宁夏恒力矿用钢丝绳安全使用指南完整.docx
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宁夏恒力矿用钢丝绳安全使用指南完整
矿用钢丝绳
一、矿用钢丝绳选择和计算
1.1矿用钢丝绳选择
矿井用提升钢丝绳在使用过程中强度下降的主要因素是磨损、锈蚀和疲劳断丝。
在一般情况下，这三种因素是同时出现和起作用的。
由于矿井条件不同，起
主要作用的因素也不同。
因此，各矿应根据矿井的具本条件及使用经验，并结合各种钢丝绳的特点，合理选择不同类型的钢丝绳。
选择矿用提升钢丝绳应注意以下几点：
（1）在矿井淋水大、酸碱度高的井筒中使用时，由于锈蚀严重，应选用镀锌钢丝绳。
（2）在磨损严重的矿井中，选用外层钢丝较粗的线接触圆股和异型股钢丝绳或面接触钢丝绳为好。
（3）以疲劳断丝为钢丝绳损坏的主要原因时，可选用内外层钢丝直径差值小的线接触钢丝绳（其中以填充式为好）或异型股钢丝绳。
（4）矿井提升用钢丝绳以同向捻钢丝绳为好。
（5）开凿井筒提升用钢丝绳，应选用多层股不旋转钢丝绳。
（6）温度很高或有明火的矸石山等处的提升用钢丝绳，可选用带金属绳芯的钢丝绳。
（7）钢丝绳罐道用绳最好选用密封型钢丝绳。
如选用其它类型的钢丝绳时，以镀锌钢丝绳为宜。
实践证明，竖井用钢丝绳的损坏多以疲劳断丝和锈蚀为主要因素，磨损是次要因素。
斜井用钢丝绳的损坏则以磨损和锈蚀为主要因素。
对锈蚀比较严重的矿井，锈蚀与磨损起互相促进的作用。
1.2矿井用提升钢丝绳选绳参考表1
1.3钢丝绳的计算
计算
对一个矿井来说，根据矿井条件选定了钢丝绳结构以后，就需要通过计算来确定钢丝绳的公称直径。
矿用钢丝绳在工作过程中的受力状态是很复杂的，但是，在计算中并不需要分别考虑那些复杂因素的影响，根据《煤矿安全规程》的规定：
根据钢丝绳在工作中所承受的最大计算静拉力和钢丝绳的最小钢丝破断拉力总和来计算，使它具有一定的安全系数，即
m≤………………………………
（1）
式中：
m—钢丝绳的安全系数；
F总合—钢丝最小破断拉力总和，kN；
Q—最大计算静拉力，kN。
式中的钢丝绳的安全系数应满足《煤矿安全规程》的要求，《煤矿安全规程》规定的安全系数见表2。
但是，按（l）式还不能进行钢丝绳的直径计算，因为最大静拉力Q不仅与绳端的荷重（提升容器、人、物及连接装置等的重量）有关，而且与钢丝绳自身的重量有关。
计算之前钢丝绳的重量还是个未知数，所以必须从别的角度来考虑。
表1
用途
矿井条件
名称
结构
备注
立
井
淋水大,酸碱
度高,锈蚀严
重,或涂油困
难的矿井
异型股
钢丝绳
6V×21,6V×30
6V×34,6V×37
6V×37S,6V×43
6Q×19+6V×21
6Q×34+6V×21
选用镀锌钢丝绳
圆股
钢丝绳
6×19S,6×19W,
6×25FI,6×29FI,
6×26SW,6×31SW
6×36SW,6×41SW
选用镀锌钢丝绳
锈蚀与磨损
都较轻的矿
井
异型股
钢丝绳
6V×21,6V×30
6V×34,6V×37
6V×37S,6V×43
6Q×19+6V×21
6Q×34+6V×21
圆股
钢丝绳
6×19W,6×25FI,
