礦井鑿井鋼絲繩選型技術要求和應注意的一些問題

秦曉光

（安徽理工大學 安徽淮南 232001 中煤礦山建設集團工程技術部 安徽合肥 230601）

礦井鑿井鋼絲繩選型技術要求和應注意的一些問題

秦曉光

（安徽理工大學 安徽淮南 232001 中煤礦山建設集團工程技術部 安徽合肥 230601）

我國礦山立井井深很多已超過1000m，選擇強度高、韌性好、結構優(yōu)異的鋼絲繩，已經成為滿足鑿井提升要求，保證提升安全的必然選擇。本文根據在鋼絲繩選型和試驗中積累的經驗，提出鑿井鋼絲繩選型技術要求和應注意的一些問題，供礦井施工單位技術人員參考。

鑿井；鋼絲繩；技術要求

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其使用壽命，保證使用安全。根據我們在鋼絲繩選型和試驗中的一些經驗，從以下幾方面提出鑿井鋼絲繩選型技術要求和應注意的一些問題，供施工單位技術人員參考。

1 選擇鋼絲繩生產廠家

目前我國鋼絲繩生產廠家眾多，應選擇具有良好信譽和技術能力的大廠，并加強到貨時的驗收檢驗。某市有眾多的小鋼絲繩廠，試驗結果證明其產品質量參差不齊，訂貨時應謹慎選擇。

必須選擇具有礦用產品安全標志的鋼絲繩，礦用產品安全標志是確認礦用產品符合國家安全標準、行業(yè)安全標準，準許生產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。驗收試驗中曾發(fā)現(xiàn)，部分使用單位未在鋼絲繩采購合同中注明重要用途，生產廠家按一般用途鋼絲繩發(fā)貨，驗收試驗結果不符合《煤礦重要用途鋼絲繩驗收技術條件》規(guī)定，被判定為不合格，不能懸掛。根據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提升，應采用阻旋轉鋼絲繩（多層股不旋轉鋼絲繩）。目前常用的18×7鋼絲繩是由內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，該結構鋼絲繩具有較好的不旋轉性。但由于其結構原因，易產生外層股燈籠狀變形或內層股先斷等現(xiàn)象，嚴重影響鋼絲繩壽命?？梢赃x擇6Q×33+6V×21、6Q× 19+6V×21、4V×39S、4V×48S等結構鋼絲繩。

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1.5～3倍。

4 選擇鋼絲繩生產和驗收標準

在訂貨合同中應注明鋼絲繩生產和驗收標準。目前應按國家標準《重要用途鋼絲繩》（GB8918）和煤炭行業(yè)標準《煤礦重要用途鋼絲繩驗收技術條件》（MT716）訂貨和驗收，在懸掛前必須按相關標準進行懸掛前試驗，試驗合格方可懸掛使用。

5 選擇鋼絲繩結構

鋼絲繩結構類型眾多，可根據鋼絲繩的用途合理選擇。應盡量選擇線接觸、面接觸、三角股等優(yōu)質結構鋼絲繩。

過去鑿井提升懸掛常用的6×19、6×37、18×19、6×24等結構鋼絲繩由于結構和使用性能較差，不能用于重要用途，施工單位不應再選擇以上結構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等結構鋼絲繩，6×37鋼絲繩可改為選擇6×37S、6×36WS、6×41WS等結構鋼絲繩。

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。其缺點是易松散造成旋轉和打結。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，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)的鋼絲繩同時提升或懸吊時，可以選擇左右不同的同向捻鋼絲繩對稱布置，既可以抵消鋼絲繩的旋轉，又能延長鋼絲繩使用壽命。如吊盤提升鋼絲繩、多繩摩擦提升鋼絲繩等。

單繩纏繞提升機滾筒中鋼絲繩纏繞方向為左纏繞時，采用左捻繩；纏繞方向為右纏繞時，采用右捻繩。雙滾筒提升時，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，可能造成兩個罐籠在運行中交錯時過于接近，有碰撞的危險，嚴重影響提升安全。

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，因此應選用右捻鋼絲繩。

7 根據鋼絲之間接觸狀態(tài)選擇鋼絲繩

鋼絲繩股內相鄰層鋼絲之間的接觸狀態(tài)有點接觸、線接觸和面接觸三種。

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

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

面接觸鋼絲繩股內鋼絲形狀經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合。目前常見的有6T×7等。

由上可知，鑿井提升鋼絲繩應優(yōu)先選用線接觸或面接觸鋼絲繩。

8 選擇鋼絲繩公稱強度

常用鋼絲繩中鋼絲的公稱強度為1570MPa、1670MPa、1770MPa、1870MPa、1960MPa等。有的鋼絲繩中含有兩種相鄰強度等級的鋼絲，則以其中較低強度等級標稱鋼絲繩公稱強度。

鋼絲的公稱抗拉強度和其韌性相互制約，選用高強度的鋼絲，可以縮小鋼絲繩直徑，但鋼絲繩的韌性隨之下降，容易產生斷絲。若選用低強度等級的鋼絲，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。

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

例如：某施工單位公稱強度為1770MPa鋼絲繩送試驗室進行懸掛前試驗，因部分鋼絲抗拉強度較低，不符合1770MPa級別鋼絲繩的要求。但其反復彎曲和扭轉性能良好，若按1670MPa級別鋼絲繩判定，則試驗結果合格，表明其質量很好，可以按照1670MPa級別鋼絲繩懸掛使用。

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，均應滿足GBT8918中光面鋼絲繩韌性指標；鍍鋅鋼絲繩不論提人或提物，均應滿足GBT8918中AB類鍍鋅鋼絲繩韌性指標，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，曾有施工單位訂購提人用鍍鋅鋼絲繩，合同中未注明鍍鋅類別，生產廠家按A類鍍鋅鋼絲繩生產和發(fā)貨，試驗室按AB類鍍鋅繩進行驗收試驗不合格，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，還能充分含油，使鋼絲繩在長期使用中得到必要的潤滑，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，繩芯不能起到儲油作用。

11 鋼絲繩直徑的選擇

在同等公稱強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滿足提升安全系數(shù)要求。鑿井提升機滾筒和天輪及其繩槽應與選用的鋼絲繩直徑相匹配，并滿足《煤礦安全規(guī)程》關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，鋼絲繩柔軟性能也就愈好。但細鋼絲捻制的繩沒有較粗鋼絲捻制的鋼絲繩耐磨損。當滾筒和天輪直徑較小時，應選擇絲徑較細的鋼絲繩，并滿足《煤礦安全規(guī)程》關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。

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

13 結束語

我國礦山立井井深很多已超過1000m。隨著井筒深度的增加，對鑿井鋼絲繩性能的要求更高。選擇強度高、韌性好、結構優(yōu)異的鋼絲繩，已經成為滿足鑿井提升要求，保證提升安全的必然選擇。

TD532

A

1004-7344（2016）26-0195-02

2016-9-1

秦曉光（1961-），男，安徽淮南人，高級工程師，安徽理工大學工程碩士，中煤礦山建設集團工程技術部副部長兼技術中心副主任。