أسباب تلف حبال الرفع الفولاذية في المناجم: الكلل والبلى والتآكل وإعادة توزيع الأحمال

حبل الرفع الفولاذي في المنجم ليس قضيباً فولاذياً مصمتاً، بل مجموعة متحركة من أسلاك وجدلات ملتفة حلزونياً. وخلال كل دورة رفع، تتحمل هذه العناصر شداً متغيراً، وتنحني فوق البكرات أو حول أسطوانات اللف، وتتعرض للالتواء والضغط على الأسلاك المجاورة ولحركات نسبية صغيرة. وينشأ بذلك نظام ميكانيكي موزّع قد يبدأ تلفه عند السطح أو نقطة تلامس داخلية أو نقرة تآكل أو عيب موضعي قبل ظهوره على مستوى الحبل.

لذلك لا يحدد الكسر النهائي بالضرورة السبب الذي بدأ التلف. فقد يقلل البلى التدريجي أو الكلل أو التآكل أو انقطاع أسلاك سابق القدرة الفعلية على حمل الأحمال. وتوضح اختبارات الحبال الكاملة أن البلى وانقطاع الأسلاك قد يعيدان توزيع الحمل، بحيث تفشل الأسلاك المتبقية أخيراً بكسر مطيلي نتيجة زيادة الحمل عليها. وفي المقابل، قد تنشأ سلسلة مختلفة من حمل زائد شديد لمرة واحدة أو فشل التثبيت أو عدم مطابقة المواد. وعليه، يتطلب تحليل تلف حبل الرفع في المنجم التمييز بين آلية بدء التدهور وانتشار التلف وفقد المقطع الفعّال ونمط الكسر النهائي. (Schrems, 1994; Chang et al., 2019; Zhang et al., 2017; Singh, Mallick and Verma, 2016)

كيف رُوجعت الأدلة؟

يمثل المقال مراجعة سردية هندسية تستند إلى الأبحاث، وليس مراجعة منهجية أو تحليلاً تجميعياً أو حصراً شاملاً للدراسات. أُجريت عمليات بحث موجّهة عبر ناشري المجلات وسجلات DOI حول ديناميكا رافعات المناجم والاحتكاك الدقيق في الحبال وكلل الانحناء والبلى وكلل التآكل والالتواء وإعادة توزيع الأحمال بعد انقطاع الأسلاك وتحليل حالات الفشل والفحص الكهرومغناطيسي واختبارات المقاومة المتبقية. اكتمل البحث وفحص المعايير في 3 سبتمبر 2026. أُعطيت الأولوية للدراسات الأصلية المحكّمة والأدلة الخاصة بالمناجم واختبارات الحبل الكامل وحالات الفشل أثناء الخدمة؛ واستخدمت اختبارات السلك المنفرد ومجموعات الأسلاك للاستنتاجات المتعلقة بالآليات فقط. وروجعت بصورة مستقلة سجلات ISO وBSI الرسمية ونصوص eCFR الحالية ومواد MSHA وإرشادات HSE البريطانية ومدونة الممارسة المعتمدة في نيو ساوث ويلز الصادرة في أبريل 2026.

شملت عبارات البحث الممثلة: «حبل رفع فولاذي في المنجم»، و«كلل حبل الرفع في المنجم»، و«الاحتكاك الدقيق في الحبال»، و«كلل التآكل في حبل المنجم»، و«كلل الانحناء»، و«الفحص غير الإتلافي لحبال Koepe»، و«إعادة توزيع الأحمال بعد انقطاع الأسلاك»، و«فحص حبال آبار المناجم»، و«تحليل فشل حبال الرفع في المناجم». احتُفظ بالدراسات التي تسهم مباشرة في تفسير ديناميكا الرفع وآليات تلف الحبال والأسلاك والتحقيق في الفشل والفحص والمقاومة المتبقية. وخُفّضت أولوية الدراسات العامة للحبال إلا عند غياب أدلة خاصة بالمناجم أو الحاجة إلى توضيح آلية معينة. وروجعت بصورة انتقائية قوائم المراجع ومسارات الاستشهاد في الدراسات الأولية ذات الصلة للعثور على دراسات أصلية إضافية.

تُحدد أنواع الأدلة في النص، لأن النموذج واختبار السلك واختبار الحبل الكامل المعجّل وتحليل حالة فشل والحد القانوني تجيب عن أسئلة مختلفة. وفُسرت النتائج المتعارضة وفق مقياس الاختبار والتحميل والبيئة وما إذا كانت الدراسة تقيس بدء الشقوق أو انتشارها. وتنتمي عدة دراسات اختبارية مستشهد بها إلى مجموعات بحث متداخلة في جامعة الصين للتعدين والتكنولوجيا؛ فهي برنامج بحثي مترابط وليست تكرارات مستقلة متعددة. وتوسّع أدلة مستقلة من تحليل الفشل والمراقبة الميدانية والحبال المسحوبة من الخدمة في الولايات المتحدة والهند وتركيا وبولندا وسلوفاكيا قاعدة الأدلة، لكنها لا تلغي هذا القيد.

يتعرض حبل الرفع في المنجم لتاريخ من الأحمال المتغيرة، لا لحمل ساكن واحد

لا يصف الحمل المعلّق الاسمي كامل ظروف الخدمة المفروضة على حبل الرفع في المنجم. فالتسارع والتباطؤ والاهتزاز وتغيّر الطول المعلّق والانحناء والالتواء والحالات الانتقالية أثناء التشغيل تغيّر شد النظام وظروف التلامس الموضعية بين الأسلاك.

