浅谈煤矿提升钢丝绳机械损伤与防护

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  摘要:煤矿中用于提升的钢丝绳处于矿井关键部位,在矿井的生产活动的安全方面占据着十分重要的作用。钢丝绳的安全使用在一定程度上决定着矿井是否能够正常生产,井下工作人员的人身安全以及企业的经济是否正常运转。因此,必须对其进行有效的防护措施,进而提高钢丝绳使用质量与安全性,减少因为机械磨损原因所造成的损伤问题,做好安全检查工作,正确的操作提升设备,避免运输事故的发生。本文简述了钢丝绳安全使用的重要性,讨论了其机械损伤的各种类型及原因,并提出了相应的防护措施,期望能够为相关的工作人员参考和借鉴。
  关键词:煤矿;钢丝绳提升;机械损伤;防护
  前言:
  由于钢丝绳在实际使用过程中经常会因为拉力的作用、挤压磨损、提升设备的摩擦、扭转的外力作用下,难以避免的出现各种类型的损伤问题。如果在使用过程中得不到及时的检修和保养,就会大大减少钢丝绳的使用寿命,严重时甚至会出现钢丝绳断裂的安全事故。因此,我们一定要对钢丝绳进行定期的巡检以及日常的维护保养。
  1、煤矿提升钢丝绳综述
  1.1 存在的问题与现状
  根据有关数据显示,我国国内许多煤矿对现行的钢丝绳国家标准了解不足,不能在现行标准的基础上,针对矿企的具体情况进行钢丝绳选型购买。通常来讲,钢丝绳的质量会受到诸多因素的影响,其中钢材材料的热处理、碳含量的高低这两个方面的影响力度较大。因此,在钢丝绳的购买时,采购人员首先要先对其外观进行仔细的检查,确保其外观没有明显损伤;其次,应当根据钢丝绳的质保证书的内容具体分析,请拥有资质的第三方检测技术人员对钢丝绳进行现场检测,当外观检查无误时截取一段钢丝绳送交专业检测机构进行相关检测检验;最后,当检测机构出具检验报告后,检验合格方可对钢丝绳进行采购并使用。
  1.2 提升钢丝绳的重要性
  钢丝绳在煤矿的日常生产活动占据着十分重要的地位,在其安装及日常使用过程中由于日常检修和维护的不到位等各种原因造成钢丝绳出现损伤的安全问题偶有发生。如果滚轮数量的安装不足或初选滚轮磨损时替换不及以及矿石的聚积且未能及时清理等方面的因素,导致钢丝绳被严重损伤;钢丝绳的盘绳不到位导致钢丝绳缠结在一起等现象对钢绳的损伤等方面的因素,在一定程度上降低了钢丝绳的安全使用期限。因此,为了确保安全生产,必须对钢丝绳进行及时的替换,这难以避免的带来了使用成本的增加,由此产生的一系列的生产成本给企业带来了经济上的包袱。如果发生钢丝绳断裂以及其他的安全事故,轻则会影响矿井的安正常生产以及破坏了相关的提升设备,重则甚至会威胁到工作人员的生命安全。
  2、钢丝绳机械损伤的基本类型
  2.1 磨损
  2.1.1 外部磨损
  根据造成磨损的原理又可分为以下几种:钢丝绳在提升过程中其绳面与外部物体接触摩擦而出现的损伤为外部磨损;由于钢丝绳震动、相互的撞击造成的钢丝绳表面出现的损伤为变形磨损,这是一种钢丝绳局部出现损伤的现象。例如滚筒表面的钢丝绳由于受到其他东西的冲击、钢丝绳之间缠结在一起,从而使得钢绳出现变形磨损。从外面看来,钢丝绳的截面面积减小、其宽度扩展,局部挤压处的绳表面的材料已经逐渐失去弹性,钢丝非常容易断裂。时间一长,变形突出的地方的磨损就越来越严重,外层的钢丝也容易出现断裂的问题。
