多绳摩擦提升机尾绳常见故障的解决方案研究

多绳摩擦提升机尾绳常见故障的解决方案研究
胡少银;唐兵
【摘要】本文阐述了淮南矿区多绳摩擦提升机平衡尾绳的使用现状和存在的问题,分析了淮南矿业集团3座主力矿井提升机尾绳的使用现状及常见故障,对比研究了扁尾绳与圆尾绳的优劣,指出尾绳失效的主要原因,最后提出建议及解决方案.
【期刊名称】《河南科技》
【年(卷),期】2018(000)029
【总页数】3页(P64-66)
【关键词】提升机;扁尾绳;圆尾绳;使用寿命
【作者】胡少银;唐兵
【作者单位】淮南矿业(集团)有限公司经营发展部,安徽淮南 232001;中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院,北京 100083
【正文语种】中文
【中图分类】TD534
1 欧洲多绳摩擦式提升机尾绳的选型趋势
平衡尾绳主要包括扁平衡尾绳和圆股多层不旋转尾绳两种。

①欧洲国家多绳摩擦提升机尾绳选型趋势。

国外多绳摩擦式提升机更多推广圆股多层不旋转钢丝绳作为平衡尾绳，通常选用34×7、35×7或者18×19FC等有绳芯结构，通过绳芯所含的防腐油来改善钢丝绳内部的自润滑。

②根据环径比例选型。

在德国，尾绳设计环径比小于50∶1时，必须选择扁尾绳，而在比例外建议选用圆尾绳。

在波兰，这个环径比为36∶1。

扁尾绳的常用规格有8×4×7、8×4×14、8×4×19等。

这些结构无纤维绳芯，在最后一道制造工艺采
用浸泡尾绳专用油脂T55方式进行钢丝绳的润滑、防锈处理［1］。

③使用寿命对比。

在欧洲，普遍认为圆股多层不旋转钢丝绳的使用效果优于扁尾绳，若按照提升次数来估算使用寿命，扁尾绳普遍为60万～70万次，圆股不旋转尾
绳一般在80万～100万次。

④对扁尾绳的改进。

因为扁尾绳暴露面积大，易受外界刺激物影响，锈蚀已成为尾绳损坏的主要原因。

近年来，国外推出了包胶扁尾绳，在欧洲某矿井使用这种包胶扁尾绳已12年。

据德国DMT钢丝绳检测中心预测，该绳可使用15年，其提升
寿命可达到220万次。

⑤扁尾绳的柔韧性好，环径比小。

该绳常用于矿井建设。

检测方便，井下无法开展无损检测时，便于目检确定钢丝绳受损程度，不扭转，连接简单。

但是，扁尾绳暴露面积大，易受机械性损伤，易受外界物质影响而锈蚀；与尾绳档梁接触面积大，易受损；大多数是无绳芯结构，容易在无油的工作情况下工作，易磨损，易锈蚀；手工编织生产，生产效率低，标准化程度差，质量不稳定，生产成本高，后期维护成本高。

包胶扁尾绳的出现，克服了易锈蚀损伤的问题，但也存在一些缺陷，如弯曲半径略大于一般扁尾绳，其制造成本是普通扁尾绳的3倍。

⑥圆尾绳的机械化生产，效率高，质量稳定，生产成本低；有绳芯结构，可以减少内部磨损及锈蚀；后期维护检测容易操作；相比普通扁尾绳，其不易受机械性损伤；与档梁接触面积小、磨损轻。

圆尾绳的不足之处在于绳子的弯曲半径大，弯曲受到一定限制，必须装有旋转装置，增加了使用成本；一端需要在现场浇注，增加了现场风险。

2 国产多绳摩擦提升机尾绳现状
国内煤矿多绳摩擦提升机多选用扁尾绳结构，非煤矿井普遍选用圆股不旋转绳结构。

扁尾绳普遍选用国产产品，进口扁尾绳较少。

但也有例外，如大屯煤电孔庄矿选用德国进口圆股不旋转尾绳，结构为34×7，提升机为JKMD4×4，主提升绳为德国进口6×36WS+FC结构圆股绳，使用寿命为4年，在使用期间无问题。

国产扁尾绳的使用寿命为2年左右。

3 多绳摩擦提升机尾绳受损情况分析
扁尾绳暴露面积大，磨损严重，尤其是子线磨损导致散股断丝。

由于暴露面积大，导致化学性能腐蚀，部分位置出现钢丝变质、脆化等反应。

易受损部位通常发生在罐笼或箕斗下部50～100m处。

圆尾绳卡头处易受损，由于酸洗及热浇注，导致该处化学制剂刺激以及受热变形，内应力改变。

悬挂端50～100m处易受损，是停车底部弯曲处。

因此，在使用中要加强观察，及时发现子线受损，并进行修补，以减少散股断丝；改变尾绳档梁材料及结构，使滑动摩擦变为滚动摩擦；定期对钢丝绳进行涂油维护，以减轻化学腐蚀及锈蚀，尤其是两端50～100m处，可加强处理；改变圆股平衡
尾绳的浇注工艺，避免受热及化学腐蚀。

