提升钢丝绳是矿井提升系统的重要组成部分，对提升系统的安全经济运行起着极为重要的作用，在矿井整个服务年限中，是需要经常更换的易损件。无论从安全生产还是从经济运行上考虑，都必须对钢丝绳的选择高度重视。钢丝绳本身的质量固然重要，但如果钢丝绳选用不当，将会造成钢丝绳使用寿命的缩短，甚至导致安全事故。当前，不同文献或资料对矿井提升钢丝绳的捻向选择有着不同的表述，国内钢丝绳生产厂家提供的使用说明和文献 [1]提出，单绳缠绕式提升钢丝绳的捻向选择应与卷筒螺旋槽的方向相反；而文献 [2] 和文献 [3] 提出，在我国，对单绳缠绕式提升机钢丝绳的选用原则，一般是钢丝绳的捻向应与绳在卷筒上缠绕的螺旋线方向一致，目的是为了防止缠绕时钢丝绳松捻。针对上述 2 种相反的观点，笔者将重点分析探讨提升过程中钢丝绳松、紧捻情况，并对钢丝绳捻向选择提出参考建议。
1 矿井提升钢丝绳捻向分类及特点
提升钢丝绳按丝在股中和股在绳中捻向关系可以分为同向捻和交互捻，丝在股中和股在绳中捻向相同时称为同向捻，丝在股中和股在绳中捻向相反时称为交互捻，共有右同向捻、右交互捻、左同向捻和左交互捻 4 种类型。
同向捻钢丝绳具有如下特点：
(1) 表面光滑、柔性好和耐疲劳，与卷筒、天轮接触面积大，磨损均匀，弯曲应力小，使用寿命长，断丝后断丝头翘起易被发现；
(2) 由于股内钢丝的扭转力矩与钢丝绳的扭转力矩方向相同，旋转性较大，散股趋向也大，稳定性较差，使用中容易产生扭结。
交互捻钢丝绳受到载荷拉伸时，会产生与绳股编捻方向相反的转动，而绳中的钢丝与绳股的捻向相反，可以在绳内产生一阻止转动的力矩。所以，交互捻钢丝绳不旋转性能较同向捻钢丝绳好，结构比较稳定，在使用中不易产生扭结现象。
2 矿井提升钢丝绳捻向选择
2.1 立井单绳单层缠绕时矿井提升钢丝绳捻向选择
2.1.1 整绳分析钢丝绳的旋转情况
钢丝绳在捻制时，绳股围绕绳芯旋转，当钢丝绳受到拉力后，绳股因被拉而向与捻向相反方向旋转。但由于矿井提升钢丝绳一端固定于卷筒，经过天轮的另一端连接于提升容器，在提升过程中，提升容器是不允许旋转的，这相当于钢丝绳两端都是固定的，所以钢丝绳整体上是不会逆转的，即宏观上不松捻也不紧捻。
2.1.2 分段分析卷筒螺旋槽引起的钢丝绳旋转情况
为进一步讨论卷筒螺旋绳槽对钢丝绳旋转的影响，首先对钢丝绳在卷筒上的缠绕过程进行分析。设卷筒衬垫上的螺旋绳槽与卷筒圆周方向的夹角为 β，如图 1 所示，依据《煤矿安全规程》，按卷筒直径是钢丝绳直径的 80 倍，螺旋间距为钢丝绳直径的 1.1 倍进行计算，即式 (1) 成立
式中：d 为钢丝绳直径。
式 (1) 表明，钢丝绳每绕卷筒 1 周，钢丝绳轴向移动 1.1 倍于钢丝绳直径的距离。求得
从图 1 中可以看出，当钢丝绳在卷筒上缠绕时，钢丝绳相对天轮的最大内、外偏角为 α1、α2。根据《煤矿安全规程》要求，天轮到卷筒上的钢丝绳的最大内、外偏角都不得超过 1°30′。由此可知，钢丝绳在最大内、外偏角时相对于卷筒绳槽的偏角分别为 α1+ β = 1°45′和 α2 - β = 1°15′。
图1 提升钢丝绳和绳槽偏角