توضح نمذجة Wang وZhang وGe الفرق بين المقياسين الكلي والموضعي. ففي نموذج محدد لرافعة منجم فحم، حسب الباحثون شداً ديناميكياً للحبل يتراوح من 0 إلى 30.9 كيلونيوتن. ثم اشتقوا أحمال تلامس مختارة بين الأسلاك بلغت 38.3 و60.5 و102.7 و378 نيوتن، وإزاحات نسبية بلغت 62.5 و113.2 ميكرومتر عند نقاط تلامس معينة. كانت هذه مدخلات مستخرجة من المحاكاة لاختبارات لاحقة للأسلاك؛ ولم تكن قياسات ميدانية أو أحمال تصميم أو حدوداً قابلة للنقل إلى بئر آخر. وقيمتها توضيحية: قد تولّد حركة نظام الرفع حركات داخلية صغيرة السعة تسبب تلفاً بالاحتكاك الدقيق المتكرر. (Wang, Zhang and Ge, 2013; Wang et al., 2012)

يؤثر عمق البئر لأن زيادة طول الحبل المعلّق تضيف وزنه الذاتي وتغيّر الاستجابة الديناميكية للنظام. ولا يسبب العمق وحده الفشل؛ بل يتفاعل مع كتلة الحبل والحمولة ومنحنى السرعة ونوع آلة الرفع والأبعاد وظروف الخدمة. وتعكس صيغ الحد الأدنى للمقاومة المرتبطة بالطول في قواعد التعدين تغيّر مسألة التصميم، لكن معادلة معامل الأمان القانونية لا تتنبأ باحتمال فشل حبل بعينه.

لذلك لا يمنع البقاء دون حد الحمولة الاسمية التلف الناتج عن دورات التحميل. تعتمد الحالة على طيف الأحمال ونظام الحبل وآلة الرفع، وليس على أكبر حمل ساكن وحده.

الانحناء والتلامس الداخلي يولّدان تلفاً موضعياً متكرراً

ينثني الحبل فوق البكرة أو عند دخوله أسطوانة اللف. ويولّد تغيّر الانحناء المتكرر انحناءً أولياً للحبل وانحناءً ثانوياً وإجهادات تلامس على مستوى الأسلاك. كما تتلامس الأسلاك والجدلات المجاورة بالضغط والحركة النسبية. وقد تتزامن هذه الآليات، ولذلك لا ينبغي التعامل مع الكلل كعملية واحدة متجانسة.

في اختبار معجّل لحبال كاملة، كرر Zhang وزملاؤه ثني حبال 6×19 ذات قلب ليفي على بكرات فولاذية وبكرات من نايلون معدّل. وفي ترتيب الاختبار، تجاوز العمر المبلغ عنه حتى حدوث كلل الانحناء للحبل المستخدم مع النايلون المعدّل ضعف عمر الحبل المستخدم مع الفولاذ. وتوضح الدراسة أن مادة البكرة وسلوك التلامس قد يغيّران تطور التلف، لكنها لا تثبت معاملاً عاماً لمضاعفة العمر؛ إذ تحدّ بنية الحبل وقطر البكرة ومجرى الحبل والحمل والسرعة والبيئة وعدد عينات الاختبار المحدود من إمكان تعميم النتيجة. (Zhang et al., 2013)

ولا تثبت النتيجة أن البكرات المصنوعة من مواد صناعية أكثر أماناً بطبيعتها. فمعيار ISO 4309:2017، الذي يختص بحبال الرافعات وأجهزة السحب والرفع ولا يمثل المعيار الافتراضي لحبال آبار المناجم، يحذّر من أن الأنظمة التي تستخدم حصراً بكرات أو بطانات صناعية مع لف الحبل بطبقة واحدة قد تتراكم فيها أسلاك داخلية مقطوعة قبل ظهور أدلة خارجية كافية. والاستنتاج المدعوم هو أن الحبل والبكرة يشكلان نظام تلامس متفاعلاً؛ فتغيير المادة أو الأبعاد قد يغيّر معدل التلف وموضع إمكان اكتشافه. (ISO 4309:2017)

الاحتكاك الدقيق المتكرر: انخفاض الاحتكاك أو الانزلاق لا يعني بالضرورة تلفاً أقل

الاحتكاك الدقيق المتكرر (Fretting) تلف سطحي ينتج عن حركة نسبية صغيرة ومتكررة تحت حمل التلامس. وقد يحدث بين أسلاك الحبل أو بين جدلاته. ويزيل البلى الناتج عنه مادة من السطح؛ أما كلل الاحتكاك الدقيق فيصف بدء الشقوق وانتشارها بفعل التلامس الدوري. ويشمل التآكل الناتج عن الاحتكاك الدقيق أيضاً تفاعلات سطحية كيميائية أو كهروكيميائية. هذه المصطلحات مترابطة، لكنها لا تعني الآلية نفسها.