  2.1.2 内部磨损
  内部的损伤因素也不可小觑,钢绳经过滚筒及轨道时所承载的压力聚集在钢丝绳的一侧,钢丝绳内的多根钢丝的半径不可能完全相同。在这种情况下,由于钢丝绳的卷曲使得其内部的许多钢丝相互之间产生应力并且出現异动错位,使得钢丝产生局部的凹痕。当这种现象反复出现时,在钢丝的深凹处则因应力的作用导致出现断裂。
  2.2 金属疲劳
  钢丝绳在使用时,在滚筒或轨道中不断的绕上饶下,产生大量的盘曲次数,容易导致其出现金属疲劳,最终导致其出现钢丝断裂,因金属疲劳造成的钢丝断裂往往出现在盘曲程度最为严重的钢丝绳外侧。通常情况下,当钢丝绳因金属疲劳出现钢丝断裂时,就代表着其已经接近使用的极限。
  钢丝绳在使用时除了要承担负荷、自身重量等静载负荷以外,还要承担因提升速度的变化和物体的冲击造成的动态负荷。随着负载的增加会使钢丝绳产生一定程度的延长,当负载超过其强度的上限时,钢丝绳就有可能会裂开。当钢丝绳出现过载问题时,即使其没有出现断裂的情况,其安全稳定性也会极大的降低,随之而来的就是钢丝绳的使用期限被大大的减少。
  2.3 外伤
  一般来说,普通钢丝绳都具有一定的自转的特性,特别是新的钢绳。因此,钢绳的缠结也是造成其损伤的重要因素。在小型绞车使用过程中,其钢丝绳缠结的问题尤其突出。缠结的方向与钢绳旋转方向一致的被成为正缠结,相反的话被成为负缠结。钢丝绳在缠结以后,在使用中一般不会出现钢丝断裂的现象,其局部的钢丝芯会露出。但是有关实验表明,钢丝绳出现缠结破损后,其强度会明显降低。正缠结的强度只有原强度的六到八成,负缠结的强度还不到原强度的一半,严重时不到原强度的两成。
  3、提升钢丝绳机械损伤的防护措施
  3、3.1 选择性能较高的提升钢丝绳
  提升钢丝绳出现机械性损伤后,我们很难判断这是使用所造成的,还是钢绳本身的原因所造成的。因此,在钢丝绳的选择过程中,要尽可能的选择优质的钢丝绳,并且要加强运输与保存等环节的管理,要严格按照相关规范进行安装,安装完成后要对其进行复检,以确保安装到位。通常情况下,钢丝绳在其磨合阶段极少出现损伤现象,但是质量校次的钢丝绳或者型号不符的钢丝绳则既有可能发生损伤问题。因此,我们要尽量选择质量较好、稳定性较高的钢丝绳,以减少出现机械性损伤的现象。按照物品存储和运输的相关规范,做好钢丝绳的运输和存储工作,在进行安装的过程中,要加强对钢丝绳性能的检测和巡查。
  3.2 做好提升钢丝绳日常维护工作   为了确保钢丝绳使用时的稳定性,我们必须要做好每天的检修和养护工作。同时,按照国家相关的钢丝绳使用标准,对于出现损伤的钢丝绳进行及时的替换工作。对于钢丝绳要进行定期的实验,并做好钢丝绳检测的实验记录。按照企业相关的安全规范和标准,对钢丝绳的性能进行定期的检测,确保其使用的安全性和稳定性。另外,要高度重视钢丝绳管理方面的工作,从钢丝绳的采购、存储、使用、替换直到报废的整个过程进行技术的管理。收集和整理相关的实验资料,做好钢丝绳的检查和维护的工作,对钢丝绳使用时的异常问题进行详实的记录,为后续的养护提供准确的数据支持,以便引发安全事故。对钢丝绳的生锈和腐蚀的情况进行定期的监测,以合理的判断其真实的性能指标。从外观的角度来看,当钢丝绳出现严重的生锈和腐蚀的情况,就必须做好相应的处理,要么是对其进行及时的更换,要么就对其做除锈防锈的处理,以确保钢丝绳的使用安全性。