6×29FI,6×36SW,
摩擦轮提升
矿井
异型股
钢丝绳
6V×21,6V×30
6V×37S,
6Q×19+6V×21
选用镀锌钢丝绳
开凿立井用
绳
异型股
钢丝绳
6Q×19+6V×21
6Q×34+6V×21
如挤压变形严重,
应选用钢芯钢丝绳
多层股
钢丝绳
17×7,18×7,
34×7,36×7
面接触
钢丝绳
6T×19W,6T×19S
6T×25FI
平衡尾绳
多层股
钢丝绳
17×7,18×7,
34×7,36×7
选用交互捻
罐道用绳
密封钢丝绳
6V×19,6×7
6×7+IWS
除密封钢丝绳外其余用
镀锌钢丝绳
用途
矿井条件
名称
结构
备注
斜
井
锈蚀与磨损
都较严重的
矿井
异型股
钢丝绳
6V×19
选用镀锌钢丝绳
圆股
钢丝绳
6×7，6×19S,6×9W,
面接触
钢丝绳
6T×19S,6T×7
锈蚀较轻磨
损都较严重
的矿井
异型股
钢丝绳
6V×19
圆股
钢丝绳
6×7
6×19S,6×9W,
面接触
钢丝绳
6T×19S,6T×7
锈蚀与磨损
都较轻,断丝
发展较快的
矿井
异型股
钢丝绳
6V×19,6V×21
圆股
钢丝绳
6×19S,6×25FI
面接触
钢丝绳
6T×19S,6T×25FI
矿用钢丝绳安全系数最低值表2
用途分类
安全系数*最低值
单绳缠绕提升装置
专为升降人员
9
单绳缠绕提升装置
升降人员
和物料
升降人员时
混合提升时**
升降物料时
9
9
7.5
单绳缠绕提升装置
专为升降物料
6.5
摩擦轮提升
专为升降人员
9.2-0.0005H***
提升装置
升降人员
和物料
升降人员时
混合提升时
升降物料时
提升装置
专为升降物料
倾斜钢丝绳牵引带
式输送机
运人
6.5-0.001L****
但不小于6
倾斜钢丝绳牵引带
式输送机
运物
5-0.001L
但不小于4
倾斜无级绳绞车
运人
但不小于6
倾斜无级绳绞车
运物
5-0.001L
但不小于3.5
架空乘人装置
6
悬挂安全梯用绳
6
罐道绳,防撞绳,起重用绳
6
悬挂吊盘,水泵,排水管,抓岩机用绳
6
悬挂风筒,风管,供水管,注浆管,输料管,
电缆用绳
5
拉紧装置用绳
5
防坠器的制动和缓冲绳（按动载荷计算）
3
*钢丝绳的安全系数，等于实测的合格钢丝绳破断拉力的总和与其所承受的最大静拉力（包括绳端载荷和钢丝绳自重所引起的静拉力）之比。
**混合提升指多层罐笼同一次在不同层内提升人员和物料。
***H为钢丝绳悬挂长度，单位:
米。
****L为由驱动轮到尾部绳轮的长度，单位:
米。
图1是竖井提升系统的简化示意图。
图中L是钢丝绳的悬垂长度，Q。
是绳端荷重（kg），钢丝绳的每米重量p（kg/m），这时在钢丝绳上部M处承受的最大静拉力为：
Q＝（pL+Q。
）*g
g—重加速度（m/S2）图1
根据安全需要，最大静拉力应小于或等于钢丝绳的允许张力，即
Q≤F总和/m
由公式推导的不同，可以得到两种计算方法：
方法1：
由F总和=R0*S
R0/m*S≥（pL+Q。
）*g………………………………..2
假定钢丝绳的密度为ρ（kg/m3）
S=p/ρ…………………………………..3.
