煤矿立井提升系统安全性分析及管理

煤矿立井提升系统安全性分析及管理

徐奕

(中煤新集阜阳矿业有限公司安徽省阜阳市236153)

摘要：随着社会的飞速发展，煤矿企业的发展也有了很大的进步。煤矿提升系统作为矿井地下与地面的连接桥梁，在煤矿生产和安全中具有非常重要的地位。提升系统由非常复杂的机电系统组成，在运行工作中，一旦发生故障将严重影响煤矿正常生产，甚至产生重大安全事故。因此，对煤矿提升系统的安全性分析评价，具有重要的现实意义。本文分析总结了立井提升系统的安全性相关内容，建立了安全性评价模型。探讨了立井提升系统中安全风险环节，提出了相应的解决措施。并在安全性维护方面展开了相关的经验讨论，以期为煤矿安全作业提供借鉴。

关键词：煤矿立井；提升系统安全性分析；管理

引言

煤矿资源是常规能源里重要的组成部分，广泛的应用于人类的社会生产中。随着采矿工业技术的不断发展，以大功率、安全性较好的长壁开采技术被逐渐推广应用，实现一矿一面或一矿两面的高效开采模式。采煤工艺的不断发展，矿井安全生产也被人们所重视。采煤工艺过程提升系统作为提升矸石、升降人员、下放设备的重要流程，提升系统的良好工作，对整个煤矿高效生产起着非常重要的作用。同时，提升系统的安全性和可靠性，也反应了煤矿矿井的采矿技术水平、经济效益和管理水平。因此，对于矿井提升系统的分析和研究，受到了极大的重视。目前主要采用的提升系统是立井体系系统，40T箕斗现已广泛使用，提升速度达到了15m/s，可连续运行22h，同时大吨位高速提升系统仍在不断的研发，相应的安全性和可靠性研究，也在不断的深入。对于安全性和可靠性分析，一般采用两种方法：统计分析和概率分析，目前已被使用的方法有应用控制理论和Petri网理论分析。系统安全性分析方面，已经有学者对系统内单元串并联结构安全性分析，维修方式等开展了相关研究。但目前对于系统安全性分析方面，还需要进一步展开讨论。

1立井提升系统安全性分析

1.1立井系统的组成

立井提升系统通常由以下重要部分组成：提升机、提升钢丝绳、提升容器（箕斗、罐笼）、天轮、容器导向装置、井架（或井塔）及装卸载设备等。各组成部分相互依存、相互联系而构成立井提升系统的整体，见图。

1.2立井提升系统安全性

安全性可理解为系统在运行工作过程中，在规定的时间内完成规定的操作功能，且不产生任何运行和安全方面的问题。对于提升系统这样一个复杂的机组组合，不能简单的利用各个设备的正常工作或出现故障的情况来分析安全性，需要从各个设备部件，到整个工作系统来进行分析。提升系统的功能就是实现地下采出矿石、施工人员、下放设备等的运输。系统的工作效率和系统的安全性是两个同等的理念，安全是生产的前提，效率是生产的必备条件。系统的工作效率可以直接通过运行时间内的工作效果来进行衡量，即在规定的时间内，达到了设计标准的工作任务。安全性则是在运行工作时间内，未产生任何安全风险和安全事故。

1.3安全性模型

由于立井体系系统是一个可修复的系统，运行过程可能出现：正常—故障—正常—故障的循环，因此需要从安全性和维修性来进行分析。修复性是在上述交替运行工作中，出现故障时，进行维修和排除故障的可能性。按照提升机的类型，可进一步分为缠绕式和摩擦式提升。缠绕式提升将钢丝绳的一端固定在提升机滚筒，利用滚筒的转动方向不同，使得钢丝绳缠绕或者松放，进而完成提升和下放重物的过程。而随着矿井开采深度的逐渐加大，一次提升的重量要求更高，使得缠绕式提升方式已不再适用，因此逐渐演变为摩擦式提升方式，与缠绕式不同的是，摩擦式提升方式钢丝绳是搭放在主导轮上，两段悬挂提升容器，由电动机带动主导轮旋转，完成整个提升和下放的过程。若将提升系统每个设备组成部分安全性设置为A1、A2…Ai，而提升设备中，提升机与钢丝绳为串联结构，而各钢丝绳之间为并联结构，同时钢丝绳又与各个部件形成串联，因此，倘若各部件中一个设备发生故障，整个系统将停止工作。

