将带动相关检测认证、技术咨询和人员培训等配套服务的发展，产生积极的社会效益。七、结论与展望7.1结论ISO19426-7:2021《矿井结构第7部分：导绳器》标准的发布实施，填补了国际范围内导绳器专项标准的空白，为全球矿井提升系统导绳器的设计、制造、安装和维护提供了统一的技术规范和安全基准。本标准体现了以下核心价值：一是系统性。作为ISO19426系列标准的重要组成部分，本标准与该系列其他标准协调配套，共同构成矿井结构完整性评价的标准化框架，填补了导绳器领域的标准空白，使矿井提升系统各关键部件均有标准可依。二是科学性。标准在深入分析导绳器服役工况和失效模式的基础上，系统规定了从设计、制造到运维全生命周期各环节的技术要求和控制指标，各项技术参数均有充分的理论分析和工程实践支撑，兼顾了安全性、经济性和可操作性之间的平衡。三是国际性。标准凝聚了各主要矿业国家专家的技术经验和智慧，反映了全球矿山行业在提升安全领域的共识，为矿山装备国际贸易和工程技术合作奠定了共同的技术基础，也为各国制修订相关国家标准提供了重要的参考依据。7.2展望随着全球矿产资源开发向深部化、智能化方向快速发展，矿井提升系统面临着新的安全挑战和技术需求。展望未来，导绳器及矿井结构标准化工作可在以下方向持续深化：在智能监测方面，随着物联网、大数据和人工智能技术在矿山领域的广泛应用，导绳器的在线状态监测和智能故障诊断将成为重要发展趋势，相应的数据接口协议和智能评价方法的标准需求将逐步显现。在新型材料应用方面，高性能复合材料、耐磨涂层技术和智能材料在导绳器领