في تحليل لحبل رافعة سكيب مقاوم للدوران من منجم تحت الأرض، رصد Schrems حالات فشل مرتبطة بالبلى بين الجدلات والكلل. وأوضح تحليل أسطح الكسر لماذا لا يتطابق أثر البلى الأوضح دائماً مع نقطة بدء الشق؛ فقد يبدأ الشق حيث تكون حالة الإجهاد الموضعي متعدد المحاور أشد ضرراً، حتى في موضع أقل وضوحاً بصرياً. وهذه حالة فشل واحدة أثناء الخدمة ولا تحدد معدل الانتشار العام، لكنها دليل مباشر على أن فقد المعدن الظاهر وحده قد لا يكفي لتحديد السبب الجذري لتلف حبل المنجم. (Schrems, 1994)

استخدم Peng وزملاؤه في اختبارات مضبوطة مجموعة حلزونية من سبعة أسلاك: ستة أسلاك خارجية بقطر 1 مم حول سلك مركزي بقطر 1.1 مم، في ظروف مختبرية جافة. وعند زيادة الحمل الجانبي من 80 إلى 320 نيوتن، انخفض معامل الاحتكاك المستقر المبلغ عنه من نحو 0.73 إلى 0.66، بينما ازداد أقصى عمق للبلى من 10.9 إلى 23.1 ميكرومتر، ومتوسط عرضه من 111.5 إلى 135.8 ميكرومتر. تخص هذه النتائج أبعاد الأسلاك والشد وسعة الحركة والبيئة في الدراسة، ولا تمثل حدود خدمة لحبال المناجم. وتدعم استنتاجاً محدداً: قد يتزامن انخفاض الاحتكاك المقاس مع زيادة البلى، لأن الحمل العمودي وإجهاد التلامس والطاقة المبددة تتغير أيضاً. (Peng et al., 2023)

توضح اختبارات أخرى لمجموعات الأسلاك ضمن البرنامج البحثي الأوسع نفسه أن التردد وشد الأسلاك وأبعاد التلامس الحلزوني قد تغيّر الاحتكاك والبلى. وتحسّن هذه الدراسات فهم الآليات، لكنها ليست تكرارات ميدانية مستقلة، كما لا تحاكي منصات اختبارها كل نقاط التلامس في حبل كامل. (Huang et al., 2025)

الاستنتاج الصحيح لا يعني أن انخفاض الاحتكاك يسبب تلفاً أكبر؛ بل يعني أن معامل الاحتكاك أو مقدار الانزلاق النسبي وحده لا يصف سلامة الحبل. ويتأثر السلوك أيضاً بضغط التلامس وتوزيع الإجهاد ونواتج البلى والتزييت وتطور شكل آثار التلف والانتقال بين حالات الالتصاق والانزلاق الجزئي والانزلاق الكامل.

البلى الخارجي يقلل المقطع المعدني وقد يقصّر العمر المتبقي حتى حدوث الكلل

البلى الخارجي عند البكرة أو مجرى الحبل أو نقاط تقاطع اللف متعدد الطبقات ليس مجرد أثر شكلي. فهو يقلل مساحة المقطع المعدني ويغيّر الأبعاد الموضعية ويركّز الإجهاد ويخلّ بتقاسم الأحمال. ويُعد انخفاض القطر وفقد مساحة المقطع المعدني وقوة القطع المتبقية مؤشرات مترابطة للحالة، لكنها قياسات مختلفة.

أجرى Chang وزملاؤه دراسة معجّلة لحبل نقل حركة 6×19 ذي قلب ليفي وقطر 9.3 مم، بلغت قوة قطعه الأولية المقاسة 52.5 كيلونيوتن. وفي أشد تسلسل اختباري لبلى الحبل مع البكرة، انخفضت قوة القطع من نحو 48 إلى 23 كيلونيوتن، وانخفض تحمّل كلل الانحناء اللاحق من نحو 6,200 إلى 200 دورة. تمثل هذه القيم نهايات اختبار في منصة لحبل صغير تستخدم بكرة Q235. ولا تمثل أعمار خدمة متوقعة لحبال آبار المناجم أو حدود عدم اليقين أو معايير الاستبعاد؛ ولا تثبت الدراسة حدوث النسبة نفسها من فقد المقاومة في حبل رفع منجم بالحجم الكامل. (Chang et al., 2025)

في البرنامج البحثي نفسه، خفّض تسلسل بلى بين حبلين قوة القطع من نحو 50 إلى 46 كيلونيوتن، وهو تغيّر أصغر من تسلسل الحبل مع البكرة في تلك الدراسة. لكن لا يصح تعميم أن البلى بين الحبل والبكرة أشد دائماً؛ فقد مثّلت منصات الاختبار نقاط تلامس مختلفة واستخدمت أحمالاً وسرعات وأطوال تلامس مختلفة. وتقتصر المقارنة على الترتيبات الاختبارية المستخدمة.

أظهرت اختبارات البلى المضبوط وتحليل العناصر المحدودة أن آثار البلى الأخدودية أو غير المنتظمة قد تولّد توزيعاً غير متجانس للإجهاد وتقاسم الأحمال. لكن حالة الفشل التي حللها Schrems أوضحت أن أعمق فقد ظاهر للمعدن لا يحدد دائماً موضع بدء الكلل. لذلك قد لا يكشف متوسط القطر أثراً موضعياً عميقاً أو اتجاه أثر غير ملائم أو انقطاعات متجمعة أو تلفاً داخلياً. (Chang et al., 2019; Schrems, 1994)

