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摘要：矿山安全最大的威胁之一是提升系统出现断绳事故，导致坠罐事故发生。事故后果非常严重，会导致人员伤亡或井筒设备严重损坏。近年来矿山提升系统钢丝绳断裂事故时有发生，其中断绳事故时有发生，主要原因是钢丝绳选用不合理及主要设备维护、检查、保养不到位造成，本文主要按GB16423-2020<< 金属非金属矿山安全规程 >> 国家标准有关规定从钢丝绳安全系数方面具体分析，应用相关定理，公式结合物理方面知识校验使用钢丝绳是否符合国家安全标准。
关键词：竖井提升重要钢丝绳安全系数计算方法研讨
2020 年 10 月 11 日国家标准化管理委员会发布《金属非金属矿山安全规程》（CB16423-2006），是金属非金属矿山安全生产的技术基础，是各级安全监管部门依法监管的技术准则，有关具体数量要求部分全部为国家强制标准。 2021 年 9 月 1 日实施。其中井下竖井提升钢丝绳和连接装置部分提出以下规定：
6.4.6.2 提升钢丝绳，悬挂时的安全系数应符合下列规定： 单绳缠绕式提升钢丝绳：
——专作升降人员用的，不小于 9.0;
——升降人员和物料用的，升降人员时不小于 9.0，升降物料时不小于 7.5;
——专作升降物料用的，不小于 6.5。多绳摩擦提升钢丝绳：
——升降人员用的，不小于 8.0;
——升降人员和物料用的，升降人员时不小于 8.0，升降物料时不小于 7.5;
——升降物料用的，不小于 7.0;
——平衡尾绳，不小于 7.0。
其中井下竖井提升提升装置部分提出以下规定：
6.4.8.2摩擦轮式提升机的卷筒和天轮与钢丝绳直径比值应符合下列规定：
——塔式提升机的摩擦轮直径：导向轮时不小于 100，无导向轮时不小于 80;
——落地安装的摩擦轮式提升装置的主导轮和天轮不小于 100;
--- 塔式提升机的导向轮直径：不小于 80;
6.4.8.1 缠绕式式提升机的卷筒和天轮与钢丝绳直径比值应符合下列规定：
——用作竖井、斜井和凿井提升的、不小于 60
——排土场的提升或运输装置的卷筒和导向轮，不小于 50;
——悬挂吊盘、吊泵、管道用绞车的卷筒和天轮，凿井时运料用绞车的卷筒，不小于 20;
以上两项规定是井下提升设备初装阶段对提升机钢丝绳选用提出的国家强制要求，必须按两项符合规定选用安装，其中有关绳径比主要考虑钢丝绳在卷筒，天轮，导向轮上的弯曲疲劳要求，依据使用设备按要求选用即可。本文主要分析钢丝绳安全系数计算校核。下面以实例分析竖井单绳缠绕式提升机和斜井单绳缠绕式提升用钢丝绳安全系数是否符合安规要求。
竖井提升钢丝绳安全系数及径绳比校核计算需符合以下计算公式：
1.1.1竖井介绍及基本参数：我公司一分矿盲竖井提升设备为单绳缠绕
式双卷筒提升机（中信重工 JTK-2.5×1.3/11.5），于 2004 年建成投运。井深 500 米钢丝绳使用鞍钢钢绳有限公司线接触钢丝绳型号 6×26ws+NF.钢丝绳直径 432. 每米重 3.92kf，钢丝绳破断拉力之和 787.4KN。竖井管道使用钢木复合管道。罐笼自重及楔形绳环（连接装置）重 3120kf. 配重 6.0 吨。
1.1.2提人状态时钢丝绳安全系数，按设定最多提人数 9 人，每人平均体重 70kf 估算。将参数代人公式计算：
0q=787.4KN 钢丝绳破断拉力之和（钢丝绳检验报告获取） M 人钢丝绳安全系数