  3.3.1 提升钢丝绳的摩擦损伤与防护
  为了减少钢丝绳收到的摩擦的损伤,我们可以对绞绳提升巷道的道床进行清理,将原有的表面表面尖锐的巷道渣石更换为拥有光滑表面的卵石。再对巷道的现场进行观测,对其中个别坡度较陡的区域低端进行调整,以免钢丝绳在运行中出现剧烈的上下跳动,以致于在运行时出现较大的冲击以及摩擦的损伤。对托绳的滚轮与钢丝绳中心的位置进行及时的检测和调整,以减少钢丝与托绳的滚轮相脱离的频次,同时对托绳的滚轮布置的密度进行增加,从而降低提升时钢丝绳因被拉紧而与道床产生的摩擦,并对已经失去托升作用的滚轮进行及时的更换。在甩车场所处的位置,应酌情增加一定角度的挡绳滚轮的装置,这能够有效的减少钢丝绳因提升时偏离道床时而产生的摩擦,减少钢丝绳与道床外部没有托绳滚轮的区域所产生的额摩擦。对勾工进行专门的培训,使其能够在提升钢绳在还没有拉紧的时候,缓慢拉车,以减少钢丝绳的提升速度,以减少摩擦造成的损伤;放车的时候要对放车的位置进行严密的坚实,以降低因放车过度而造成钢丝绳和道床之间产生的摩擦。通过以上防护措施,能够有效的减少钢丝绳在提升过程中因外部摩擦而产生的损伤,使得钢丝绳的使用期限被显著延长,另外,要对提升的钢丝绳头进行定期的倒换,使得钢丝绳的表面磨损得到相应的调整。
  3.3.2 塑性变形损伤与防护
  在钢丝绳的使用过程中,可以根据具体情况对导向轮的位置进行相应的调整,对出绳的偏角进行调整,并及时进行排绳,以减少钢丝绳受到的挤压损伤,这样就可以有效减少钢丝绳因塑性变形而造成的损伤。在滚筒钢丝绳相错的位置增加辅料,以确保其平整而能够减少钢丝绳的挤压,并按照相关规范预留一定的串绳的余量,定期进行串绳作业,以减少钢丝绳在错绳的位置所产生的塑性损伤。新更换的钢丝绳在绳的自由端安装旋转的设置,以避免钢丝绳因弯曲而出现打结的问题。与此同时,要对勾工和绞车的操作人员进行专门的培训,要求绞车操作人员操作平稳,以确保提升的速度均衡,并根据提升巷道的标识位置来对提升的速度进行相应的调整,以确保钢丝绳在提升过程中受力均匀。当勾工需要在提升过程中进行停车时,要根据所要停车的位置对绞车的速度进行合理控制,当提升速度减速后再适当提车,以防止钢丝绳在提升时突然拉伸而造成磨损。
  3.3.3 疲劳损伤与防护
  对于钢丝绳疲劳强度所造成的损伤,可以对导向轮的位置进行调整以及加大导向轮的半径,以减少钢丝绳在提升时在导向轮上的角度,并在甩车所在的位置对挡绳滚轮进行加密布置,而且要对挡绳滚轮的安装方位进行相应调整,以减少钢丝绳在提升时因弯曲而造成的变形。这时,对已经投入运行的提升机的滚筒半径进行调整是不适合的,因此我们要在提升机新安装时要给予相应的考虑。与此同时,要严格限制提升的总量,以便钢丝绳因提升超重而造成过度拉伸,使得钢丝绳抗拉的强度降低,从而使得钢丝绳磨损。并对操作人员的操作进行规范,以减少因起车、停车等不当行为所造成的加减速度过大而造成钢丝绳损伤。
  3.4 针对提升设备存在问题采取的防范措施