التزييت يغيّر ظروف التلامس، لكنه لا يلغي الكلل

قد يقلل التزييت المناسب الاحتكاك والبلى ويسهم في الحماية من التآكل ضمن ظروف مناسبة. وفي نظام Peng وزملائه ذي الأسلاك السبعة، بلغ معامل الاحتكاك المستقر نحو 0.16–0.22 مع الزيت المختبر، مقابل نحو 0.58–0.75 في الظروف الجافة. وبلغ عرض البلى المبلغ عنه في الاختبارات الجافة نحو 160–240 ميكرومتر، مقابل نحو 40–120 ميكرومتر مع التزييت. وتغيّرت الآليات المرصودة أيضاً: ظهر في التلامس الجاف بلى كشطي والتصاقي وبلى مرتبط بالكلل، بينما غلبت العمليات الكشطية والمرتبطة بالكلل في التلامس المزيّت. (Peng et al., 2023)

توضح النتيجة أثراً وقائياً ضمن ظروف الاختبار، ولا تحدد مواصفة عامة لمواد التزييت أو فترة موحدة لإعادة التزييت. استُخدمت مادة تزييت مختبرية واحدة ومجموعة أسلاك صغيرة، ولم يُختبر حبل منجم أثناء التشغيل. ويتأثر الأداء بتركيب مادة التزييت ولزوجتها وطريقة تطبيقها والتلوث وتوافقها مع قلب الحبل وتشطيب سطحه.

تضيف أنظمة الرفع بالاحتكاك أو Koepe قيداً آخر: فالتماسك بين الحبل وبكرة أو أسطوانة الدفع جزء من تصميم النظام. تنص إرشادات HSE البريطانية على ألا تقلل مواد التزييت أو الطلاء الخارجية لحبال الرفع بالاحتكاك معامل الاحتكاك مع أسطوانة الدفع بدرجة كبيرة، وتحذّر من الإفراط في التزييت لأنه قد يسبب انزلاق الحبل أو تفاوت الحركة. لذلك لا تعني زيادة مادة التزييت سلامة أعلى تلقائياً، وقد تتعارض مادة غير مناسبة مع متطلبات التماسك. (HSE) وتذكر إرشادات HSE لحبال آبار المناجم أن التزييت الخارجي قد يحدّ من دخول الأوساخ والحبيبات التي تزيد البلى الكشطي، بينما قد يجذب الإفراط في مادة لزجة الحبيبات ويقصر عمر الحبل. وهذه إرشادات عامة لحبال الآبار وليست نتيجة تجربة Peng. ويجب أن تستند المواصفة وطريقة التطبيق إلى تعليمات مصنّعي الحبل وآلة الرفع وتصميم النظام المعتمد وقواعد المنجم المنطبقة. (HSE)

أظهر تحليل فشل حبلين مستخدمين في مناجم فحم تحت الأرض تزييتاً غير كافٍ مع البلى والتآكل. ويدعم ذلك اعتبار ضعف التزييت عاملاً مساهماً في هاتين الحالتين، ولا يثبته سبباً وحيداً أو سبباً غالباً عبر المناجم. (Singh, Mallick and Verma, 2016)

يتناول معيار ISO 3156:1976 خصائص واختبارات مركّبات التشريب ومواد التزييت والطلاءات أثناء الخدمة المستخدمة مع حبال رفع المناجم المكوّنة من جدلات. وهو معيار للمواد والاختبارات، ولا يحدد فترة ميدانية واحدة لإعادة التزييت في جميع الآبار.

يتفاعل التآكل الكيميائي مع الكلل؛ ولا تكفي قيمة pH للتنبؤ بعمر الحبل

قد يزيل التآكل الكيميائي المعدن ويكوّن نقراً ويخلّ بحماية السطح. وتحت التحميل الدوري، قد تركّز النقر والعيوب السطحية الإجهاد وتصبح مواضع لبدء الشقوق. لذا فإن كلل التآكل عملية مترابطة؛ تغيّر البيئة السطح الذي قد تبدأ منه الشقوق الميكانيكية، بينما يغيّر التشوه والتلامس الدوريان هذا السطح بصورة متكررة.

اختبر Wang وزملاؤه أسلاكاً ملساء بقطر 1 مم مأخوذة من حبل منجم 6×19. بلغت مقاومة الشد القصوى المبلغ عنها للسلك 1,750 ميغاباسكال، واختُبر في محاليل مختبرية بقيم pH بلغت 2.97 و6.97 و9.97. وأنتج المحلول الحمضي أقصر أعمار حتى حدوث الكلل بين الظروف المدروسة. وتدعم نتيجة اختبار السلك تأثير التركيب الكيميائي لذلك المحلول في بدء الشقوق، لكنها لا تثبت أن مياه المنجم الحمضية وحدها تسبب فشل الحبل الكامل أو أن pH يصف البيئة بما يكفي. (Wang et al., 2016)

توضح الدراسة نفسها ضرورة الحذر في تفسير أعداد دورات الكلل. ففي المحلول المتعادل وعند إجهاد أقصى 800 ميغاباسكال، رُصد نحو 72,000 دورة عند تردد 2 هرتز ونسبة إجهاد R = 0.5، مقابل نحو 5,700 دورة عند 5 هرتز وR = 0.05. وهذه نتائج اختبار لأسلاك ملساء بقطر 1 مم في محاليل محددة، ولا تمثل نطاق عمر خدمة لحبال المناجم. كما يتسم تحمّل الكلل عادة بتشتت النتائج، ولم تعرض الدراسة القيمتين كمتوسطين عامّين لجميع الحبال.

