预防煤矿机电和提升运输事故的安全策略与关键技术.pdf

中国煤炭学会煤矿安全专委会 ． 2 0 0 9 年学术研讨会论文集矿业安全与环保 第3 6 卷增刊 2 0 0 9 年8 月 预防煤矿机电和提升运输事故的 安全策略与关键技术 宋 文，黄强，樊荣，王 飞，戴剑波 煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆4 0 0 0 3 7 摘要根据对煤矿安全事故的统计和调查，分析和总结了机电与提升运输事故主要原因及预防对 策，探讨了保障煤矿机电和提升运输系统安全的关键技术及其发展趋势，对提高煤炭行业安全管理水平 和事故预防能力，全面制订和落实国家“十二五”煤矿安全科技战略规划具有十分重要的意义。 关键词煤矿；机电设备；提升；运输；安全事故；预防对策 中图分类号T D 7 7 ．1文献标志码A文章编号1 0 0 8 4 4 9 5 2 0 0 9 S 1 0 2 0 0 0 3 近年来，国内煤矿机械电气和提升运输等事故 时有发生，严重威胁着煤炭行业安全生产形势持续 稳定的良好局面。煤矿机电和提升运输贯穿了矿井 生产多个环节，因此具有涉及面广、特殊工种多和安 全技术性强等特点⋯。煤矿机电事故主要是指机电 设备导致的事故，如采煤机等采掘机械、液压支架、 刮板输送机、带式输送机、掘进机、耙斗装载机等在 工作过程中发生的人身伤害事故，以及发生在低、高 压电网、直流架线间人身触电事故等旧J 。同时，机电 事故还容易产生电火花，是引起瓦斯爆炸等重大事 故的一个重要诱因。煤矿提升和运输事故是指在煤 炭生产过程中为了满足提升运输大量物料、煤矸或 者作业人员及设备等生产需求发生的人身伤害和设 备损坏等事故【3 j 。预防煤矿机电和提升运输事故是 搞好煤矿安全生产科技战略规划的重要组成部分。 1 国内外概况及事故原因分析 据美国国家职业安全与健康研究院 N I O S H 统 计报道，1 9 9 0 - - 1 9 9 9 年美国采矿业共发生2 6 05 1 0 起 伤亡事故，其中电力伤亡事故l9 2 6 起，占7 ．2 7 ％‘引。 电力事故在引起死亡的事故统计中已排居第4 位， 且死亡事故主要发生在设备维修、检修和建设工作 收稿日期2 0 0 9 0 7 2 7 ；2 0 0 9 0 7 3 0 修订 基金项目煤炭科学研究总院国际合作基金项目 2 0 0 8 G J 0 1 作者简介- 宋文 1 9 7 3 一 ，男，重庆人，博士，l E T 会员， 研究方向为矿山安全监测系统、无线网络规划及其通信理论 与技术。 2 0 0 中。在欧美一些发达国家，煤矿机电事故死亡人数 已占总死亡人数的主要部分。据统计，目前国内机 电事故在各种煤矿安全事故中居第4 位，运输和提 升事故占总事故数的2 0 ％～3 0 ％。在2 0 0 1 年，我国 煤矿运输事故死亡人数占全部事故死亡人数的2 0 ％ 左右，2 0 0 5 年下降为9 ．3 ％，然而在2 0 0 7 年又有急 剧上升的趋势。以吉林延边地区为例，煤矿机电运 输类隐患占各类隐患总数的2 7 ．1 ％，运输事故占该 地区当年煤矿事故总数的3 3 ．3 ％；以安徽为例，共发 生煤矿机电事故2 l 起，死亡2 1 人，分别占煤矿事故 总起数的4 2 ％和死亡人数的3 8 ％。2 0 0 8 年，重庆发 生的煤矿事故中，机电事故起数和死亡人数分别上 升2 5 ％，运输事故同比上升9 2 ％和1 0 3 ．7 ％；安徽共 发生煤矿机电事故起数和死亡人数分别占煤矿事故 总起数的3 l ％和死亡人数的2 9 ％，并且还发生了多 起未有人员伤亡的机电重大涉险事故，如坠罐、脱绳 事故，电缆、输送带失火事故等。