信息摘要：
徐州鐵礦集團吳莊鐵礦主井為豎井提升，提升機平衡鋼絲繩為多股不旋轉鍍鋅鋼絲繩，共兩根。平衡鋼絲繩規格為347+FC-38，左、右旋各一根，使用長度640m。 根據主井平衡繩的更換記錄
徐州鐵礦集團吳莊鐵礦主井為豎井提升，提升機平衡鋼絲繩為多股不旋轉鍍鋅鋼絲繩，共兩根。平衡鋼絲繩規格為347+FC-38，左、右旋各一根，使用長度640m。
根據主井平衡繩的更換記錄，吳莊鐵礦分別于2009年12月、2011年9月、2014年7月、2015年6月進行了平衡鋼絲繩的更換工作。平均一根平衡繩的使用年限約在1年半至2年之間，根據更換原因來分析，該礦在提升卸礦的過程中，由于礦石含有充填的尾砂、交固粉等充填原料，使礦石的粘性大大增加，從而導致箕斗在卸礦石至關門之間，粘結在箕斗底部的礦石，向箕斗外滑落，且未進入一樓礦倉，而是直接掉進井筒，對井筒底部設施及平衡繩造成嚴重損傷。
按照《金屬非金屬礦山安全規程》的有關規程規定，平衡鋼絲繩的使用沒有年限上的規定，而只有平衡鋼絲繩一個捻距內斷絲的面積與鋼絲繩的總面積之比≥10%時，需更換。由于更換平衡鋼絲繩工藝復雜、工作量大，施工時必須停產作業，因此平衡鋼絲繩服務周期的長短將直接影響礦石的產量，同時影響提升材料成本。吳莊鐵礦主井平衡鋼絲繩的服務年限低于平均服務年限，下面以該礦為例，對豎井平衡鋼絲繩使用年限影響原因及提高年限的方法做一些分析。
1平衡鋼絲繩異常而出現的部分常見安全隱患
（1）平衡繩彎曲、打結。在安裝或吊掛平衡繩的時候，施工人員對平衡繩的放繩及吊掛安裝等工序不夠了解，或者違反相關操作工藝的要求，亦或者操作不當，都會造成平衡鋼絲繩的彎曲、打結，在部分情況下，會出現不能捋平并復原的情況。而且，平衡繩在受到外力的擠壓時，極有可能產生扭彎、硬折等情況發生。由于平衡繩的扭彎、硬折會引起平衡繩的運行軌跡發生改變，而造成平衡繩與井筒中設備設施之間產生摩擦、磨損、拉掛等現象，這樣就帶來了很大的安全隱患。根據相關規程的要求，平衡鋼絲繩不得瓢曲和扭轉，目的就在于保證平衡繩在掛設安裝之后，能保證平穩的運行。
（2）平衡繩磨損、斷絲、斷股。造成這樣一種安全隱患的主要原因就是平衡鋼絲繩運行中出現了嚴重的偏擺現象。提升系統運行時，平衡繩在自身應力的作用下，會自然的擺動。受豎井井筒中地下滲水、對流風壓及提升沖擊、振動等原因的影響，平衡繩與豎井井筒中的設備設施之間的相對安全距離可能變小，導致了平衡繩在提升過程中，容易接觸其他靜止設備設施而產生摩擦、磨損、纏繞、打繞等現象。如果在平時提升系統的運行中長期存在這種情況，就必然導致平衡繩的斷絲及磨損情況嚴重超過規程標準，甚至出現破股的現象。
2影響平衡鋼絲繩使用年限的原因分析
（1）井筒內掉落雜物的沖擊。吳莊鐵礦主井井底為海拔-566m，所處地面約為海拔39m，井塔高度約40m，相對落差高達645m，在提升裝載及卸礦過程中，因為各種原因而粘結在箕斗底部的礦石，向箕斗外意外滑落而進入井筒，各種礦石、雜物對井筒底部設施及平衡繩造成沖擊損傷，進而出現平衡鋼絲繩破斷。當破損情況超出規程規定范圍時，就必須進行鋼絲繩的更換。
（2）平衡鋼絲繩在運行中的磨損。吳莊鐵礦主井的額定運行速度為7.8m/s，運行速度較大，加上主井的井簡和罐道在設計中的種種原因，造成了平衡鋼絲繩的運行不穩，會出現擺動并且幅度比較大，特別是箕斗剛進入井簡的時候，箕斗處于持續的加速狀態，對平衡繩造成很大的沖擊。兩根平衡繩之間相互摩擦，同時平衡繩與井底井檔梁也會產生摩擦。這些情況很容易造成平衡繩的磨損，進而出現斷絲甚至破股現象。