قد تبدو نتائج دراسات كلل التآكل متعارضة عندما تقيس مراحل مختلفة. تشمل اختبارات الأسلاك الملساء بدء الشقوق، بينما تركز العينات ذات الشقوق المسبقة على انتشارها. ويغيّر التردد زمن التعرض في كل دورة، وتغيّر نسبة الإجهاد متوسط الإجهاد وانغلاق الشق، كما يشمل تركيب المحلول عوامل تتجاوز pH. ولا يمكن تطبيق اتجاه مرصود عند بدء الشقوق تلقائياً على نموها في حبل كامل.

تضيف اختبارات التآكل بالاحتكاك الدقيق لأسلاك متقاطعة تحت الشد والالتواء تعقيداً آخر. ففي إحدى الدراسات، ازدادت مؤشرات ميكانيكية مثل الطاقة المبددة وعمق البلى ومقاييس انتشار الشقوق مع تغيّرات تحميل معينة، بينما تحركت استجابة التآكل الكهروكيميائي في الاتجاه المعاكس. فالبلى الميكانيكي والتفاعل الكهروكيميائي مساران مختلفان للتلف؛ ولا تعني زيادة أحدهما بالضرورة زيادة الآخر. كان الاختبار مختبرياً لأسلاك متقاطعة، وليس لحبل ميداني. (Wang, Zhu and Song, 2020)

الاستنتاج الهندسي المدعوم مشروط: تعتمد استجابة كلل التآكل على تركيب المحلول وزمن التعرض وسعة الإجهاد ونسبته والتردد وبنية الحبل والتزييت والتلف الموجود مسبقاً.

الالتواء والتركيب ومطابقة المواد تضيف مخاطر مختلفة

الالتواء المتبقي أو المفروض

يغيّر الالتواء طريقة ضغط الأسلاك والجدلات الحلزونية وانزلاقها وانحنائها بعضها على بعض. وفي اختبارات انحناء معجّلة لحبال كاملة، فرض Hu وزملاؤه لفّاً وفكّاً للّف، ورصدوا انخفاضاً تقريبياً خطياً في تحمّل كلل الانحناء ضمن النطاق الزاوي المختبر. زاد الاتجاهان الاستطالة، وكان اللف أشد ضرراً من فكّ اللف في ذلك التجهيز. (Hu et al., 2023)

لا ينطبق هذا الترتيب بصورة عامة. فالالتواء المفروض مختبرياً لا يماثل كل أخطاء التركيب أو مصادر الدوران أثناء الخدمة، وتعتمد الاستجابة على بنية الحبل واتجاه جدله والحمل وأبعاد منصة الاختبار. والاستنتاج المدعوم هو أن الالتواء المتبقي أو المفروض قد يغيّر التلامس الداخلي وتطور آثار البلى وتحمّل كلل الانحناء. لذلك يجب التحكم في الالتواء أثناء التركيب واستبدال الحبل وفق وثائق الحبل وآلة الرفع.

مطابقة المواد والتصنيع

قد ينشأ تلف مبكر أيضاً عندما لا يطابق الحبل المورّد مادته أو بنيته المعلنة. فحص Peterka وزملاؤه حبل رافعة حفر تلف مبكراً وعينة احتياطية غير مستخدمة. وأظهر تحليل الفشل والتحليل المعدني أن الحبل صُنع بدرجة تختلف عن فئة 1,770 ميغاباسكال المعلنة. وتشوهت الأسلاك مختلفة المقاومة في طبقة الجدلات الخارجية بصورة متفاوتة؛ وتحررت الأسلاك الأقل مقاومة والتفت وانكسرت بعد خدمة قصيرة. (Peterka et al., 2014)

هذه حالة واحدة لرافعة حفر، ولا تثبت أن عدم مطابقة التصنيع سبب شائع لفشل حبال آبار المناجم. لكنها توضح لماذا تتطلب المشتريات أكثر من رقم اسمي لقوة القطع: يجب أن تتوافق بنية الحبل ودرجته واتجاه جدله وطلاؤه وقلبه وتزييته وشهادات الاختبار وأدلة القبول مع ظروف الخدمة المعتمدة.

يحدد معيار ISO 3154:1988 متطلبات التوريد الفنية لحبال رفع المناجم المكوّنة من جدلات ضمن نطاقه، ويؤدي ISO 5614:1988 دوراً مماثلاً للحبال ذات البنية المقفلة. ويضع EN 12385-6 متطلبات خاصة للحبال المجدولة لآبار المناجم ضمن سلسلة EN 12385، بينما يحدد EN 12385-7 متطلبات إضافية لحبال الرفع المقفلة بالكامل وحبال التوجيه نصف المقفلة أو المقفلة بالكامل لآبار المناجم. المطابقة عند التوريد ضرورية، لكنها لا تثبت حالة الحبل أثناء الخدمة بعد تركيبه.

انقطاع الأسلاك يغيّر مسار الأحمال قبل الانقطاع النهائي للحبل

السلك المقطوع ليس مجرد رقم في تعداد العيوب. فعندما يتوقف عن حمل نصيبه المقصود، تُعاد توزيع القوى والإجهادات عبر الأجزاء المتبقية. لذلك قد يكون موضع التلف وتجمع الانقطاعات بأهمية العدد الإجمالي للأسلاك المقطوعة.