近年来，通过对煤矿 机电和提升运输事故的调查和综合分析，其事故原因 主要来自于以下四个方面p “1 。 1 ．1 安全管理和用工体制存在隐患 安全管理人员安全意识淡薄，有的长期不到工 作岗位监督和排查隐患，严重违反煤矿安全规程及 有关安全规定，还时常进行违章指挥和盲日操作，随 意指令新来缺乏岗前作业培训人员顶替重要安全岗 位。此外，对矿井特种作业人员工种进行频繁调换 和变动。如2 0 0 9 年，重庆綦江同华煤矿发生特大瓦 斯突出事故，造成3 0 人死亡，7 7 人受伤。事故原因 查明系煤矿安全管理混乱，在揭煤放炮过程中严重 违规指挥和违章作业行为造成哺j 。 万方数据 中国煤炭学会煤矿安全专委会 ． 2 0 0 9 年学术研讨会论文集矿业安全与环保 第3 6 卷增刊 2 0 0 9 年8 月 1 ．2 岗位培训基础工作薄弱。相关作业人员素质低 由于煤矿在机电和提升运输安全知识教育投入 严重不足，考核不严，对特种作业人员的岗位培训不 够，导致标准化工作难以到位。特别是新的并岗用 工体制下，职工都在满负荷甚至超负荷状态下工作， 有的岗位还破除了8h 工作制，实行连班制。因此， 煤矿业务培训难以组织或组织的成效不大，致使作 业工人不能得到有效培训，技术素质得不到提高，加 上文化程度参差不齐，安全操作知识掌握不牢，是造 成事故的直接原因。如采掘一线电瓶车司机多来自 于农协工和农换工，文化基础差，学习业务技术的积 极性低，给煤矿机电和提升运输安全带来了极大隐 患。从重庆市2 0 0 8 年煤矿安全生产形势分析中 获悉【9 1 ，该地区煤矿机电和提升运输事故中，初中以 下文化程度为2 7 3 人，占到了死亡总数的9 6 ．8 1 ％， 其中农民工占到了5 1 ．0 6 ％。 1 ．3 系统设备技术落后，存在严重隐患 系统设备制造质量差，控制及各种安伞保护体 系不完善，系统同有可靠性设计较低，忽略了间断环 节对连续环节的影响，加上生产条件、环境、操作、维 修以及管理水平较差等不利因素，使系统整体的使 用町靠性进一步降低0 | 。此外，机电设备技术也比 较落后和陈旧，设备日常检查维护不够，特别是一些 设备老化和更新不及时，对运输防跑车装置安装使 用及完好性检查不认真、不细致、不到位。如2 0 0 9 年，“2 ．2 2 ”山西屯兰煤矿瓦斯爆炸事故就是井下电 气设备存在隐患和更新不及时所致。 1 ．4 安全责任制度执行不严或不太健全 煤矿机电和提升运输事故多发的一个重要原因 就是安全责任制度不健全或没有被严格执行1 l 。 如岗位安伞责任制度不健全，对某些工作相互扯皮， 隐患得不到及时整改落实。此外，对安全制度执行 和考核不够严格，安全奖罚不及时兑现，以及对事故 处理未严格按“三不放过”原则分析处理，职工受不 到教育，防范措施不到位，其结果是事故重复发生。 2 事故预防对策 2 ．1 机械事故预防措施 为预防采煤机滚筒伤人事故，采煤机因故暂停 时必须打开隔离开关和离合器，完全停止工作或检 修时必须切断其电源，并打开磁力启动器隔离开关。 启动采煤机前，必须先巡视采煤机四周，确保无人员 危险后，方可接通电源。更换采煤机截齿和滚筒时 须护帮护顶，切断电源，并打开采煤机隔离开关的离 合器，还需对工作面输送机施行闭锁。为防止掘进 机械伤人，必须用专用工具开、闭掘进机电气控制开 关，且专用工具必须由专职司机保管。司机离开操 作台时，必须断开掘进机上电源开关。开动掘进机 前或在调车时，必须发出警报。司机应注意掘进机 附近的人员，特别是后退时应注意机器后部工作人 员的安全。