礦用罐道鋼絲繩張力研究與應(yīng)用（1）

時(shí)間：2024-04-10 08:46:48 點(diǎn)擊數(shù)：

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針對(duì)礦用罐道鋼絲繩張力及剛性系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量難題，依據(jù)振動(dòng)波周期法理論，研制了一種礦井罐道繩用張力測(cè)試設(shè)備。該設(shè)備利用電子技術(shù)，將固定點(diǎn)的加速度振動(dòng)波形轉(zhuǎn)換成可視波形，根據(jù)其波形峰值差自動(dòng)計(jì)算周期，有效降低了人工測(cè)試時(shí)間產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。在鄭煤集團(tuán)多個(gè)礦井現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，通過分析罐道繩張力測(cè)試結(jié)果，驗(yàn)證了該張力測(cè)試設(shè)備的可靠性和可實(shí)施性。

罐道鋼絲繩作為礦井提升的重要部件，可防止提升容器非正常擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，保障其平穩(wěn)運(yùn)行，但在柔性罐道繩約束下的提升容器容易產(chǎn)生橫向偏擺。罐道繩張力偏小、偏大或者不均，都會(huì)給礦井安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重隱患。《煤礦安全規(guī)程》第三百九十八條明確規(guī)定：“每個(gè)提升容器 (平衡錘)有 4 根罐道繩時(shí)，每根罐道繩的zui 小剛性系數(shù)不得小于 500 N/m，各罐道繩張緊力之差不得小于平均張緊力的 5%，內(nèi)側(cè)張緊力大，外側(cè)張緊力小。每個(gè)提升容器 (平衡錘) 有 2 根罐道繩時(shí)，每根罐道繩的剛性系數(shù)不得小于 1 000 N/m，各罐道繩的張緊力應(yīng)當(dāng)相等”。目前，罐道繩張力的檢測(cè)與調(diào)整，已經(jīng)成為煤礦提升技術(shù)管理工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。但罐道繩安裝后，缺少罐道繩張力檢測(cè)手段，無法準(zhǔn)確測(cè)量、表征各罐道繩的張力，可能造成罐道繩張力偏大、偏小或不均勻等情況。如何測(cè)試罐道繩張力，為煤礦安全生產(chǎn)提供科學(xué)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐，是行業(yè)迫切需要解決的難題。

關(guān)于罐道繩張力測(cè)試，目前理論研究分為 3 種：豎向張緊法、橫向張拉法和振動(dòng)波周期法。前兩者雖然理論簡(jiǎn)單，但受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和安全要求的制約，可實(shí)施性差，一直沒有推廣使用。第 3 種理論自研究以來，一直沒有實(shí)現(xiàn)從理論到產(chǎn)品的成熟應(yīng)用轉(zhuǎn)化，沒有研制出成熟的測(cè)試設(shè)備，實(shí)際生產(chǎn)中鮮有應(yīng)用。罐道繩長(zhǎng)期在重載及濕潤(rùn)的環(huán)境下運(yùn)行，需要進(jìn)行定期檢測(cè)與維護(hù)。本研究依據(jù)振動(dòng)波周期法研制了一款礦井罐道繩張力測(cè)試設(shè)備，通過在鄭煤集團(tuán)多個(gè)礦井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證了設(shè)備的可靠性和可實(shí)施性。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，可及時(shí)調(diào)整不滿足《煤礦安全規(guī)程》要求的罐道繩張力，為罐道繩的安全運(yùn)行提供了科學(xué)數(shù)據(jù)，也為罐道繩張力的科學(xué)定量測(cè)試提供了一種新的途徑和思路。

1 基于振動(dòng)波周期法的理論研究
振動(dòng)波周期法是依據(jù)振動(dòng)波在鋼絲繩上的傳遞速度和鋼絲繩張力的關(guān)系，通過速度傳感器測(cè)量鋼絲繩振動(dòng)波周期，得到傳遞速度，進(jìn)而計(jì)算出鋼絲繩張力。

1.1 罐道繩拉力的測(cè)量
在井口附近位置，對(duì)罐道繩某一點(diǎn)施加一垂直沖擊力，使罐道繩產(chǎn)生橫向振動(dòng)。振動(dòng)波在鋼絲繩上的傳遞速度與鋼絲繩所受張力的關(guān)系如下：