C=3120kf 罐笼自重及楔形绳环质量N=9 最多每次乘坐人数
C0=70kf 平均每人质重
L=530 米 竖井最大提升深度与井口至天轮高度之和P=3.92kf （ 检验报告数据计算或实测）
C=9.8N/kf 重力常数
1.1.3提物状态时钢丝绳安全系数，按实际三层罐笼提三矿车矿计算， 矿车容积为 0.66 立方米，每车矿石及矿车质量和 1800kf 估算。将参数代人公式计算：
N=3 提升矿车数量
C0=1800kf 每车矿车质量和矿石质量之和
结论：该竖井钢丝绳提人状态和提人状态时钢丝绳安全系数符合CB16423-2020< 金属非金属矿山安全规程 33 第 6.3.4.3 条规定。
1.1.3 钢丝绳直径与卷筒直径的正确搭配。卷筒和天轮的直径对钢丝绳的使用寿命有直接影响，因为卷筒或天轮的直径太小，钢丝绳直径大在 卷筒和天轮处的弯曲度就会很大，在提升机工作过程中，钢丝绳会反复受 到这种大幅度的弯曲拉伸作用，损坏也就很快，因而 CB16423-2006<< 金属非金属矿山安全规程 33 第 6.3.5.1 条对提升机径绳径比有明确规定，比值选取过小钢丝绳弯曲度大容易疲劳出现断丝，从经济方面考虑也会增加投人，比值选取过大说明绳直径越小容易出現断绳事故。所以正确选用径绳比非常重要，一般不要随意更改设计选用钢丝绳直径。下面是我公司一分矿竖井提升机钢丝绳经绳比校验计算，卷筒直径 2.5 米，钢丝绳型号6×26ws+NF. 钢丝绳直径 432，由公式计算得：
结论：该竖井提升机钢丝绳选用符合 CB16423-2020<< 金属非金属矿山安全规程 33 第 6.3.5.1 条规定。
结束语：矿山企业竖井提升系统是矿山主要运输系统，必须高度重视设备管理，提升系统钢丝绳安全系数必须达到国家安规规定要求以上，提 升设备安装以前需依据提升要求重量及选用钢丝绳规格测算安全系数，由于设备运转时钢丝绳在竖井上下移动测算时必须考虑钢丝绳在竖井一侧时重量，一般提物重量是配重侧重量减去提物容器重量的两倍重量。当提升超正常重量时可增加配重重量来实现，在这种情况是要考虑三个因素，一 是提升机械及电气设备在提升机卷筒上输出的最大转矩力大于提升重量， 二是钢丝绳的安全系数，三是提升加速阶段加速度值要小，加速度加速力 由提升速度与提升重量参考牛顿第二定律计算。要求钢丝绳最小破断拉力必须远远大于加速力与提升重量之和。提升机正常运行时加速阶段由于产生加速力，使钢丝绳受力加大受力之和为提升重量，加钢丝绳重量和加速力三者之和，因此要求竖井提升机加速度不超过 0.75 米每秒。本文主要分析静态状态下悬挂时钢丝绳安全系数。动态状况下钢丝绳安全系数目前没有具体要求。但可以依据提升阶段加速度数值进行动态分析，此时钢丝绳重量需使用运行时间变量用积分计算，最终动态安全系数是一个以运行时间作为变量的函数值依据运行时间变化的变量。因此竖井提升钢丝绳安全系数不仅要考虑静态状况下钢丝绳安全系数，还要综合考虑加速阶段加速力数值。总之矿山提升设备安全管理要电气，机械各方面技术管理到位， 加强日常检查维护保养工作，不论各个环节必须达到国家安全管理规程要求。才能避免安全事故发生。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会《金属非金属矿山安全规程》2020-10-11：39
[2]刘永仁 《浅谈竖井提升钢丝绳安全系数》发表于《煤矿机电》1994- 1：31