液压支架在安装、撤除、运输时，必须认 真贯彻执行原煤炭工业部颁发的综合机械化采煤 设备运输、安装、拆除安全技术暂行规定。加强对 刮板输送机的日常维护和管理，刮板输送机严禁乘 人，任何人不得在溜槽内行走，刮板输送机在紧链、 接链以及处理机头掉链、飘链等故障时，为防止机 头、机尾翻翘碰人，应注意提高铺设质量，必须将机 头与过渡槽的连接螺栓安装齐全且紧固，机头、机尾 必须打牢锚固支柱。开机前一定要先发出信号后才 点动试车，待观察没有异常情况时方可开机。煤矿 必须使用合格的阻燃输送带，各种综合保护装置应 保证齐全、完整、可靠。此外，胶带输送机运行时，禁 止人员跨越，若要跨越，则需经跨带桥梯，且运行中 禁止人员乘坐。没有切断电源，不准检修胶带输送 机。禁止用输送机运送各种材料，特殊情况必须运 输时，要有防止顶人和顶倒支架的安全措施。 2 ．2 电气事故预防措施 为避免发生触电事故，井下电网应做到各种保 护装置齐全、可靠，严禁甩掉不用。直流架线应做到 调试必须符合标准要求。严禁工人扒车、乘坐空 重 车。不准带电修理电机车集电弓。人员上下车 地点要有照明，架线必须安设分段开关。人员上下 时必须切断该区架线电源，直流架线要装直流漏电 保护装置。工人拿长铁器时，要注意携带方法和采 取安全措施，以防触及架线。矿井必须有与实际相 符的井上、井下供电系统图，且该图的绘制必须符合 规定的技术条件。矿井至少应有可靠的两回路电源 线路，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应 能担负矿井全部负荷。如井下各水平中央变 配 电 所、主排水泵和下山开采的采区排水泵房供电的线 路不得少于两条回路；主通风机、提人立井提升机、 抽放瓦斯泵等主要设备应设置双回路供电。井下防 爆设备入井前，应检查其产品合格证、煤矿矿用产品 安全标志及安全性能，没有达标严禁设备人井。井 下防爆电气设备的运行、维护和修理，必须符合防爆 性能的各项技术要求。防爆性能遭受破坏的电气设 备，必须立即处理或更换，严禁继续使用。矿井严格 按照相关安全规则装设过流、漏电、接地等保护装 置，且要求设备保护动作灵敏可靠。井下电缆必须 选用带有M A 标志的阻燃电缆。煤电钻必须使用设 ．2 0 1 万方数据 中国煤炭学会煤矿安全专委会．． 第3 6 卷增刊 2 j 0 9 年学术研讨会论文集矿业安全与环保 2 0 0 9 年8 , E l 有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离启动 和停止功能的综合保护装置。井下照明和信号装 置，必须采用具有短路、过载、漏电保护的综合保护 措施。 2 ．3 提升和运输事故预防措施u 卜M 1 在实施提升运输新工艺、新技术或使用新设备、 新材料前需要加强安全培训。进一步细化设备使用 管理体制，认真落实设备定期检查和日常维护工作。 建立设备人井枪验、设备定期检查、各种安伞装置定 期试验的制度。完善斜井提升系统防止跑车的各种 保险装置。加强对绞车、罐笼、人车、钢丝绳等设备 的I 1 常检测和安全隐患排杏。建立设备的台账管 理，建立设备安装、验收和管理制度。加强施工和验 收等环节的管理和监督。加强运输安全源头管理， 坚决杜绝违章蹬车。强化轨道辅助运输和轨道铺设 质量管理和维护，对矿用机车、矿用钢轨等运输设备 进行升级换代。通过积极引进新技术、新装备，逐步 实现辅助运输的现代化和自动化。对属于国家明令 禁止使用和淘汰的煤矿设备和工艺，煤矿要对照国 家安全生产监督管理总局下发的淘汰设备目录及时 更新。预防煤矿提升和运输事故，还必须坚持落实 煤矿安全规程的技术要求。 