4 提升机尾绳使用效果的建议
4.1 对尾绳进行失效分析
由于淮南矿区多为扁尾绳，使用寿命为一年半左右，报废的钢丝绳的钢丝明显会变脆。

建议截取部分报废尾绳的钢丝进行送检分析。

4.2 加强尾绳的涂油维护
实践表明，为了提升钢丝绳的使用寿命，除了要正确选型、合理使用外，也要加强涂油维护。

涂油维护能有效延长钢丝绳的寿命，钢丝绳油脂发挥着润滑和防腐防锈蚀的有效作用。

润滑作用，即减少摩擦阻力、磨损。

使用中的尾绳会与井筒内的尾绳档梁产生摩擦，这种摩擦的频率非常高，润滑脂可减少摩擦，使钢丝绳中钢丝受力均匀，提高钢丝的疲劳弯曲性能。

通常情况下，润滑脂在新绳阶段均能起到润滑作用，但随着使用时间的延长，受环境因素和润滑脂性能的影响，不良的润滑脂会流失或脱落，无法形成油膜，从而失去润滑作用，造成钢丝绳的磨损和损坏，降低使用寿命［2］。

防腐防锈作用。

井筒淋水、CO2、含硫气体等恶劣环境及细菌对钢丝的腐蚀作用，直接影响钢丝绳的使用性能和使用寿命。

油脂具有阻断钢丝、钢丝绳与空气的直接接触，阻断细菌的侵蚀和电化学反应的作用，从而保护绳芯及钢绳。

张集煤矿、丁集煤矿和朱集煤矿采用德国N113FS油脂对钢丝绳进行维护，效果
良好，明显提高了尾绳的使用寿命。

根据上述分析，现提出提升机尾绳维护的方案。

维护地点在箕斗/罐笼井下停车位置平台，维护钢丝绳前先对要喷涂的钢丝绳使用
高压空气清洗吹干，此工作和喷油工作配合进行。

提升机以0.5～2m/s速度运行，全面维护一台提升机尾绳大约需要30min。

维护成本主要是钢丝绳后期维护油脂，油脂的喷洒量取决于钢丝绳的长度和直径。

1根500m长规格为8×4×19-
216×34的扁尾绳，每米大约使用0.3L NYROSTEN N113 FS油脂。

方案一：根据情况，每季度或半年对尾绳进行一次全面维护；每月进行一次距悬挂端50～100m的易损部位局部维护。

以顾桥矿为例，按此方案，每季度一台提升
机尾绳全绳维护成本为17 600元，易受损区域维护成本每月2 200元，每季度6 600元。

根据经验，维护钢丝绳4～6次明显延长钢丝绳使用寿命3～6个月。

方案二：对于特殊钢丝绳易锈蚀矿井，每月可进行一次全面维护，喷涂4～6次明显延长钢丝绳使用寿命3～6个月。

4.3 对尾绳选型不当情况进行分析，尝试更换进口尾绳
经过对淮南矿区几座大型矿井的钢丝绳近年来的使用情况进行分析研究，笔者认为，
选型不当是影响钢丝绳使用寿命最主要的原因，建议采用分步实施的方式进行进口尾绳的替换。

