玻璃鋼復合材料罐道在四老溝礦副立井1000車應用研究

馬 騰 豐武平（大同煤礦集團公司四老溝礦機電科，山西 大同 037028）

玻璃鋼復合材料罐道在四老溝礦副立井1000車應用研究

馬 騰 豐武平
（大同煤礦集團公司四老溝礦機電科，山西 大同 037028）

本文重點研究介紹了玻璃鋼復合材料在煤礦主罐道上的應用，顯示出了該種材料的先進性、實用性、經濟性。

煤礦；玻璃鋼罐道；應用

一、立項原因及背景

1、罐道在立井提升系統中的作用及其重要性

礦井提升系統的任務是提升煤炭、矸石、下放材料、升降人員和各種采礦設備。它是礦井生產系統的咽喉環節，在礦井生產中所占的地位十分重要 。一旦發生故障，輕則影響生產，重則造成國家財產的嚴重損失，甚至導致人身的重大傷亡事故。井筒裝備是保證礦井提升系統能高速、安全運行的重要組成部分，而罐道是保證提升容器安全運行的承載和導向裝置，更是井筒裝備的重中之重。

2、原副立井1000車罐道結構與工作原理

四老溝礦副立井1000車成立于1992年，擔負著全礦提升人員、物料的重要任務，投入使用至今已經過18年，井深為227M，由于1000車為多繩摩擦式絞車，其井筒分主、輔兩個井筒，每個井筒內在罐籠進人側與出人側各有一根220M長的鋼組合主罐道，結合罐籠上安裝的滾動罐耳，起到固定罐籠在井筒內位置不令其擺動的作用。

3、原1000車罐道的使用情況及更換玻璃鋼復合材料罐道的原因

四老溝礦副立井為回風井，由于井筒內淋水大、構件設備工作條件惡劣，金屬構件處于高濕、高風速、酸堿侵蝕的環境里，銹蝕嚴重，根據煤炭系統管理部門對全國煤礦礦井腐蝕狀況調查的統計，井下金屬構件的腐蝕速度一般為0.3—1.2mm/年，為大氣環境和海洋環境中腐蝕速度的2—3倍，而罐道除承受外力和腐蝕外還要承受提升容器罐耳在其上滑動或滾動所產生的摩擦磨損。四老溝礦副立井1000車安裝于1992年，經過18年的使用原鋼組合罐道壁的厚度已超出規定安全值，極易發生卡罐、罐道脫落等事故，嚴重影響到1000車的安全運轉。為保證1000車的安全運轉，決定對原罐道進行全部更換。為了在經濟實用的前提下最大限度的提高罐道使用壽命，經反復研究決定采用目前世界上最先進的玻璃鋼復合罐道替換原鋼質罐道。

二、玻璃鋼復合材料罐道的主要性能特征

玻璃鋼復合材料罐道其截面形式采用工程上比較常用的全封閉型鋼組合截面，用型鋼做鋼芯，在鋼芯的內、外表面上都敷上一層一定厚度的玻璃鋼防腐層，這樣既減少了防腐面積又利用了玻璃鋼質量輕、強度高、耐腐蝕性能良好、耐熱、加工成型方便的優點，同時由于有型鋼作為內芯還客服了玻璃鋼彈性模量低的缺點，從而保證罐道在井筒中安全可靠的使用。由于玻璃鋼復合材料罐道的疲勞極限為5×106至5×107次，在遠低于其強度極限的低應力狀態下工作，且罐耳在罐道上運行時，30年內交變次數遠低于其疲勞極限標準，所以玻璃鋼復合材料罐道的疲勞壽命足以滿足煤礦立井罐道使用壽命的要求。玻璃鋼復合材料罐道與普通鋼質罐道比較其滾動磨損壽命低于鋼質罐道，而滑動磨損壽命高于鋼質罐道，鑒于滑動摩擦對罐道壽命影響較大，玻璃鋼復合材料罐道中玻璃鋼的厚度應不低于4mm。復合材料中鋼與玻璃鋼層合面的抗剪性能良好，復合材料層合面不會因玻璃鋼層的抗剪能力不足而使兩種材料性能的發揮受到限制。

普通玻璃鋼受力過程中，會出現損傷、裂紋和某些層次的破壞，而且是不可逆的過程，基體中的橫向裂紋、纖維斷裂、分層都會引起其強度和剛度的下降，而復合材料就不易出現上訴現象。

三、安裝玻璃鋼復合罐道外覆材料選材 罐及罐道安裝過程

1、1000 車選擇安裝的玻璃鋼復合罐道的具體組成成分分析

由于煤礦安全生產的特殊性，井筒內安裝材料必須要有符合標準的阻燃性及抗靜電性，所以在1000車所安裝玻璃鋼罐道的外覆材料中添加了一定劑量的不飽和聚酯樹脂及玻璃鋼高效抗靜電劑，并為了增加復合罐道的耐磨強度及抗腐蝕強度，又在外覆材料中添加了中堿玻璃纖維無捻粗紗及中堿玻璃纖維無捻粗紗布，內部選用Q235B型鋼作為鋼芯（見圖2），經山東省恒信復合材料有限公司檢驗，該玻璃鋼復合材料的阻燃性、抗靜電性、力學性能、化學性能等均符合使用要求。

圖2 玻璃鋼復合材料罐道結構

2、1000 車玻璃鋼復合材料罐道安裝過程

該施工項目由局宏遠公司肖平施工部承攬施工，于2009年10月6日開工至2009年11月26日完工，工期60天。為保證不因更換罐道影響礦井日常生產，施工時間定為每日晚12點到早6點，所安裝罐道每根長8.5m，每日更換3到4根，更換期間嚴格保證罐道的垂直度與平行寬度使兩邊罐道能同時受力且受力相等，1000車技術人員在施工期間每日進行兩次檢驗，隨時糾正安裝不妥之處。

四、玻璃鋼復合罐道安裝后的使用情況及使用效益分析

1、使用情況

該玻璃鋼復合罐道自2009年12月安裝完成投入使用以來至今已使用了7個多月，在使用過程中顯現出抗腐蝕性強、抗磨損能力高的特點，1000車技術人員定期檢測的結果顯示，經過7個多月200多天的運行該復合材料罐道無任何磨損，罐道表面光滑如初，沒有明顯的損傷痕跡，顯示出極好的材料性能，自道更換以來罐籠運行明顯比以前平穩。

2、復合材料罐道使用效益分析

降低了滾動罐耳的磨損，在未更換玻璃鋼復合材料罐道前因舊罐道出現破損摩擦加劇，1000車滾動罐耳每一個月需更換一次，共需更換大、小共24個罐耳，更換玻璃鋼復合材料罐道后滾動罐耳更換時間加長到6個月，每年可少購買240個滾動罐耳，按每個罐耳3000元計算，每年可節約配件費用72萬元；更換前1000車每年需花費罐道維護費用12萬元，更換后罐道維護工作量驟減，日常只需進行簡單檢查，每年可節省罐道維護費用12萬元。更換后罐籠運行平穩，乘罐時明顯感覺罐籠擺動減小，提升機安全性能提高，安全效益顯著，社會效益顯著。

玻璃鋼復合材料罐道作為新一代的罐道鋪設材料，應用前景廣闊，經濟、社會效益明顯，在全公司有極大的推廣價值。

[1]朱文志.豎井的玻璃鋼復合材料井筒裝備.甘肅冶金，2004年4期.

[2] 曾憲桃，郭晉蒲. 煤礦立井玻璃鋼復合材料罐道的研究.中國工程科學，2002年12期.

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