3 系统安全保障关键技术及发展趋势 对于煤矿机电系统，主要是以状态周期监测为 基础的设备管理与故障自动诊断技术和柔性制动技 术为典型代表。目前对于机械系统的监测主要有振 动监测和润滑油监测技术5 J 。通过对机械设备振 动信号的测量和分析，可以掌握其劣化程度，从而判 断其故障性质。在设备管理中正确运用振动监测技 术能够更好地掌握机械设备运转状态，合理安排维 修的时间，从而减少设备事故的发生。此外，采用润 滑油监测技术，不但可直观地了解机械设备在用润 滑油的状态，延长换油周期，节约维修费用，而且还 可对机械设备磨损状态进行实时在线监测，并视实 际情况及时采取维修措施。柔性制动技术是以全密 封凹转摩擦为制动副产生制动阻力，当制动体与被 制动体同速后，双轴向变力机构把制动阻力以变力 形式施加到被制动体七，初始力从零变为最佳制动 力，实现柔性制动，这种技术已经达到国际先进水 平6 。。对于煤矿提升和运输系统，主要是基于联动 闭锁的提升控制系统安全电气设计、防跑车技术Ⅲ1 和基于无线传感器的提升运输系统周期监测技 术卜⋯。对于平巷运输，实现安全保障需加强电机 车高效制动技术和高弹性矿车碰头的研究和应用， 2 0 2 以及实现人力推车的监测、预警和报警功能设计。 对于斜井运输，应当做好斜井上部车场的设计，尽量 使用甩车场，尽可能不用平车场。此外，还应加强钢 丝绳安全系数的设计，合理选择钢丝绳直径。斜井 上部平车场阻车器的设计也要准确到位。由于煤矿 提升和运输系统本身就具有完整性、连续性和关联 性特征，因此应充分基于系统传感信息监测反馈，利 用系统- 丁程和运筹学等方法进行整体优化，使之成 为一项随着开拓的延伸而周期进行工作的系统。其 安全保障技术发展趋势主要在于系统设备运行可靠 性、系统故障可维护性和系统自身安全性等方 面心1 | 。电气系统设备的安全性主要是指电力回路 安全和电气防爆安全等。机械设备安全性主要是考 虑机械装置闭锁和联动设计以及设备安全系数优化 设计。机电和提升运输系统的可靠性研究主要采用 系统模拟和概率方法，通过系统现场实际采集的数 据统计分析，建立系统安全运行的概率模型，从而可 借此分析和预测整个系统可靠性和安全性变化发展 的趋势。 4 结语 煤矿机电和提升运输系统是矿井生产的大动 脉，包括多个环节，极易存在隐患和发生事故。全面 分析了国内外事故原因，探讨在新的用工和安全责 任管理体制下的事故预防对策及安全技术发展趋 势，对提高煤炭行业机电和提升运输安全管理水平 和事故预防技术保障能力，全面推进国家“十二五” 安全科技战略规划部署，具有十分重要的意义。 参考文献 [ 1 ] 任德华．煤矿机电事故分析[ J ] ．科技信息，2 0 0 8 2 5 3 1 0 ． [ 2 ] 王建红．浅析煤矿机电事故的原因及防治措施[ J ] ．煤， 2 0 0 7 ，1 6 1 1 6 0 6 1 ． [ 3 ] 范树栋，赵桂元，张勇．提升运输安全工作的现状及对策 [ J ] ．山东煤炭科技，2 0 0 2 4 5 5 ． [ 4 ] 孙继平．2 0 0 9 年“2 ．2 2 ”山西屯兰煤矿特大瓦斯爆炸国 务院事故调查专家组事故调查报告[ R ] ．北京第1 9 届 全国煤矿自动化与信息化学术会议暨中国矿业大学 北 京 百年校庆学术会议，2 0 0 9 ． [ 5 ] 卢建宝．煤矿机电运输事故多发的原因分析及控制对策 [ J ] ．煤矿安全，2 0 0 3 ． [ 6 ] 王树玉．煤矿机电、提升运输与爆破事故分析和防治对 策[ M ] ．徐州中国矿业大学出版社，2 0 0 7 ． 下转第2 0 5 页 万方数据 中国煤炭学会煤矿安全专委会． 