（3）平衡鋼絲繩的懸掛裝置出現故障。吳莊鐵礦的主井尾繩兩端的懸掛裝置均為自旋轉體懸掛，而懸掛裝置的旋轉體在使用的過程中，因為環境較為潮濕等原因，會出現旋轉體卡死或軸承損壞等情況，造成平衡鋼絲繩無法自由旋轉進而出現扭轉疲勞而損壞。
（4）維護及保養的不合理。平衡鋼絲繩在磨損、銹蝕后就容易發生斷絲甚至斷股的現象，如果不對斷絲的部分進行適當處理，斷絲將繼續發展。另外，對安裝使用一年后的平衡繩，檢查的周期應當縮短，失檢、漏檢都會嚴重影響平衡鋼絲繩的使用年限。
（5）平衡鋼絲繩的使用環境比較復雜。吳莊鐵礦主井井簡是一個很復雜的工作環境，平衡鋼絲繩在井筒中容易出現金屬腐蝕的現象。井筒中平衡繩的腐蝕一般都為電化學腐蝕。根據吳莊鐵礦水文地質的化驗結果，吳莊鐵礦所在的地理位置，地下水為酸性水質，這大大加劇了平衡鋼絲繩的腐蝕程度。
3主井平衡鋼絲繩的受力分析
由于平衡繩的作用是平衡空載、重載之間的平衡錘端和箕斗端的質量差，使提升首繩與主導輪之間的摩擦力在一個最小范圍內變化，確保空載和重載時運轉正常，平衡繩懸掛點的最大受力就是懸掛點至井筒內最長的一段垂直繩長的自重：
5.82kg/m（540+39+21）m=3492kg即所受重力約：34.2216kN自重與實測破斷力之比為：34.2216/839-1/24.64
4平衡鋼絲繩的保護措施
（1）對平衡鋼絲繩斷絲部位進行灌鉛保護。在不影響主井安全提升的條件下，將平衡鋼絲繩截去1～1.5m后，重新將平衡鋼絲繩連接到懸掛裝置上，使斷絲部位上移，并對斷絲部位進行清洗灌鉛，這樣對斷絲的部位又進行了進一步保護，即使再出現礦石下落的情況，也不會造成原斷絲部位的斷絲增加，延長了平衡鋼絲繩的使用年限。
灌鉛的過程是采用融化的熱金屬鉛、鋅、錫，利用金屬的活性置換原理，在鋼絲繩的表面鍍一層金屬鉛作為保護層。而根據發現，在灌鉛過程中所使用的鉛、鋅、錫的金屬熔點分別在328C、419℃、232℃。這樣以來，三種金屬的熔點遠低于鋼的熔點（1400-1500℃），且遠低于鋼的熱處理（回火）溫度。因此，灌鉛處理不會對鋼絲繩的力學性能造成不良影響。
（2）對平衡鋼絲繩進行防磨損的改造。為解決平衡鋼絲繩的扭轉、摩擦造成磨損嚴重的情況，吳莊鐵礦對平衡鋼絲繩進行了防磨損的改造。通過現場測繪，在保證提升安全可靠的情況下，把井檔梁向外移動100mm，以避開平衡繩的運動路線。通過防磨損改造的施工，進一步保證了平衡繩的運行更加平順、穩定，進而提高了提升系統運行的安全性，延長了尾繩的使用期限。
（3）合理維保平衡鋼絲繩。為了保證平衡鋼絲繩的使用安全，增加平衡繩的使用年限，確保豎井提升系統的安全運轉，相關技術人員重新制定了平衡繩的維保辦法。一是檢修工充分利用礦山檢修時間（每周一次）對主井平衡鋼絲繩進行檢查，檢查內容包括平衡鋼絲繩的銹蝕、斷絲、變形情況等。對平衡錘以下15-20m范圍內等鋼絲繩容易受漏礦撞擊處仔細檢查，并做好記錄。二是對主井賓斗扇形閘門、計量斗裝載板加強維護，減少漏礦量。三是加強罐道和箕斗的檢查，減少主井平衡鋼絲繩的震動。
（4）優化主井卷揚機的速度曲線。吳莊鐵礦主井卷揚機設定的最大提升速度為7.8m/s，提升速度曲線對平衡鋼絲繩有很大的影響。卷揚機的速度曲線為“慢加速-加速-最大速度”。為了減少急加速對提升設備的沖擊、提高提升系統的穩定性，技術人員與廠家討論后進行了優化。優化之后的曲線為“慢加速-爬行-一次加速-穩定勻速-再加速-最高速度”。
通過這樣的調整，減小了箕斗進井筒時的速度，箕斗在運行中更加的穩定。同時也增加了平衡繩的穩定性，減少主井平衡繩的損壞。
5結語
平衡鋼絲繩是豎井提升系統的重要組成部分，采取科學合理的方法提高平衡鋼絲繩的使用年限，既可以保障豎井提升系統的運行安全，同時還減少了更換平衡鋼絲繩的成本消耗，提高了經濟效益。