أدخل Zhang وزملاؤه أنماطاً مضبوطة من انقطاعات الأسلاك السطحية في حبال كاملة، ثم أخضعوها للانحناء المتكرر. وأظهرت الاختبارات والتحليلات زيادة الإجهادات داخل الجدلات وقوى التلامس بعد الانقطاعات السطحية. وكان النمط المتجمع 1×4 أشد استجابة بين التجهيزات المختبرة. ولا يجعل ذلك أربعة انقطاعات متجاورة حداً عاماً للاستبعاد؛ فالعيوب أُنشئت في بنية حبل واحدة، وتعتمد المعايير القانونية على نوع الحبل والطول المرجعي والأنظمة المحلية. وتدعم الدراسة استنتاجاً متعلقاً بالآلية: قد يكون التلف المتجمع أشد تأثيراً من العدد نفسه من الانقطاعات المتباعدة. (Zhang et al., 2017)

ميّزت الدراسة نفسها بين كسور البلى والكلل والكسر المطيلي بسبب زيادة الحمل في الأسلاك التي بقيت حتى الفشل النهائي. وأظهرت اختبارات البلى المضبوط تسلسلاً مماثلاً، حيث انقطعت الأسلاك الخارجية شديدة البلى أولاً، ثم تحملت الأسلاك الداخلية أحمالاً مختلفة. ولهذا لا يثبت الكسر المطيلي الناتج عن الحمل الزائد في آخر الأسلاك المتبقية تلقائياً أن زيادة الحمولة بدأت الحادث؛ فقد يكون نمط الكسر النهائي بعد أن خفّض التلف التدريجي المقطع الفعّال. (Chang et al., 2019)

هذا التسلسل ليس حتمياً. فقد يولّد حمل زائد لمرة واحدة أو فشل التثبيت أو صدمة أو عيب في المواد سلسلة مختلفة. وتدعم الأدلة بقوة التمييز بين آلية بدء التدهور ونمط الكسر النهائي أثناء التحقيق في الفشل.

فحص حبال الرفع في المناجم: المظهر والعمر والحمولة الاسمية لا تحدد الحالة كاملة

الفحص البصري ضروري، لكن السطح لا يكشف كل العيوب الداخلية. وقد يُظهر قياس القطر بعض أشكال البلى أو التشوه، بينما قد تشير الطرق الكهرومغناطيسية أو طرق تسرب الفيض المغناطيسي إلى عيوب موضعية وفقد مساحة المقطع المعدني. ولا يُعد انخفاض القطر أو سجل الفحص غير الإتلافي تلقائياً قياساً مباشراً لقوة القطع المتبقية.

توضح اختبارات Tytko وزملائه الإتلافية لحبال مسحوبة من الخدمة لماذا لا يكفي العمر الزمني أيضاً. أظهر حبل قطره 60 مم ومشرّب بالبلاستيك، سُحب بعد 50 شهراً، انخفاضاً مبلغاً عنه بنسبة 7.9% في مجموع قوى قطع أسلاكه. وأظهر حبل آخر قطره 61 مم، سُحب بعد 48 شهراً، تدهوراً بنحو 20% في مجموع مقاومة الأسلاك وانخفاضاً بنسبة 23.25% في قوة قطع الحبل الكامل. هذه ملاحظات لحبلين مختلفين، ولا تمثل مقارنة إحصائية ممثلة أو قاعدة استبدال كل أربع سنوات. كما يؤكد التحليل الاحتمالي في الدراسة أن مقاومات الأسلاك تتوزع على نطاق من القيم، وليست قيمة حتمية واحدة. (Tytko et al., 2025)

أفاد Onur بثلاث حملات فحص كهرومغناطيسي في الموقع لأربعة حبال رفع Koepe قطرها 38 مم، من نوع 6×37 بجدلات مثلثة، في بئر Kozlu رقم I بتركيا. تتبعت الدراسة مؤشرات فقد المقطع المعدني والعيوب الموضعية وحسبت تأثيرها في معامل الأمان. ولم تتحقق إتلافياً من كل مؤشر، ولم تثبت علاقة عامة بين سعة الإشارة والمقاومة المتبقية. ويتأثر التفسير بالمعدات والمغنطة والمعايرة وبنية الحبل والسرعة وشكل العيب. (Onur, 2012)

تصف نشرة MSHA رقم P09-10 حبل بئر خدمة لم تكشف قياسات القطر الموضعية واختبارات المقاطع المقطوعة بصورة كافية عن تنقر وتآكل داخلي شديد فيه. وتوصي النشرة بالفحص الكهرومغناطيسي في الحالات المناسبة، لأن التدهور الداخلي قد يفلت من الكشف بغير ذلك. ولا تقول إن الفحص الكهرومغناطيسي يحل محل الفحص البصري؛ إذ يبقى الفحص البصري ضرورياً لرصد الأسلاك المقطوعة الظاهرة والتآكل والتشوه والتلف الحراري والبلى الموضعي وحالة التثبيت. (MSHA PIB P09-10)

لذلك يجب أن يجمع تقييم الحالة مؤشرات واتجاهات متكاملة وفق متطلبات التركيب الفعلي. وقد تشمل، بحسب النظام المنطبق، نتائج فحص بصري مرتبطة بمواقع محددة وقياسات أولية ولاحقة للقطر وتوزيع الأسلاك المقطوعة ومؤشرات فقد المقطع المعدني والعيوب الموضعية واختبارات إتلافية أو اختبارات مقاطع مقطوعة وتاريخ الخدمة والتغيّرات بمرور الوقت. ولا ينبغي اعتبار العمر أو قوة القطع الاسمية أو متوسط القطر أو نتيجة فحص غير إتلافي واحدة تقييماً كاملاً.

