煤矿立井提升系统可靠性的思考

煤矿立井提升系统可靠性的思考

李文林

国电建投内蒙古能源有限公司

摘要：在当下采矿行业中，通常应用的是多绳摩擦式提升系统，与以往单绳缠绕式提升机相比较而言，多绳摩擦式提升系统具有重量更轻、体积更小、安全性能更高、材料消耗较少、制作手段简便、运输快捷和安装方便等优势。本文就以多绳摩擦式提升系统为范例展开详谈煤矿立井提升系统效率提高的方式。

关键词：煤矿立井；可靠性

1 矿井提升系统简述

1.1 煤矿系统简述

煤炭资源作为常规资源里非常重要的组成部分，不仅可以用于人们的生活中，在社会生产工业制造中也占有一席之地。矿产的不断被需求，采矿手段也在不断升级；采矿作为最为危险的工作之一，安全性被放在非常重要的位置。人们根据采矿工艺的进步，更加倾向于选择功率高和安全性能高的技术，并逐渐推广。

1.2 提升系统简述

矿井提升系统指在采矿过程中，提升矿石、升降采矿人员以及下放设备时进行的流程。矿井提升系统的完美运作可以为采矿工作提供更加便捷和安全的效用；对整个煤矿采矿工作的高效生产也有着不可小觑的作用。提升系统的高安全性，也反映了整个煤矿矿井的技术水平和管理实力。以此为依据，矿井提升系统的整体研究与分析也受到了相当高的关注。

通常有两种方法分析提升系统的可靠性与安全性：统计分析和概率分析。当下可使用的两种方式为Petri网理论和应用控制理论。在系统安全分析方面，一些研究人员对系统中并行系列单元结构的安全分析与维护方法进行了相关研究。然而，目前系统的安全分析需要进一步讨论。

1.3 矿井提升系统的分类

矿井提升系统主要分为立井提升系统和斜井提升系统；再往细分主要是由电动机、电气控制系统、矿井提升机、提升容器、提升钢丝绳、井架、天轮和井筒装备等设备组成。

1.3.1 立井提升系统

立井提升系统可以分为立井罐笼提升系统、立井箕斗系统和立井吊桶系统等。安全可以理解为系统可以在操作和工作过程中指定的时间内完成指定的操作功能，而不会出现操作和安全问题。对于像提升系统这样复杂的单元组合，不可能简单地使用每一件设备的正常、主操作或故障来分析安全性，但必须从设备的每个组件分析到整个工作系统。

提升系统的功能是进行井下矿石、工人和下坡设备的运输。系统效率和系统安全是两个平等的概念，安全是生产的前提。

1.3.2 斜井提升系统

斜井提升系统可分为轨道井箕斗提升系统和轨道井串联提升系统。在铁路立井串联货车升降机的情况下，有轨电车货车用作起重容器，分为单钩和双钩。根据停车类型的不同，可分为平面停车场和甩车场。由于牵引轴系统是一个可维修系统，在运行过程中可能会发生正常循环扰动，需要在安全和维护方面进行分析和维修。可修复性指在上述替代操作中出现错误时进行维护和纠正错误的可能性。

2 煤矿立井提升系统现状

2.1 煤矿提升控制系统发展近况

众所周知，煤矿升井系统是煤矿的安全生产的重中之重。在煤矿或工作人员可以安全地升上地面的关键设备。一旦设备出现故障，无法预估由此造成的灾难。除此之外，系统还进行了更新之后系统性能直接影响生产效率和矿井的效益[1]。

一般来说，煤矿提升系统可以分为三个部分，分别为提升系统、速度控制系统以及监控系统。提升系统质量主要是由控制系统决定的，即控制系统在一定程度上决定了提升系统。根据这个在系统促进了控制系统的研发，随着计算机和PLC技术的不断进步，电气控制系统也随着时间推移引进了这项技术，并成功地实现了微定位和数字化加工；也已基本实现煤矿井架自动化控制，但是长期目标是自适应智能化，但也有一些关键技术未能实现。虽然提升控制系统可以进行自动化，这归功于中国的煤矿生产能力分布不均，中小型矿山数量在中国矿山整体中占据多数，因此系统自动化程度并未达到理想程度。

从行程控制、监控、安全电路和自动化等方面进行了开发。但目前来说，行程控制主要根据计算机为主要引领。调整机械路径之间的速度直到完成工作。而监控方面由数字显示器来进行表述，并且从上位的监控系统到传感器的各种应用以达到人机交互的广泛应用的目的。安全回路是基于计算机技术实现安全的。对整个循环进行在线监控的作用。