2 - 0 0 9 年学术研讨会论文集矿业安全与环保 第3 6 卷增刊 2 0 0 9 年8 月 么，电源修正后的最大峰值电压U 2 0V 1 ．5 3 0V 。 3 检查本质安全性能。由于负载部分为电容 性电路，因此依据I 类电容性电路的最小点燃曲线 见图2 C 0n 进行检查。从曲线上看，I 类设 备电源电压为3 0V 对应的电容值为8 “F ，小于故障 状态下1 0 ．1 心电容值，因此，可以认定负载部分是 不符合本质安全性能的。 根据以上分析与评价，此矿用便携仪表电路的 设计不满足本质安全性能要求。 4 ．3 电路修正 为了实现电路本质安全性能，设计人员必须要 对电路进行适当的修正。 可通过降低电源电压或减小电容值，或者在 1 0 心电容器上串联一个电阻可靠元件并将其浇封 为一体。 查I 类电容性电路 c 01 - ／ 曲线，对应1I x F 的最小点燃电压为2 6V 。因此，若电容不变，则蓄电 池电压应降低到2 6V ／1 ．5 1 7 ．3V ；另一种方法是 电压不变，即将电容值减小到8 妒以下，其他参数 可不变；或者由于1 0 F 电容串联5 ．6Q 电阻可靠 元件后的最小点燃电压约为4 8V 远大于3 0V ，故 当把最小值为5 ．6Q 的电阻可靠元件与电容串联连 接，并浇封为一体后构成的新电路是本安型的，可用 于I 类爆炸危险场所。 不管采用哪种方法对电路修正，仍应该按以上 方法对修正后的电路进行分析和评价，以确认电路 的本质安全性能。 5结语 电路本质安全性能的分析与评价是设计研发人 员的辅助方法，是必经过程，使之在设计电路过程中 做到心中有数。但若将设备应用到煤矿井下等危险 场所，仅经过设计人员的分析与评价是不够的，必须 经过国家相关机构的检验检测及火花点燃试验，以 确认电路的本质安全性能。 参考文献 [ 1 ] G B3 8 3 6 ．1 猢，爆炸性气体环境用电气设备第l 部 分通用要求[ s ] ． [ 2 ] G B3 8 3 6 ．4 2 0 0 0 ，爆炸性气体环境用电气设备第4 部 分本质安全型“i ”[ s ] ． [ 3 ] 张显力．防爆电气概论[ M ] ．北京煤炭工业出版社， 2 0 0 8 ． 责任编辑吕晋英 上接第2 0 2 页 [ 7 ] 张士敏．试论煤矿井下运输事故[ J ] ．科技信息， 2 0 0 8 2 7 3 0 7 ． [ 8 ] 赵铁锤．重庆綦江同华煤矿矿难是违规违章造成[ E B ／ O L ] ． 2 0 0 9 0 5 3 1 [ 2 0 0 9 0 7 2 8 ] ．h t t p ／／／n e w s ． s o h u ．c o r n ／2 0 0 9 0 5 3I ／n 2 6 4 2 5 2 3 9 3 ．s h t m l ． [ 9 ] 重庆市2 0 0 8 年煤矿安全生产形势分析[ E B ／O L ] ． 2 0 0 9 0 6 一1 1 [ 2 0 0 9 一c r 7 2 8 ] ．h t t p ／／w w w ．c q m j ．g o v ．c n ／a s g k b ／l i s t ．a s p i d 1 3 1 8 ． [ 1 0 ] 张光剑．地下矿山提升运输系统可靠性及影响因素研 究[ D ] ．昆明昆明理工大学，2 0 0 8 ． [ 1 1 ] 赖世淡，胡凤林，邹国华，等．煤矿提升运输事故多发的 原因及对策[ J ] ．煤炭技术，2 0 0 4 2 ． [ 1 2 ] 尹成勇，许勇，范大伟．煤矿提升运输隐患排查与预防 [ J ] ．山东煤炭科技，2 0 0 8 4 1 2 2 1 2 3 ． [ 1 3 ] 赵宝亭，臧北关，计孝峰．