（3] 赵梅 《煤矿提升用钢丝绳安全系数计算方法探讨》发表于《煤矿安全》2007-03：62-64 编号 1003-496x（2007）03-0062-03
[4] 李玉瑾 寇子明 《立井提升系统钢丝绳安全系数研讨》发表于《煤炭科学技术》2015 第 3 卷第 2 期 96-100
关键词：竖井提升重要钢丝绳安全系数计算方法研讨
2020 年 10 月 11 日国家标准化管理委员会发布《金属非金属矿山安全规程》（CB16423-2006），是金属非金属矿山安全生产的技术基础，是各级安全监管部门依法监管的技术准则，有关具体数量要求部分全部为国家强制标准。 2021 年 9 月 1 日实施。其中井下竖井提升钢丝绳和连接装置部分提出以下规定：
6.4.6.2 提升钢丝绳，悬挂时的安全系数应符合下列规定： 单绳缠绕式提升钢丝绳：
——专作升降人员用的，不小于 9.0;
——升降人员和物料用的，升降人员时不小于 9.0，升降物料时不小于 7.5;
——专作升降物料用的，不小于 6.5。多绳摩擦提升钢丝绳：
——升降人员用的，不小于 8.0;
——升降人员和物料用的，升降人员时不小于 8.0，升降物料时不小于 7.5;
——升降物料用的，不小于 7.0;
——平衡尾绳，不小于 7.0。
其中井下竖井提升提升装置部分提出以下规定：
6.4.8.2摩擦轮式提升机的卷筒和天轮与钢丝绳直径比值应符合下列规定：
——塔式提升机的摩擦轮直径：导向轮时不小于 100，无导向轮时不小于 80;
——落地安装的摩擦轮式提升装置的主导轮和天轮不小于 100;
--- 塔式提升机的导向轮直径：不小于 80;
6.4.8.1 缠绕式式提升机的卷筒和天轮与钢丝绳直径比值应符合下列规定：
——用作竖井、斜井和凿井提升的、不小于 60
——排土场的提升或运输装置的卷筒和导向轮，不小于 50;
——悬挂吊盘、吊泵、管道用绞车的卷筒和天轮，凿井时运料用绞车的卷筒，不小于 20;
以上两项规定是井下提升设备初装阶段对提升机钢丝绳选用提出的国家强制要求，必须按两项符合规定选用安装，其中有关绳径比主要考虑钢丝绳在卷筒，天轮，导向轮上的弯曲疲劳要求，依据使用设备按要求选用即可。本文主要分析钢丝绳安全系数计算校核。下面以实例分析竖井单绳缠绕式提升机和斜井单绳缠绕式提升用钢丝绳安全系数是否符合安规要求。
竖井提升钢丝绳安全系数及径绳比校核计算需符合以下计算公式：
1.1.1竖井介绍及基本参数：我公司一分矿盲竖井提升设备为单绳缠绕
式双卷筒提升机（中信重工 JTK-2.5×1.3/11.5），于 2004 年建成投运。井深 500 米钢丝绳使用鞍钢钢绳有限公司线接触钢丝绳型号 6×26ws+NF.钢丝绳直径 432. 每米重 3.92kf，钢丝绳破断拉力之和 787.4KN。竖井管道使用钢木复合管道。罐笼自重及楔形绳环（连接装置）重 3120kf. 配重 6.0 吨。
1.1.2提人状态时钢丝绳安全系数，按设定最多提人数 9 人，每人平均体重 70kf 估算。将参数代人公式计算：
0q=787.4KN 钢丝绳破断拉力之和（钢丝绳检验报告获取） M 人钢丝绳安全系数
C=3120kf 罐笼自重及楔形绳环质量N=9 最多每次乘坐人数
C0=70kf 平均每人质重
L=530 米 竖井最大提升深度与井口至天轮高度之和P=3.92kf （ 检验报告数据计算或实测）
C=9.8N/kf 重力常数