2安全性风险环节改进

2.1风险环节分析

由于提升系统为多个设备部件组成，运行过程各个环节的安全性，直接影响了整个系统安全和可靠性。因此，分析识别出各个环境中安全性存在的风险，并改善和降低安全风险，对整个系统的分析起着支持作用。对近年来已发生的煤矿立井提升系统事故的调查分析表明，过卷过放为事故的多发情况，即提升容器已提升到地面正常位置或下放到地下指定位置时，提升系统未能及时停车，而继续运行的事故，该事故将造成提升容器和其它设备的损坏，甚至对运送货物和人员产生伤害。因此，过卷过放为目前提升系统运行过程风险较大的环节。

2.2风险环节改进

对于过卷过放的安全风险，已在电控方面有了诸多的改进和完善，并采取了诸多的后备保护设施，但实际事故过程，上提下放过程速度过快，需要制动的时间和制动性能大大提高，虽然制动减速起到了一定效果，但是仍然出现了部分事故。在《煤矿安全规程》中特别要求，提升速度大于3m/s时，必须增设过卷过放保护装置，同时装置要具备缓冲、防撞击和托举功能。过卷过放功能使用双回路实现，一回路使用在提升机的数码管计数上设定位置，位置一到就电控安全回路动作，提升机制动。一回路为机械开关，在实际位置上安装接近开关，当提升容器接近时也出发电控安全回路动作，提升机制动。除了以上设备外还在提升容器的运行路线安装楔形木和托举设备，用于减少提升容器一旦失去控制而撞击带来的威胁。托举设备基本原理为提升容器提升到危险位置后触发托举设备动作，托举设备伸出托举臂将提升容器托住。楔形木用于提升容器的逐步减少直至停止，并且防止钢丝绳弹性而造成提升容器反弹。在过卷高度或过放距离内，必须安设楔彤罐道或其他类型的缓冲装置。

3立井提升系统安全性维护

3.1安全性影响因素

立井提升系统是一个复杂的机组组合，以人机交汇为操作模式，因此人的操作，成为了系统的主导核心。在系统的运行中、设备的运行、系统的维护、操作技能水平等都起着重要的影响。将影响因素分为三大类，即人为因素、设备因素和环境因素，见图3。

3.2立井提升系统的维修及管理

要保证提升系统的正常工作，除设备质量良好，还需要有专业的操作人员来进行操作，也需要适时的对系统进行维护，使得运行过程保持最佳的工作状态。采取积极有效的预防措施，对易损和疲劳部件设备进行定期维护和更换，针对不同设备，进行不同的保养和维护，消除安全隐患，制定合理科学的操作规程和维护计划。

主要可采取以下几个方面的维修手段：（1）维修周期的制定。在规定的时间按照设备保养计划和使用频率进行维修，始终保持设备能达到规定的功能和安全性。（2）多种维修方式并行。采取预防性维修、定时维修和视情况维修的三重手段，保障系统的高效运行。（3）制定突发事件应预案。立井提升系统在运行过程，受各类因素的影响，仍然存在着产生突发事故的风险，因此对于事故的应急预案是必不可少的。应急预案一般应当包括：抢修条件的准备、备用设备的设立、后期保障机制、产生伤亡的救助措施、快速恢复机制等。（4）风险识别管理。对于风险设备和操作，应当设立警示标志，涉及风险设备操作的相关人员定期进行应急演练。

结语

1）分析了立井提升系统的安全性方面的情况，结合近年来立井提升系统出现的事故，明确了过卷过放为重要风险，并找出了提升系统的风险环节和提出了有效的改进手段。（2）结合实际情况，探讨了立井提升系统安全性的影响因素。总结了立井提升系统维护的相关经验，为煤矿立井提升系统的安全性分析和管理提供借鉴。

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