أنظمة مصاعد التعدين

تركيب مصعد تعدين من SEKLIFT للوصول الرأسي في موقع المنجم.

تحدد معايير حبال الرفع وأنظمة المناجم جوانب مختلفة من إطار القرار

تؤدي معايير المنتجات وطرق الاختبار وإرشادات الجهات الرقابية وأنظمة المناجم الملزمة وظائف مختلفة. تحدد معايير المنتجات متطلبات توريد بنى معينة للحبال، وتحدد معايير الاختبار كيفية قياس خاصية ما. وتحكم قوانين التعدين والمدونات المعتمدة وتراخيص الموقع التركيب والفحص والاختبار والسحب من الخدمة. ولا يجعل نشر معيار تطبيقه القانوني إلزامياً في كل بلد، كما لا تثبت شهادة المنتج الحالة الحالية للحبل.

المعايير الدولية والأوروبية

عند المراجعة، أدرج فهرس ISO المعايير ISO 3154:1988 وISO 3155:1976 وISO 3156:1976 وISO 5614:1988 بوصفها وثائق منشورة وحالية، مع وجود أنشطة مراجعة أو تنقيح لهذه الإصدارات القديمة. وبقي ISO 3108:2017 طريقة الاختبار الحالية لتحديد قوة القطع المقاسة. وبقي ISO 4309:2017 منشوراً مع الإشارة إلى مراجعته وتطوير إصدار لاحق. لذلك يجب التحقق من الإصدار الذي يطلبه العقد أو القانون وقت التطبيق. رُوجعت حالة المعايير في 3 سبتمبر 2026.

• ISO 3154:1988 — متطلبات التوريد الفنية لحبال رفع المناجم المكوّنة من جدلات ضمن نطاقه المحدد.
• ISO 5614:1988 — متطلبات التوريد الفنية لحبال رفع المناجم ذات البنية المقفلة.
• ISO 3155:1976 — خصائص واختبارات المكونات الليفية المستخدمة في حبال رفع المناجم المجدولة.
• ISO 3156:1976 — خصائص واختبارات مركّبات التشريب ومواد التزييت والطلاءات أثناء الخدمة.
• ISO 3108:2017 — طريقة اختبار الشد لتحديد قوة القطع المقاسة.
• ISO 4309:2017 — إرشادات العناية والصيانة والفحص والاستبعاد لحبال الرافعات وأجهزة السحب والرفع؛ يُستخدم مرجعاً مكملاً لتطبيقات المناجم فقط عندما يستدعيه الإطار المنطبق.

أدرجت BSI عند المراجعة المعايير BS EN 12385-1:2002+A1:2008 وBS EN 12385-2:2002+A1:2008 وBS EN 12385-6:2004 وBS EN 12385-7:2002 بوصفها سارية وقيد المراجعة. يضع الجزء 1 متطلبات التصنيع والاختبار العامة، ويحدد الجزء 2 المصطلحات والتسمية والتصنيف. ويتناول الجزء 6 المتطلبات الخاصة بالحبال المجدولة والمسطحة لآبار المناجم، ويُستخدم مع الجزأين 1 و2. ويضيف الجزء 7 متطلبات المواد والتصنيع والاختبار لحبال الرفع المقفلة بالكامل وحبال التوجيه نصف المقفلة أو المقفلة بالكامل لآبار المناجم إلى متطلبات الجزء 1 ضمن سلسلة EN 12385. هذه معايير منتجات، وليست قواعد عامة للاستبعاد أثناء الخدمة. (BSI: Part 1; Part 2; Part 6; Part 7)

الولايات المتحدة: تصنيف المنجم ونطاق المعدات عاملان أساسيان

لا يكفي التعبير المختصر السابق «أحكام المناجم المعدنية وغير المعدنية الأمريكية». تستخدم القواعد الفيدرالية أقساماً متوازية، لكنها خاصة بكل فئة:

• ينطبق الجزء 56 من 30 CFR على المناجم السطحية المعدنية وغير المعدنية.
• ينطبق الجزء 57 من 30 CFR على المناجم تحت الأرض المعدنية وغير المعدنية.
• ينطبق الجزء 75 من 30 CFR على مناجم الفحم تحت الأرض.
• ينطبق الجزء 77 من 30 CFR على مناجم الفحم السطحية ومناطق العمل السطحية لمناجم الفحم تحت الأرض.

ضمن أحكام حبال الرفع المشار إليها، تطلب المواد §§56.19023 و57.19023 و75.1433 و77.1433 فحصاً بصرياً للطول المستخدم من الحبل مرة على الأقل كل 14 يوماً تقويمياً، وتطلب مرة على الأقل كل ستة أشهر إما فحصاً غير إتلافي للطول المستخدم أو قياسات قطر محددة في مواضع معرضة للبلى. ويلزم الفحص اليومي للجزء المتأثر عندما توجد حالة ظاهرة قد تقلل المقاومة. وتشمل مواد السحب من الخدمة المقابلة §§56.19024 و57.19024 و75.1434 و77.1434 انخفاض القطر بسبب البلى بأكثر من 6% من قياس القطر المرجعي، وفقد مقاومة الحبل بأكثر من 10% وفق الفحص غير الإتلافي، إلى جانب معايير الأسلاك المقطوعة والتآكل والتشوه والتلف الحراري. ويُحدد القياس المرجعي بعد الاستطالة الأولية وقبل البلى الظاهر وفق §§56.19022 و57.19022 و75.1432 و77.1432. (30 CFR Parts 56 and 57; Parts 75 and 77)

هذه النسب معايير تنظيمية أمريكية للسحب من الخدمة للحبال الواقعة ضمن النطاق المحدد، وليست حدوداً عالمية لفشل المادة. وتستثني أحكام تطبيق الجزء 57 وأحكام نطاق الجزأين 75 و77 المشار إليها صراحةً الحبال المستخدمة في المصاعد؛ لذلك يجب تصنيف التركيب الفعلي بدقة قبل تطبيق أي مادة. ولا تُنقل هذه القواعد تلقائياً إلى مصعد تعدين أو مشروع في تركيا أو بلد آخر.

