钢丝绳断绳原因及预防措施.docx

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钢丝绳断绳原因及预防措施

钢丝绳断绳原因及预防措施

矿井提升断绳事故分析及预防

   提升钢丝绳是煤矿提升运输系统的一个重要组成部分，因此，《煤矿安全规程》（以下简称《规程》）对矿井提升钢丝绳有专门规定。

近年来，尽管各矿按照《规程》的要求加强了提升钢丝绳的检查和保养，但是，每年仍然有断绳事故发生。

    1断绳的类型

（1）松绳断绳。

由于煤仓满仓或其它原因造成容器在卸载位置被卡住而继续下放容器，引起松绳，待卡容器原因消失后，容器自由落体迅速下降而冲击钢丝绳导致断绳。

（2）过卷断绳。

提升容器在减速阶段不能按规定进行减速，而是以全速运行冲击、碰撞防梁，导致钢丝绳断裂。

    （3）钢丝绳强度降低引起断绳。

矿井淋水的酸碱度大，锈蚀严重，加之磨损严重并有断丝现象，导致钢丝绳强度降低。

紧急停车时，由于冲击力大于钢丝绳的强度而造成断绳。

    （4）平衡尾绳断裂。

在多绳提升系统中，发生断平衡尾绳事故。

    2断绳的原因

    影响钢丝绳断裂的主要因素如下：

（1）锈蚀。

钢丝绳受淋水、潮湿和酸性气体、杂散电流等作用，会出现应力集中，产生疲劳，金属变脆，钢丝绳抗拉强度和抗冲击强度降低。

    锈蚀是造成平衡尾绳断裂的主要原因，也是提升钢丝绳报废的重要原因。

（2）磨损。

缠绕式绞车在多层缠绕时，在变层跨圈处产生对钢丝绳的挤压，称为“跨圈现象”，这种现象使钢丝绳既有横向滑动，又有纵向滑动，造成钢丝绳滑动段的剧烈磨损。

斜井提升由于地轮不转或转动不灵活，造成钢丝绳磨损过快。

    （3）疲劳。

长时间的反复弯曲，使钢丝绳疲劳，强度降低。

实践证明，反复弯曲对钢丝寿命影响较大。

所以单纯缠绕式提升机，下绕绳比上绕绳使用寿命要短。

主井每天提升次数远多于副井，因此，提升钢丝绳弯曲次数多，易疲劳，这也是主井提升钢丝绳寿命明显低于副井的重要原因。

    （4）冲击和振动。

提升钢丝绳在使用中经常承受各种冲击和振动，主要有以下几种：

①松绳引起的冲击。

松绳后，提升容器又自动下落，钢丝绳往往要遭受过大的冲击力。

松绳长度越长，绳端载荷越大，则钢丝绳所受的冲击力也就越大。

②过卷造成的冲击。

提升容器高速过卷时，常会撞坏防撞梁，同时提升钢丝绳也要承受很大的冲击力。

③钢丝绳运动产生的振动。

井筒不直、罐道弯曲、罐道接头不好、罐耳与罐道间隙过大、箕斗井下装载水平使用托罐梁、斜井提升轨道铺设平直度及道接头不合要求等都会对钢丝绳产生很大的冲击和振动。

    （5）超载。

斜井提升超挂车、适刮卡车辆、拉掉道车辆导致过载。

在主井提升系统中，由于煤中含有较多的水分和矸石等，使箕斗装煤量常超过额定重量的20%以上。

    （6）保护装置不全或不起作用。

提升系统未按《规程》配齐各种保护装置或保护装置不起作用。

有的只有信号灯或信号铃，往往不能引起操作工的注意；有的未按《规程》规定接入安全回路；有的深度指示器失效；自动减速装置不起作用，限速保护失灵，没有过放距离，楔形罐道失效等。

