信息摘要：
鋼絲繩是礦井提升系統的重要組成部分，在提升過程中，鋼絲繩除了受到靜張力外，其內部還受彎曲、扭轉、接觸、擠壓等應力的影響。尤其在深立井摩擦式提升中，扭轉疲勞對鋼絲繩
鋼絲繩是礦井提升系統的重要組成部分，在提升過程中，鋼絲繩除了受到靜張力外，其內部還受彎曲、扭轉、接觸、擠壓等應力的影響。尤其在深立井摩擦式提升中，扭轉疲勞對鋼絲繩的影響及鋼絲繩彈性伸長對運行的影響尤為突出，這不僅關系到鋼絲繩的使用壽命和提升效率，更關系到礦井的安全生產，因此，如何正確合理選擇深立井提升鋼絲繩，對礦井提升安全至關重要。
1三角股鋼絲繩在深立井提升系統使用情況
以徐州礦務集團龐莊煤礦張小樓井主井提升系統為例，張小樓井主井曾是國內為數不多的深井工開采礦井，提升系統為井塔式多繩摩擦式提升系統，井筒直徑6.5m，井深1026m，提升高度接近1050m，提升速度10.5m/s，配套密封鋼絲繩罐道，井筒內布置一對JDS-16/200×4型箕斗，采用6Vx37S+FC-1670三角股提升鋼絲繩，尾繩采用P8×4x19-166×26型扁尾繩。在使用過程中發現其提升鋼絲繩在接近箕斗100m的范圍內多次發生斷絲現象，因斷絲數量超過《煤礦安全規程》的規定而不得不經常更換提升鋼絲繩，鋼絲繩使用壽命一般僅為4~6個月，頻繁的換繩不僅增加了成本費用，更是嚴重影響了礦井正常生產。
近些年，國內專家學者曾多次討論深立井多繩摩擦式提升鋼絲繩的受力、使用壽命和選型等相關問題。通過對深立井提升鋼絲繩受力情況深入分析可知，深立井提升鋼絲繩承受拉伸、彎曲、扭轉綜合應力，對于提升鋼絲繩的拉伸應力，可以用增大安全系數的方法來解決；對于提升鋼絲繩的彎曲應力，則采用規定摩擦輪直徑與鋼絲繩直徑之比值和摩擦輪直徑與鋼絲繩中最粗鋼絲直徑之比值的方法來解決。這些規定在《煤礦安全規程》中均有明確說明。而對于減少或消除鋼絲繩扭轉應力，除從鋼絲繩捻向方面考慮外，現行的《煤礦安全規程》并未作規定。對于深立井提升鋼絲繩，由于單根鋼絲繩長度大，從裝載到卸載的一個提升循環過程中，隨著提升容器與井上口導向輪或天輪距離逐漸減少，提升鋼絲繩承受的扭轉應力變得越來越大，在到達卸載點位置時達到最大值。
經分析，張小樓并主井為塔式提升系統，其摩擦輪和導向輪之間的距離偏短，僅有6m左右，容易造成鋼絲繩在提升過程中反復扭轉，出現斷絲。扭轉疲勞成為決定鋼絲繩使用壽命的主要因素。以往做塔式提升系統設計時，對于摩擦輪和導向輪之間的距離只考慮鋼絲繩在摩擦輪上圍包角的要求，并沒有考慮鋼絲繩的扭轉因素，因而這一距離設計都較短，這對于井深較淺、速度較低的塔式提升系統影響尚不明顯；但對于井深很深、速度很高的塔式提升系統，影響就很大。因此張小樓井主井采用的三角股同向捻鋼絲繩，就不可避免地存在抗扭轉性差的問題，隨著提升高度的延長，自身扭轉力越來越大，當達到極限時，就會出現扭轉疲勞，在拉伸應力、彎曲應力和扭轉應力綜合作用下，造成斷絲。
另外，在張小樓井主井提升鋼絲繩的實際使用中發現，主井調繩及修正滾筒上摩擦襯墊繩槽次數過于頻繁，平均每周10次以上，主要原因是由于提升高度較大，新鋼絲繩掛繩以后，彈性伸長量很大，而配用的自動平衡裝置的調節行程有限，導致頻繁調繩。原則上新鋼絲繩掛繩后，初始階段彈性伸長量較大，調繩時間間隔較短，經過一段時間的使用，彈性伸長逐漸減少，不再需要頻繁調繩。但由于張小樓井主井提升鋼絲繩使用壽命太短，有時鋼絲繩彈性伸長還沒有達到穩定階段就必須換繩，致使鋼絲繩總是處于彈性伸長量最大狀況，從而導致頻繁調繩11使用過程中由于不能及時調繩；導致自動平u衡裝置失效和各鋼絲繩間張力不平衡增大，使得各繩槽磨損量并不均勻，需要經常的車繩槽進行調整，縮短了摩擦襯墊使用壽命。
多年來國內優先選用三角股鋼絲繩的理由是三角股鋼絲繩結構緊密，有繩槽接觸面積較大、耐磨損、抗擠壓性能好、破斷力高等特點。但通過對張小樓井主井三角股鋼絲繩的使用情況研究，同時結合國內已經運行的超千米井工礦井唐口礦、孫村礦、冬瓜山銅礦，國外的南非KAREE4號鉑金礦的實驗，對于深立并多繩摩擦式提升系統中提升鋼絲繩的選型問題，有必要進行再研究再認識。
2深立井提升系統采用壓實股鋼絲繩的可行性分析
壓實股鋼絲繩顧名思義就是成繩之前，股經過模撥、軋制或鍛打等壓實加工的多股鋼絲繩”。通過模拔、軋制或鍛打等變形加工后，鋼絲的形狀和股的尺寸發生變化，而鋼絲的金屬橫截面積保持不變。
與三角股鋼絲繩相比，壓實股鋼絲繩特點有：
①由于其特殊的工藝，同等繩徑下，增加了金屬截面，故而壓實股鋼絲繩具有較高的破斷拉力；②經過股塑性壓縮后鋼絲的寬展，股外觀更加平滑，因此壓實股鋼絲繩在使用過程中繩與繩槽具有更大的接觸面積，在延長襯墊使用壽命的同時，也使鋼絲繩表現出良好的耐磨性；③對于壓實股鋼絲繩，由于組股鋼絲的填充系數大（一般在0.9以上），鋼絲之間的空隙很小，金屬密度系數提高，組股鋼絲間接觸面積增大，一方面提高了鋼絲繩的破斷拉力，另一方面使鋼絲間相對滑動與單純圈鋼絲組股相比更加困難，這些特點使得壓實股鋼絲繩結構伸長極小。另外，股經過壓實后，剛度增強，在提高股結構穩定性的同時，增加鋼絲繩抵抗沖擊載荷能力；④壓實能降低組繩股中心到鋼絲繩中心距離，改善一些特殊結構鋼絲繩抗旋轉性能，能有效緩解鋼絲繩自身在扭轉力大時出現的扭轉疲勞現象。
針對張小樓井主并案例，擬采用6xK36（WS+FC-40-1770型壓實股鋼絲繩，如圖l所示。替換現有6V×37S+FC-1670三角股鋼絲繩的方案，如圖2所示。兩種規格鋼絲繩性能參數對比如表l所列。
3結語
通過比對兩種不同規格鋼絲繩基本參數，，張小樓井主井提升鋼絲繩完全可以采用6xK36（WS）+FC-40-1770型壓實股鋼絲繩。結合壓實股鋼絲繩的性能特點，不難發現該鋼絲繩能有效的解決頻繁斷絲，使用壽命過短的問題。