4.3.1 顾桥煤矿（首、尾绳都进行更换）。

顾桥矿主井提升机尾绳解决方案见表1。

顾桥矿井深811m，提升高度778m，JKMD5×4落地提升机。

最大提升速度
13m/s。

箕斗自重40t（双箕斗），最大静张力120t，最大静张力差44t，提升首绳原来使用进口6×28TS三角股钢丝绳，钢丝绳直径52mm，使用寿命8个月左右。

报废主要原因是严重疲劳断丝。

2011年12月，由于紧急情况，临时调换安装了德国WDI圆股绳，结构
6×36WS-FC，绳径为55mm。

该绳使用8个多月无一处断丝，情况良好。

为了
更好地提升钢丝绳的使用寿命，建议在顾桥矿选择一台车对其首尾绳都进行更换，首绳选择圆股交互捻钢丝绳，D/d比值选择100∶1。

尾绳选择圆股不旋转钢丝绳34×7结构，尾绳使用寿命不低于80万次，在顾桥矿主井使用寿命为4年以上。

表1 顾桥矿主井提升机尾绳解决方案序号原方案建议方案1 2 3 4 5 6 7 8 9项目提升机型号提升钢丝绳规格JKMD4.5×4 6×36WS-FC-55-1860-11.3-1 025m
6×36WS-FC-50尾绳规格8×4×9-19.87×2-866m 34×7WS尾绳使用情况5年
绳故障尾绳使用寿命30万次一年半左右，散股断丝主要是散股断丝5年尾绳购置费用一套钢丝绳45万元左右5年180万元（按尾绳价格 1.3万元/t）使用寿命
80万～100万次（4～5年）-一套钢丝绳172万元（重量按原方案中扁尾绳重量计算，现在方案价格低10%左右，价格按5万元/t）5年尾绳年均费用5年停产
换绳次数及换绳时间换绳所需费用36万元34.4万五年需要换绳4次大约需要4
次×4d/次=16d有无无
顾桥矿主井现用尾绳型号：8×4×9，尺寸216×34，总长度866m，总破断拉力157t，单重：19.876，根数2，主井每天工作21h，箕斗一次循环时间121s（其中提升时间115s，装卸时间7s），每日运行600次（一年21万次），每钩32t
煤，尾绳使用寿命一年半。

4.3.2 丁集煤矿（可以尝试更换圆尾绳或包胶扁尾绳）。

丁集矿主井提升机尾绳解决方案见表2。

表2 丁集矿主井提升机尾绳解决方案序号原方案现方案1 2 3 4 5 6 7 8 9项目提升机型号提升钢丝绳规格尾绳规格34×7WS尾绳使用情况使用寿命80万～100
万次（4～5年）5年尾绳故障JKMD4.5×4 6△（28）—Φ48-1700-特-镀-9.56-1051.5m P8×4×19-196×31+NF-18.8×2-885m使用寿命21万次，一年半左右，散股断丝主要是散股断丝、股变形、锈蚀-5年尾绳购置费用一套钢丝绳43万元左右，5年172万元（按尾绳价格1.3万元/t）5年尾绳年均费用5年换绳次数及换绳时间换绳所需费用34.4万元5年需要换绳4次大约需要4次×4d/次=16d有一套钢丝绳166万元（重量按原方案中扁尾绳重量计算，价格按5万元/t）33.2万
元无无
丁集矿主井井深875.5m，提升机型号为JKMD5×4落地提升机，最大提升速度
10m/s。

首绳现用6×28TS三角股钢丝绳，每日运行钩次380钩。

主井2台提升
机连续三套钢丝绳的使用寿命均在8个月左右。

并非尾绳本身质量不过关，从断
丝断头形式来看，主要是疲劳断丝。

经向德国DMT检测中心咨询，他们认为主要是尾绳选型不合适，应当选择圆股交互捻钢丝绳。

为解决配重问题，可同时对尾绳进行更换，采用圆尾绳或包胶扁尾绳。

4.3.3 潘三矿（更换进口圆尾绳）。

潘三矿主井提升机尾绳解决方案见表3。

表3 潘三矿主井提升机尾绳解决方案序号原方案现方案1 2 3 4 5 6 7 8 9项目提升机型号提升钢丝绳规格JKM4×4 6△（36）—Φ39-1700-特-镀-6.34-812m尾
绳规格34×7WS尾绳使用情况使用寿命80万～100万次（4～5年）5年尾绳故障-5年尾绳购置费用一套钢丝绳102万（重量按照原方案中扁尾绳重量计算，价格按照5万/t）5年尾绳年均费用20.4万元5年换绳次数及换绳时间换绳所需费
用6×37-60.5-1440-12.84-782m尾绳使用寿命20万次，一年半左右，散股断丝主要是散股断丝、股变形、锈蚀一套钢丝绳27万元左右，5年108万元（按尾绳价格1.3万元/t计）21.6万元5年需要换绳4次，大约需要4次×4d/次=16d 有无无
潘三矿主井采用尾绳，原先使用6×37结构不理想，现在采用34×7结构，使用寿命在一年半左右，主要出现的问题是尾绳连接器卡头处易锈蚀断丝，尾绳连接处向下100m以内易断丝。

主要原因是卡头浇铸采用酸洗热金属浇铸，这种方法会损害钢丝绳。

同时，采用的尾绳旋转器的质量好坏也直接影响尾绳的使用寿命。

5 结语
多绳摩擦提升机平衡尾绳的正确选型及涂油维护，是避免或减少尾绳故障的有效方法和措施。

从本次调研数据不难看出，多数矿井提升机的平衡尾绳宜选用圆股交互捻钢丝绳或者包胶扁尾绳。

参考文献：
【相关文献】
［1］郭锋.摩擦式提升机扁尾绳的故障分析与解决方法［J］.矿山机械，2010（4）：61-62. ［2］杨斌.摩擦式提升机尾绳及悬挂装置优化设计［J］.煤矿现代化，2018（6）：178-180.。