    （7）检修时措施不力或方法不当。

重载调绳，重载棚罐（箕斗），棚罐（箕斗）梁强度不够、位置不当，离合器定位销没有打入定位孔，离合器未合好导致指示误差。

    （8）司机操作不当。

司机责任心不强，业务素质差，操作不当，对事故前的许多征兆没有引起注意，也未采取正确处理措施，或因缺乏经验反应过慢，采取措施时为时已晚。

    （9）提升钢丝绳超期服役或带隐患运行。

    3预防断绳的措施

    为了防止断绳，龙固煤矿根据具体情况，分别采取了如下措施。

（1）合理选择钢丝绳。

①对于立井，以疲劳断丝为钢丝绳损坏的主要原因时，选用线接触圆形股或三角形股钢丝绳。

②对于斜井，选用西鲁型线接触钢丝绳或面接触钢丝绳。

③在矿井淋水大、酸碱度高和作为出风井的井筒中，由于锈蚀严重而影响钢丝绳的使用寿命，因而选用了镀锌钢丝绳。

④使用不松散钢丝绳，对于立井提升选用同向捻钢丝绳。

    龙固煤矿副井多绳摩擦式提升，首绳使用镀锌钢丝绳，尾绳使用圆股不旋转镀锌钢丝绳，主井选用18×7镀锌钢丝绳。

（2）正确使用、维护钢丝绳。

①提升钢丝绳每天必须检查一次，平衡尾绳每周检查一次。

对易损坏和断丝或锈蚀较多的应停车详细检查。

断丝的突出部分应在检查时剪下，对内部丝的检查使用钢丝绳探伤仪，检查结果应记入钢丝绳检查记录薄。

②涂油维护。

缠绕式绞车钢丝绳子每月涂油一次；摩擦式绞车钢丝绳每季度注油一次。

③尾绳的防锈。

尾绳最易锈蚀损坏的是弯曲段和接头处。

接头处在浇铸巴氏合金前已清除了防锈油，是此位置易锈原因所在。

浇铸巴氏合金后，应解开扎圈浸油防护，弯段每月涂油一次。

④定期调整上下绳及绳头和剁绳头试验。

若钢丝绳下部锈蚀严重，可采用调绳头方法，将锈蚀严重段缠入滚筒上，减轻其受力。

一是按《规程》要求取样送检，确定是否可以继续使用；二是可以变动易损段，延长使用寿命。

⑤多层缠绕时，为了减轻“咬绳”现象造成的磨损，每两个月调绳1/4圈。

    （3）防卡箕斗松绳。

为了防止主井松绳，除加强松绳保护的检查和试验外，还安设了箕斗顺利通过卸载位置显示和满仓断电闭锁装置。

    （4）防过卷。

为了防止提升容器接近井口时速度过大，安设了3种限速后备保护和深度指示器失效保护，主井系统使用PLC电控，副井安设后备保护装置，增大衬垫和钢丝绳之间的摩擦系数，以减少多绳摩擦式提升中的打滑现象。

    （5）预防过大的惯性力和冲击力。

提升系统在安全制动时，减速度小于5m/s2（上提重载时）。

主井提升系统采用于低频拖动装置，使停车前的爬行速度不超过0.40/m/s，绳的冲击大为减小。

副井提升系统更换了新式罐耳座和胶轮滚动罐耳，调整了罐道接头，使提升系统运行中的冲击和振动显著降低。

    （6）防过载。

箕斗提升实行定量装载，斜井提升杜绝超挂车现象。

    （7）按《规程》要求健全各种保护装置，并按规定定期试验，确保各种保护装置灵敏可靠。

    （8）加强对司机和信号工的安全培训，强化安全意识，增强责任心和提高分析处理实际情况的能力。

信号工与司机协调配合，严格按照《规程》操作。

    （9）对提升设备的调整和维修制定了切实可靠的措施，并严格落实。

    （10）及时更换新绳。

当提升钢丝绳锈蚀、磨损、断丝、安全系数等达到《煤矿安全规程》有关规定时，必须立即予以更换。

    4结语

    提升钢丝绳断绳事故的原因是多方面的，用绳单位要针对具体情况具体分析，采取相应的预防措施。

龙固煤矿在钢丝绳使用、维护、管理中由于采取了以上措施，多年来杜绝了断绳事故的发生。

（2）正确使用、维护钢丝绳。

①提升钢丝绳每天必须检查一次，平衡尾绳每周检查一次。

对易损坏和断丝或锈蚀较多的应停车详细检查。

断丝的突出部分应在检查时剪下，对内部丝的检查使用钢丝绳探伤仪，检查结果应记入钢丝绳检查记录薄。

②涂油维护。

缠绕式绞车钢丝绳子每月涂油一次；摩擦式绞车钢丝绳每季度注油一次。

③尾绳的防锈。

尾绳最易锈蚀损坏的是弯曲段和接头处。

接头处在浇铸巴氏合金前已清除了防锈油，是此位置易锈原因所在。

浇铸巴氏合金后，应解开扎圈浸油防护，弯段每月涂油一次。

④定期调整上下绳及绳头.

斜井提升多层缠绕钢丝绳失效原因分析:

提升钢丝绳失效,通常表现为累积式的断丝、断股和直径缩小,以致钢丝绳强度逐渐降低,超过极限而破坏。

根据现场调查分析得知,斜井提升多层缠绕钢丝绳的损伤形式主要表现为磨损断丝、疲劳断丝、锈蚀等。

1.1磨损断丝斜井多层缠绕提升时,钢丝绳断丝大多数发生在过渡部位、天轮处、停车时钢丝绳与滚筒的相切处以及下部甩车场。

目前我国缠绕式提升机绝大多数钢丝绳在滚筒上作螺旋槽缠绕,在缠绕第二层时,滚筒每转一圈,钢丝绳就要发生2次跳跃式移动,相邻绳圈发生挤压,其次钢丝绳在下部甩车场与轨道钢轨相交处接…......