المملكة المتحدة ونيو ساوث ويلز وتركيا

يقدم دليل HSE البريطاني «الحبال الفولاذية في آبار المناجم الرأسية» إرشادات لمن يصنّعون أو يختارون أو يركّبون أو يفحصون أو يصونون حبال الرفع والموازنة والتوجيه والحبال الفاصلة. وتتناول ملاحقه الفنية الصيانة والتدهور والاستبعاد. وهو دليل مرجعي رسمي، وليس قانوناً عاماً أو بديلاً للالتزامات القانونية البريطانية الحالية. (HSE)

مدونة الممارسة في نيو ساوث ويلز «آبار المناجم وأنظمة الرفع»، الإصدار 2، أبريل 2026، مدونة معتمدة بموجب المادة 274 من قانون الصحة والسلامة المهنية لعام 2011. توجه إدارة المخاطر الرئيسية لآبار المناجم تحت الأرض وأنظمة الرفع، بما يشمل ضوابط دورة الحياة والحبال. ويمكن قبولها في الإجراءات القانونية والاستناد إليها لإثبات المعرفة بخطر أو وسيلة تحكم؛ لكنها ليست بياناً شاملاً للقانون، ويمكن استخدام وسائل مكافئة أو أعلى مستوى حيث يسمح إطار الصحة والسلامة المهنية. (NSW Resources Regulator, 2026)

لم تحدد هذه المراجعة، من مصدر رسمي متاح، إطاراً تركياً موحداً لحبال رفع المناجم يمكن تلخيصه بدقة عبر أنواع المناجم وفئات المعدات. والدراسة الميدانية التركية لحبال Koepe المشار إليها أعلاه دليل بحثي وليست تشريعاً. يجب على المشاريع في تركيا التحقق من قوانين التعدين والسلامة المهنية الحالية ومعايير TS EN المعتمدة المنطبقة وتراخيص المنجم وتصنيف المعدات مع الجهة المختصة والمهندس المسؤول، بدلاً من استيراد حدود الولايات المتحدة أو المملكة المتحدة أو نيو ساوث ويلز.

في المشروع الفعلي، يبدأ ترتيب المراجع الحاكمة عادةً بـ:

1. قوانين التعدين والسلامة المهنية المنطبقة ومتطلبات الجهات الرقابية.
2. تراخيص المنجم وملف سلامة نظام الرفع أو خطة المخاطر الرئيسية والمدونات المعتمدة المنطبقة.
3. تعليمات مصنّعي الحبل وآلة الرفع للتجهيز المعتمد.
4. معايير منتجات حبال المناجم واختباراتها المنطبقة.
5. الإرشادات العامة للحبال، فقط حيث يستدعيها الإطار الحاكم أو يسمح بها.

التعامل مع الحبل كنظام ميكانيكي يخضع للمراقبة

يُفهم تلف حبل الرفع الفولاذي في المنجم بوصفه تسلسلاً من الآليات، لا تسمية واحدة. فقد تبدأ الأحمال الديناميكية والانحناء والالتواء وأبعاد التلامس والتزييت والبيئة بلى كشطياً أو التصاقياً أو احتكاكاً دقيقاً أو شقوق كلل أو نقر تآكل أو انقطاعات داخلية أو فقداً موضعياً للمقطع المعدني. ومع تطور التلف يتغيّر تقاسم الأحمال، وقد تنكسر الأسلاك المتبقية أخيراً بكسر مطيلي بسبب الحمل الزائد عليها، حتى عندما يكون التدهور التدريجي هو بداية فقد القدرة على التحمل.

لا يجعل هذا التصور جميع حالات الفشل تدريجية أو متماثلة. لكنه يفسر لماذا لا يُستخلص السبب الجذري من سطح كسر نهائي واحد أو قياس قطر واحد أو سجل فحص غير إتلافي واحد أو العمر الزمني أو قوة القطع الاسمية. يجيب كل مؤشر عن جانب فقط من تقييم الحالة.

بالنسبة لمهندسي المناجم وفرق المشتريات، تعني النتيجة العملية تحديد المواصفات والأدلة على مستوى النظام: مطابقة بنية الحبل ودرجته مع آلة الرفع وظروف الخدمة، والتحقق من مطابقة المنتج، وضبط الالتواء والتزييت أثناء التركيب، وحفظ القياسات المرجعية، ومتابعة نتائج الفحص البصري وغير الإتلافي حسب مواضعها، وتطبيق قواعد الفحص والسحب من الخدمة الخاصة بالبلد الصحيح. يجب أن تبقى قرارات الاستبدال خاصة بالمشروع، وأن يتخذها مهندس المنجم أو نظام الرفع المختص ضمن الإطار القانوني والفني المعتمد المنطبق.