  对提升设备要加强检修力度、提升检修设备的质量、对检修的质量验收要严格把关。对存在安全隐患的提升设备要立刻停止运行,只有当其安全隐患被彻底处理完毕,且经过验收合格后方能准许其恢复运作。建立和完善提升设备的安全防护能力,要对其组成的各个部分进行定期巡检和性能的定期测试,对发现的问题要及时处理以消除安全使用隐患。在提升装备方面要加大投入,对提升设备中长期存在的安全问题,要制定检修维护的计划,确保相应的资金、设备的投入,并要求专门的负责人进行负责。对长期使用且陈旧老化的安全设备进行及时的更新,确保安全保护装置的运行安全,并保证其可靠性,从而有效提高提升设备的运行质量和使用期限。
  3.4.1 润滑對钢丝绳使用寿命的影响
  当钢丝绳绕过滚筒和导向轮时,其会受到多次反向弯曲,而弯曲受力的方向也随之变化,在此受力方向变化的作用下,钢丝绳丝之间因相互摩擦而产生磨损,使得钢丝绳的寿命必定会被减小。因此,要确保钢丝绳的外部及内部有足够的油脂来润滑,这样做能够有效的降低钢丝绳的磨损,以提升钢丝绳的使用期限。
  鉴于合理的润滑对钢丝绳所起到的积极作用,要对钢丝绳进行定期的涂油作业,确保其处在较好的润滑状态。对投入使用的钢丝绳,要根据具体的使用情况进行涂油作业,每月应至少涂油一次。对于摩擦式的提升设施的钢丝绳,必须涂抹专用的增油脂的绳涂油;对于不会经过摩擦轮的部分钢丝绳,要进行防腐油的涂抹。一般来说,钢丝绳使用的前八个月到十二个月的之间不需要对其进行涂油养护。然后可以根据钢丝绳供应商的使用建议,对钢丝绳进行喷涂润滑的养护,之后润滑的油脂能够浸入到钢丝绳深处至中心股,从而能够有效的降低钢丝绳的锈蚀问题,以提高钢丝绳的使用期限。
  3.4.2 滚筒衬垫绳槽的直径对提升钢丝绳使用寿命的影响
  钢丝绳如果与滚筒衬垫绳槽的直径不适合,在一定程度上会造成钢丝绳产生断丝的问题。如果绳槽的直径过小,钢丝绳就会卡在绳槽的内部,其就会遭到反复的挤压,从而减少钢丝绳的使用寿命;如果绳槽直径过大则会容易导致钢丝绳在绳槽里出现滑动,从而造成其磨损加剧问题,甚至会造成提升机出现滑绳的安全问题。另外,钢丝绳的载荷受到过度的冲击时,其使用寿命也会相应降低。
  3.4.4 换绳工艺对提升钢丝绳使用寿命的影响
  现阶段,部分矿企对钢丝绳的更换,常常使用旧绳带新绳的更换方式,也就是将新绳和旧绳的连接处用绳卡连接,并按照固定的间距设置绳卡和长板卡。当绞绳车发动后,将新绳持续下方,直到新绳被全部缠绕。将旧绳断开后,将新的钢丝绳和提升的装置相连接,然后将绞绳车启动,通过新绳带旧绳的方法,将旧绳逐渐拆除,但是,由于新旧两种钢丝绳的直径有所不同,当新绳受到外力作用后使得其长度相应延长,当旧绳在拆除过程中,两种钢丝绳会在一定范围内相互搓动,使得钢丝绳的表面部分受到损伤,当其在提升时就会由于弯曲应力的反复影响,使得钢丝绳的损伤处就会出现断丝的问题。
  4、结束语
  综上所述,对于煤矿企业提升钢绳的机械性损伤问题,为了能够有效的避免这种问题的发生,我们需要加强对钢丝绳的选择以及维护的力度,做好定期的检修和监测工作,以确保其损伤的问题能够被及时的发现和及时的处理,以避免安全生产事故的发生。
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