4、加强重要部位检查。

在对钢丝绳进行检查时，要特别注意以下重要部位，加强检查。

（1）、收线部位：

提升矿车、乘人车等时，这些部位的钢丝绳总是处于受力状态，如与天轮接触的这部分钢丝绳或滚筒上的钢丝绳，应加强检查。

（2）、绳头固定装置。

绳头和滚筒上的固定装置限制了钢丝绳中钢丝的自由移动，通常会造成断丝，这种断丝很难发现，应使用锥子拨开钢丝进行检查，如果发现一根以上断丝，应更换钢丝绳或切除固定部分的钢丝绳，再重新固定。

在这些部位还会发生锈蚀，应注意检查，并检查固定装置。

（3）、滚筒：

滚筒上应加装塑衬，应检查塑衬凹槽表面是否平滑、是否有磨损。

未装塑衬的应检查钢丝绳是否有磨损，还要检查滚筒上剩余钢丝绳的圈数和滚筒轮缘。

（4）、天轮。

应检查天轮凹槽尺寸和外形是否合适，表面是否平滑。

凹槽太小或太紧会使钢丝绳受到挤压，使磨损更加严重，而凹槽太大会使钢丝绳变平。

凹槽过大或过小都会降低钢丝绳的使用寿命。

（5）、加热过的部位。

留意加热后可能会对钢丝绳和油脂造成的损坏，如果钢丝绳接触电弧，则应更换整根钢丝绳，因此，不要将钢丝绳用作电弧焊接的地线。

錾绳时不准用电弧冲。

（4）、机械损伤部位。

检查钢丝绳“发亮”的部位，查找造成的原因，提出解决的方法。

（5）、磨损检查。

应对全部长度频繁检查，并积累经验，留意易损坏的地方，并多加注意。

（6）、内部检查。

加强润滑情况、锈蚀度、钢丝间压力、磨痕、断丝情况等的检查。

（7）、规范钢丝绳的调头、换绳、錾绳工作，制订好相应的安全技术措施并组织学习、贯彻、落实，确保安全和工作质量，不损伤钢丝绳。

5、加强钢丝绳连接装置管理，应经常检查连接装置和保险绳，按规定做好相关的实验，确定连接安全可靠。

6、选购合适的钢丝绳检查仪器。

   7、加强设备管理，保持设备完好。

矿用钢丝绳寿命的影响因素

1.1　生产工艺因素

钢丝绳是由多种钢丝捻制成的一种成品,钢丝和捻制工艺的质量决定着钢丝绳的质量。

而钢丝通常由优质钢锭热轧成直径较细的盘圆,再经多次冷拔后制成直径不等的钢丝。

若钢丝和捻制工艺的质量不能保证,必然降低钢丝绳的使用寿命。

因此,钢丝绳在生产过程中首先必须保证钢丝和捻制工艺的质量,这样基本上能保证钢丝绳的质量,延长钢丝绳的使用寿命。

但在钢丝绳的买卖过程中,对于新到货的钢丝绳除了进行相应的性能方面的检测,还要进行必要的外观质量和捻制质量检查,对于出现骑马、跳丝、扭结、麻芯外露、股松散等表面质量缺陷或捻制质量缺陷的钢丝绳,用户有权根据缺陷程度提出退货,因为这些缺陷会大大影响钢丝绳的使用周期和使用的安全性能。

在实际工作中,由产品质量引发的断绳事故也屡见不鲜。

1.2　使用因素

在使用中引起的各种损伤是降低钢丝绳的寿命的主要因素。

其中机械损伤是钢丝绳得主要损伤之一,主要表现为磨损、断丝、过载、锈蚀等等。

（1）磨损。

磨损分为外部磨损和内部磨损。

外部磨损主要是钢丝绳在使用过程中其外围与绳道底板等物体表面接触而引起的,所以在实际工作中应定期对钢丝绳进行倒头,避免出现单边磨损的情况,尽可能让钢丝绳做到全周磨损。

磨损使钢丝绳的绳径变细,破断载荷降低。

内部磨损主要是钢丝绳经过卷筒或滑轮时所承受的载荷主要压在钢丝绳的一侧,同时由于钢丝绳的弯曲,钢丝绳内部各根钢丝之间相互产生作用力,使丝与丝之间、股与股之间的作用力增大,使钢丝绳内部发生磨损,当频繁工作时作用力集中,使内部出现断丝。