1.1.3提物状态时钢丝绳安全系数，按实际三层罐笼提三矿车矿计算， 矿车容积为 0.66 立方米，每车矿石及矿车质量和 1800kf 估算。将参数代人公式计算：
N=3 提升矿车数量
C0=1800kf 每车矿车质量和矿石质量之和
结论：该竖井钢丝绳提人状态和提人状态时钢丝绳安全系数符合CB16423-2020< 金属非金属矿山安全规程 33 第 6.3.4.3 条规定。
1.1.3 钢丝绳直径与卷筒直径的正确搭配。卷筒和天轮的直径对钢丝绳的使用寿命有直接影响，因为卷筒或天轮的直径太小，钢丝绳直径大在 卷筒和天轮处的弯曲度就会很大，在提升机工作过程中，钢丝绳会反复受 到这种大幅度的弯曲拉伸作用，损坏也就很快，因而 CB16423-2006<< 金属非金属矿山安全规程 33 第 6.3.5.1 条对提升机径绳径比有明确规定，比值选取过小钢丝绳弯曲度大容易疲劳出现断丝，从经济方面考虑也会增加投人，比值选取过大说明绳直径越小容易出現断绳事故。所以正确选用径绳比非常重要，一般不要随意更改设计选用钢丝绳直径。下面是我公司一分矿竖井提升机钢丝绳经绳比校验计算，卷筒直径 2.5 米，钢丝绳型号6×26ws+NF. 钢丝绳直径 432，由公式计算得：
结论：该竖井提升机钢丝绳选用符合 CB16423-2020<< 金属非金属矿山安全规程 33 第 6.3.5.1 条规定。
结束语：矿山企业竖井提升系统是矿山主要运输系统，必须高度重视设备管理，提升系统钢丝绳安全系数必须达到国家安规规定要求以上，提 升设备安装以前需依据提升要求重量及选用钢丝绳规格测算安全系数，由于设备运转时钢丝绳在竖井上下移动测算时必须考虑钢丝绳在竖井一侧时重量，一般提物重量是配重侧重量减去提物容器重量的两倍重量。当提升超正常重量时可增加配重重量来实现，在这种情况是要考虑三个因素，一 是提升机械及电气设备在提升机卷筒上输出的最大转矩力大于提升重量， 二是钢丝绳的安全系数，三是提升加速阶段加速度值要小，加速度加速力 由提升速度与提升重量参考牛顿第二定律计算。要求钢丝绳最小破断拉力必须远远大于加速力与提升重量之和。提升机正常运行时加速阶段由于产生加速力，使钢丝绳受力加大受力之和为提升重量，加钢丝绳重量和加速力三者之和，因此要求竖井提升机加速度不超过 0.75 米每秒。本文主要分析静态状态下悬挂时钢丝绳安全系数。动态状况下钢丝绳安全系数目前没有具体要求。但可以依据提升阶段加速度数值进行动态分析，此时钢丝绳重量需使用运行时间变量用积分计算，最终动态安全系数是一个以运行时间作为变量的函数值依据运行时间变化的变量。因此竖井提升钢丝绳安全系数不仅要考虑静态状况下钢丝绳安全系数，还要综合考虑加速阶段加速力数值。总之矿山提升设备安全管理要电气，机械各方面技术管理到位， 加强日常检查维护保养工作，不论各个环节必须达到国家安全管理规程要求。才能避免安全事故发生。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会《金属非金属矿山安全规程》2020-10-11：39
[2]刘永仁 《浅谈竖井提升钢丝绳安全系数》发表于《煤矿机电》1994- 1：31
（3] 赵梅 《煤矿提升用钢丝绳安全系数计算方法探讨》发表于《煤矿安全》2007-03：62-64 编号 1003-496x（2007）03-0062-03
[4] 李玉瑾 寇子明 《立井提升系统钢丝绳安全系数研讨》发表于《煤炭科学技术》2015 第 3 卷第 2 期 96-100