由此可见，钢丝绳和绳槽方向并不重合。以下以固定卷筒 (上出绳) 为分析对象，卷筒螺旋槽为右旋，右同向捻钢丝绳，假定从车房操控台面向井架方向观察为例进行分析。当提升钢丝绳处于外偏角，固定卷筒 (上出绳) 侧上提时，钢丝绳首先与螺旋绳槽的左边缘相遇接触，如图 2 所示。在绕进绳槽的过程中，由于受到左边缘的抵抗力，使钢丝绳绕自身轴线顺时针旋转。同时在天轮处，钢丝绳与天轮绳槽的右边缘脱离，天轮绳槽右侧作用也使钢丝绳绕自身轴线顺时针旋转。这样，将使得绕在卷筒上的钢丝绳出现紧捻，而卷筒以外未缠绕钢丝绳将发生松捻。
图2 外偏角上提时螺旋绳槽对钢丝绳旋转的影响 (顺时针旋转)
同理，可以得出如下结论：即无论是固定卷筒还是游动卷筒在上提或下放时，卷筒以外的未缠绕钢丝绳均为从停车位置的正常状态，到上提前半程钢丝绳处于外偏角或下放前半程钢丝绳处于内偏角时缠绕，导致卷筒以外未缠绕钢丝绳松捻，到钢丝绳处于卷筒中间位置时的既不紧捻也不松捻，再到上提后半程钢丝绳处于内偏角或下放后半程钢丝绳处于外偏角时缠绕导致卷筒以外未缠绕钢丝绳紧捻，使前半程的松捻恢复到正常状态。为验证以上分析，笔者分别选择了两家煤矿的副井提升机对上述情况进行了试验和观察，结果表明，上述分析得出的结论是正确的。
钢丝绳松捻和紧捻均会导致钢丝绳的疲劳性能降低，最坏的情况是钢丝绳形成“鸟笼”状或绳芯挤出等，钢丝绳结构被破坏。特别是考虑到上提初始阶段，提升机加速和钢丝绳自重影响使钢丝绳受力最大，且井筒下部受淋水和粉尘等影响更为严重。因此，笔者建议，对我国普遍使用的右旋绳槽单绳缠绕式提升机使用左同向捻钢丝绳，以使每一提升循环出现上提前半程钢丝绳处于外偏角或下放前半程处于内偏角缠绕时，卷筒以外的未缠绕钢丝绳紧捻，到钢丝绳处于卷筒中间位置时既不紧捻也不松捻，再到上提后半程钢丝绳处于内偏角或下放后半程钢丝绳处于外偏角时钢丝绳松捻，使前半程的紧捻恢复到正常状态。
2.2 绳罐道立井单绳缠绕提升钢丝绳捻向选择
由于绳罐道是柔性罐道，其刚性远不如刚性罐道，要求提升钢丝绳具有良好的不旋转性。否则，容器在井筒中将发生一定角度的扭转，使得容器与井筒各部间隙难以保证，严重者有可能发生容器与井壁或井筒装备相碰等严重事故。因此，绳罐道提升钢丝绳宜选用交互捻钢丝绳。
2.3 多绳摩擦提升钢丝绳捻向选择
为消除钢丝绳扭转对提升容器的影响，多绳摩擦式提升机要求左、右捻钢丝绳成对使用，即左、右捻各半。即可以选用左同向捻、右同向捻各半，也可以选左交互捻、右交互捻各半。最好选用左同向捻、右同向捻各半，因为在同样条件下，不但同向捻钢丝绳的使用寿命较交互捻长，而且同向捻钢丝绳的摩擦系数也较交互捻钢丝绳高。
3 结论
矿井提升钢丝绳作为一种重要用途钢丝绳，在选型时必须科学和谨慎，笔者对其捻向选择问题进行了讨论，重点对立井单绳单层缠绕时矿井提升钢丝绳捻向选择问题进行了探析，结论如下：
(1) 立井单绳缠绕矿井提升钢丝绳捻向选择应使钢丝绳的捻向与卷筒螺旋绳槽的旋向相反，即对于我国绝大部分的右旋绳槽提升机应选用左同向捻钢丝绳。
(2) 对不旋转性要求较高的矿井提升钢丝绳应选用交互捻钢丝绳，如绳罐道立井单绳缠绕提升钢丝绳应优先选用交互捻。
(3) 多绳摩擦提升钢丝绳捻向优先选取左、右同向捻各半的同向捻钢丝绳。