对某一结构的钢丝绳，无论直径大小，ρ值都相同。
将3式代入2式得
p≥Q。
/（（R0/g*m*ρ-L）………………………4
各种钢丝绳的ρ值见表3
表3
钢丝绳结构
密度（kg/m3）
6×25Fi、6×31S、6×37S、6×35W、6×36SW
9250
6×19S、6×19W
9300
18×7
9350
6×37
9400
6×19
9450
6V×18、6V×19
9500
6×7
9550
6V×37、6V×36、6V×34、6V×43、6V×36S、6V×37S
9700
6V×21、6V×24
9900
6V×30
10600
式（4）是选择计算钢丝绳的一般公式，又称为静力计算公式。
方法2：
由GB/T8918中规定的钢丝绳重量系数及最小钢丝破断拉力总和的换算系数，得到：
Q＝（pL+Q。
）*g
p=kd2
式中：
k—钢丝绳的重量系数
d—钢丝绳的公称直径
最小钢丝破断拉力总和
F总和=Kh*K/*d2*R0
式中：
Kh—最小钢丝破断拉力总和与最小钢丝绳破断拉力换算系数
K—最小钢丝绳破断拉力换算系数
d—钢丝绳的公称直径
R0—钢丝绳的公称抗拉强度
由上面公式得：
（kd2.L+Q0）.g≤（Kh*K/*d2*R0）/m………………………5
d≥………………………………………6
在计算方法中，方法2比较直观，并且与GB8918—2006计算相对应，下面计算示例主要以方法2为例来介绍计算方法。
然后从钢丝绳标准中选择钢丝绳的公称直径。
选定了钢丝绳的直径之后，还要根据《煤矿安全规程》校核轮径D与钢丝绳直径d的比值，D/d应不小于规定值。
如果校核结果不满足要求，或者按所选
的钢丝绳计算绞车的容绳量不足等等，可以改选其它类型，或选用强度较高的钢丝绳，使绳径变小。
如果还不满足要求，那就只能采取提升绞车加大型号或降低提升量（减少一次装载量）的办法来解决。
《煤矿安全规程》规定轮径D与钢丝绳直径d的比值在416条做了规定：
除移动式的或辅助性的绞车外，提升装置的天轮、滚筒、摩擦轮、导向轮和导向滚等的最小直径与钢丝绳直径之比值，应符合下列要求：
（1）落地式及有导向轮的塔式摩擦提升装置的摩擦轮及导向轮（包括天轮），井上不得小于90；井下不得小于80；无导向轮的塔式摩擦提升装置的摩擦轮，井上不得小于80，井下不得小于70。
（2）井上提升装置的滚筒和围抱角大于900的天轮，不得小于80；围抱角小于900的天轮，不得小于60。
（3）井下提升绞车和凿井提升绞车的滚筒、井下架空乘人装置的主导轮和尾导轮、围抱角大于900的天轮，不得小于60；围抱角小于900的天轮不得小于40。
（4）矸石山绞车的滚筒和导向轮，不得小于50。
（5）在以上提升装置中，如使用密封式提升钢丝绳，应将各相应的比值增加20％。
（6）悬挂水泵、吊盘、管子用的滚筒和天轮，凿井时运输物料的绞车滚筒和天轮，倾斜井巷提升绞车的游动轮，矸石山绞车的压绳轮以及无极绳运输的导向滚等，不得小于20。
根据提升系统的要求选择钢丝绳的计算方法。
有时根据生产的要求要加大提升载荷，或者在换绳时要用另外一种类型或强度的钢丝绳，这时需要对它的安全系数进行校核。
这时的最大计算静拉力与钢丝破断拉力总和都是已知的，可以直接用公式
（1）计算。
算出的安全系数m值必须符合《煤矿安全规程》要求。
下面分几种情况，运用以上推荐的方法进行钢丝绳的选择计算和校核。
1.3.2竖井缠绕式提升钢丝绳的选择计算
目前我国煤矿竖井缠绕式提升多数是不带尾绳的。
如果有尾绳，在尾绳的每米重量等于或小于提升绳的每米重量时，计算方法都与无尾绳的情况相同，即认为满载的容器位于井底装载水平。
竖井提升系统的简化示意图，如图2所示。
在计算钢丝绳在天轮切点M处的静拉力时，钢丝绳的悬垂长度为
L=H＋h……………………………………..7
式中：
H—提升高度，m；
h—由井口卸载水平到天轮切点处的高度，m
图2
在这个L值中，显然把钢丝绳多算了相当于提升容器高度的一段长度。
在设计时可以不将这段长度扣除，因为它与整个提升高度相比是很小的。
绳端荷重Q。
按满载计算。
在箕斗提升中，它等于箕斗自重（包括连接装置）与煤重之和；
在罐笼提升中，它等于罐笼的自重（包括防坠器、悬挂装置）与最大载荷的重量（当提升矸石时，应为矸石及矿车的重量）之和。
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