2.2 煤矿提升系统存在的问题

从我国提升系统的现状来看，不仅存在电气设备落后和自动化程度低的问题，还存在其他问题，限制了煤矿输送机系统效率的提高。

电气设备的高故障会严重制约吊运目击者的有效操作。如果电气设备发生故障，如钢丝缠绕、轴断裂和油压设备等故障灯的问题，都将对煤矿的安全生产有着难以想象的影响。

电气设备的自动化程度是输送机系统的安全和效率的保障，该系统具有一定影响力。如果提升系统和计算机不工作，那么推广设备的自动化甚至智能化都无法很好地实现。比如，目前起重设备的速度控制主要靠交流电路来进行操作，但频繁使用滑块改变方向会导致设备温度过高从而降低设备的使用寿命。此外，吊眼主控系统的接线方式主要为：重新布线复杂，一旦线路出现问题，人工维护工作量大，规模过大，严重影响矿山的扩建和生产任务。

3 提高煤矿立井提升系统效率的对策

3.1 行人立井升降机的电气控制系统严重延迟

矿井提升机电气控制为串联电阻调速交流系统，该系统由高压配电盘、高压配电盘和转子柜组成；除此之外，还有制动力放大器、主控柜、控制台、转子电阻和轴开关等。采矿必须具有四象限的可逆操作能力，当物体和正作用力被制动时，电能被转换成驱动力，以减轻重量和负作用力。当制动力时，机械能可转化为电能，产生电制动器。分析比较“高速直流发动机+基板驱动+直流电控制系统”可能更有效，它更能适应矿井提升作业，主要因为采用了直流调速系统。晶闸管是一种高可靠性和高耐久性的高性能元件。该系统有6/12个脉冲，紧急运行通道可自动切换，正常运行时12个脉冲可实现满载全速。如果突然发生故障，系统可实施6脉冲应急解决方案，完成满负荷半速作业，完成井内重物吊装。

3.2 优化人行立井运行的信号系统

在矿井的人行立井中，目前只有防护门和提升系统处于锁定状态。由于提升系统的任务是减少和提升零星材料，因此有必要改进操作轨道信号。实现安全门、振动台、挡车器、罐笼开关及升降信号系统之间的锁定关系。此优化是一个集成的信号操作系统，该系统由车库显示箱、上部钻孔操作及信号集成箱和上部钻孔显示箱组成，还配备了配电箱、上钻头语音报警箱、下钻头操作及信号、下井口综合箱、防火安全控制箱和下井口语音报警箱等，还有一个车库展示箱。上部钻孔信号箱为普通型，标记为“KY”;下曲轴箱信号箱体为防爆型，标志为“Ma”。该支架适用于围栏地板和新鲜空气，无气体和碳爆炸风险。下井口适用于地下和地下煤矿，在没有新鲜空气流动的钻孔环境中，气体和碳爆炸危险被用作提升平台；车辆运行设备的信号命令、监视指示和控制。

3.3 进一步对立井提升电气控制系统进行升级

矿井立井提升的配套发动机为YR型绕线电机、10kV和280kW,由于采用电动后控制，需要进一步优化以使其电子控制更加稳定。电气控制可以用高压代替变频、10kV输入和10kV直接输出的电气调速系统。交流变频控制系统由高压输入柜、高压变频器、主柜和控制台组成。高压开关系统是一条双回路供电线路，具有自动双回路切换功能，以确保电源的安全性和可靠性。控制柜满足五防要求，必须配备微机保护装置；选择高压AC-DC-AC变频器。变频器由相位滑块、节气门、电源部件柜和开关柜组组成，可连接到合适的系统。

4 结语

本文从提升控制、监控、安全周期和自动化等方面分析了矿山机械的发展状况和常见问题，即电气设备故障率高和电气设备自动化程度低。结合近年来矿井输送机的发展和矿井的现状，必须进一步优化人工竖井提升机电气控制系统严重操纵的问题和解决方案，以确保采矿用电气控制设备的安全稳定运行。

参考文献

[1] 黄绍伟.立井提升系统罐道钢丝绳及防撞绳的选择及拉紧力的合理确定[J].新疆有色金属，2012,35(05):72-73.

[2] 都明基.煤矿立井提升系统滚轮罐耳使用过程中的问题分析[J].内蒙古煤炭经济，2016(12):120-121.