磨损大大降低了钢丝绳的使用寿命。

通过对在用钢丝绳的单丝性能检测实验中发现,对斜井提升用钢丝绳的主要影响因素是磨损。

（2）断丝。

钢丝绳的断丝分为制造断丝和使用断丝,因此《煤矿安全规程》规定钢丝绳在悬挂前和使用中要进行单丝性能检测。

在使用中,由于钢丝绳重复在绳轮或卷筒中绕上绕下,无数次的弯曲,容易使钢丝产生疲劳,韧性下降,最终导致断丝。

由非产品质量因素造成的断绳事故均与提升工作存在着不同程度的关系。

由疲劳引起的断丝一般出现在股的弯曲程度最厉害的一侧外层钢丝上。

弯曲疲劳断丝会随着负荷的增加和弯曲角度的减少而加剧。

通过对发生断丝的钢丝绳的断口特征分析,发现由此现象影响而出现的断丝主要表现是断口扁平。

断丝除了有疲劳断丝外还包括很多种类,有磨损断丝、锈蚀断丝、拉断断丝等。

不同的断丝断口特征不同。

·磨损断丝断口两侧呈斜茬,断口扁平。

拉断断丝断头向内收缩,断口平滑。

通过对钢丝绳的工作情况的实地分析、比较,发现竖井提升钢丝绳多发生疲劳断丝。

（3）过载。

钢丝绳随着载荷的增加会有微量的伸长,当载荷超过弹性极限时,钢丝绳就可能断裂。

通常把钢丝绳承受的静载荷控制在安全负荷（破断载荷的1/10~1/5）之内。

安全负荷表示的是钢丝绳允许承受的额定静载荷。

但实际上钢丝绳往往处于运动状态,钢丝绳在工作时除了要承受货物、吊物、自重等静载荷外,还要受到因加速度和冲击引起的动载荷、因弯曲引起的附加载荷、因摩擦引起的阻力载荷等等。

由此可见,当除了静载荷以外的其它载荷增多时,实际的安全系数就降低了,钢丝绳往往由此而引起过载。

因过载而破断的钢丝绳,其断口呈松散状,绳芯外露。

过载的钢丝绳即使不发生断裂事故,也会大大地缩短使用寿命。

因此,《煤矿安全规程》对不同提升用途的钢丝绳规定了安全系数,便于减少因过载而引发的生产事故。

（4）锈蚀。

锈蚀的出现说明钢丝绳缺少适当的润滑或矿井淋水较大。

在某些情况下,外层钢丝表面出现明显的麻坑、锈蚀、变黑等损伤,最终导致断丝,严重缩短钢丝绳的使用寿命。

对于出现外部锈蚀的情况除了建议使用镀锌钢丝绳之外还要注意涂油的情况及润滑油的类型。

对于出现内部锈蚀,建议选择注塑钢丝绳。

1.3　维护因素

提升钢丝绳是提升设备的重要组成部分,除了合理的选择钢丝绳的结构以外,还要正确的使用和维护钢丝绳,以便延长钢丝绳的使用寿命。

这不仅有一定的经济意义,而且对提升设备的安全也有很重要的作用。

由于提升方式不同和钢丝绳的使用环境条件的不同,所以对钢丝绳的维护方法也有明显的不同。

因此要选择适当的维护方式才能有效地延长钢丝绳的使用寿命。

润滑、定期检查是最常见,最简单的维护方法。

（1）润滑。

润滑对钢丝绳的寿命影响很大,需要注意的是,提升方式不同,选择的润滑油的类型也不同,要根据不同的情况合理选择润滑油。

有资料表明,定期的、系统的润滑可使钢丝绳的寿命延长2~3倍。

对在用钢丝绳的检测发现,维护保养不当的在用钢丝绳外观锈蚀严重,接触钢丝绳外表面有锈皮脱落;拆丝时绳芯干枯,钢丝表面锈蚀麻坑处处可见。

若此类钢丝绳继续使用,严重威胁设备和人员的安全。

所以质量再好的钢丝绳在使用中的维护、保养都不能掉以轻心。

（2）定期检查。

钢丝绳在工作时受多种应力的作用,如静应力、动应力、弯曲应力、扭转应力、接触应力、挤压及捻制应力等,这些应力的反复作用将导致钢丝绳出现疲劳断丝,另外磨损和锈蚀也是加速断丝的重要方面。

因此应该定期对钢丝绳进行检查,发现断丝及时处理。

否则情况发展越来越快,严重会发生断绳事故。

在检查过程中,要求工作人员一定要认真、仔细的检查,并作好详细清晰的检查记录。

影响钢丝绳使用寿命的因素很多,以上只是几种常见的影响因素。

但总的来看,钢丝绳的损伤一般是有规律的,关键在于我们如何去认识这些规律,从而找出有效的防治方法,尽量延长钢丝绳的使用寿命。