一起斜巷提升断绳跑车事故 的分析与思考[ J ] ．煤矿安全，2 0 0 6 1 0 5 5 5 7 ． [ 1 4 ] 袁泽民，武涛，俞金牛．煤矿斜巷提升运输事故分析 [ J ] ．煤矿安全，2 0 0 1 8 3 9 4 0 ． [ 1 5 ] 范庆东．以状态监测技术为基础开展设备管理[ J ] ．水 泥技术工作，2 0 0 5 2 6 0 6 2 ． [ 1 6 ] 贾福音．有效保证矿井提升安全[ J ] ．劳动保护， 2 0 0 7 1 2 9 6 9 7 ． [ 1 7 ] M S H A T e c h n i c a lR e p o r t s S a f eE l e c t r i c a lD e s i g no f M i n eE l e v a t o rC o n t r o lS y s t e m s [ E B ／O L ] ．h t t p ／／w w w ． m s h a ．g o v ／s 通过变频器在流体 负荷设备、机械动力负荷设备中的应用实例,介绍了变频技术在我国煤矿大型机电设备中的应用现状,并就变频技术在煤矿机电设备中的应用做了展望. 3.期刊论文 于迎春 煤矿机电设备的检修与技术改造 -科技咨询导报20072 由于煤矿生产条件和生产环节的复杂性,这给机电设备管理工作提出了新的课题.因此,应加强煤矿机电设备基础工作,重视煤矿机电设备检修工作,进 行机电设备的技术改造,强化质量标准化管理. 4.期刊论文 于迎春 煤矿机电设备的检修与技术改造 -科技资讯200634 由于煤矿生产条件和生产环节的复杂性,这给机电设备管理工作提出了新的课题.因此,应加强煤矿机电设备基础工作,重视煤矿机电设备检修工作,进 行机电设备的技术改造,强化质量标准化管理. 5.期刊论文 罗书豪.李小川 我国煤矿机电设备变频节能技术的应用现状 -中国高新技术企业200817 变频技术具有良好的节能效果和平缓的机械调节功能,在我国矿山机电设备中得到越来越广泛的应用.本文简单介绍了变频技术的发展情况;并通过变 频器在流体负荷设备、机械动力负荷设备中的应用实例介绍了变频技术在我国煤矿大型机电设备中的应用现状;最后就变频技术在煤矿机电设备中的应用 做了展望. 6.期刊论文 邢海顺 煤矿机电设备的管理与维护浅析 -中小企业管理与科技200912 随着我国经济的高速发展,科技与技术的积累,机电设备的研究得到迅速的发展,其应用也更加广泛,这使得机电设备存煤矿牛产中的地位和作用越来 越重要了.因此,加强对煤矿机电设备的管理与维护就显得十分必要了. 7.期刊论文 邰艳洁 浅析煤矿机电设备安全管理 -科技传播20094 煤矿的安全生产事关和谐社会的构建.而机电设备事故一直是造成煤矿安全事故的重要原因之一.本文在分析煤矿机电设备事故原因的基础上,提出了 煤矿机电设备安全管理的策略. 8.期刊论文 曹志勇 论煤矿机电设备的维护与维修 -中小企业管理与科技200913 煤矿机电设备的维护和维修工作,是煤矿企业的一项重要的技术和管理工作.合理的维护和维修工作,能够使煤矿机电设备长期处于良好的运行状态和 技术状态,从而为煤炭生产的安全、有序、正常进行和煤矿企业经济效益的提高提供有力的保障和坚实的后盾. 9.期刊论文 王淑红.郑治国.朱胜利.WANG Shu-hong.ZHENG Zhi-guo.ZHU Sheng-li 煤矿机电设备防泄漏技术的应 用 -煤矿机电20083 针对煤矿机电设备出现的诸多泄漏问题,介绍了卸荷式、负压式、结合面密封和轴端动密封等四种防泄漏技术的应用情况,以有助于解决设备的液体 泄漏问题. 10.期刊论文 薛忠如.陈庆玲.贾智山 煤矿机电设备与成本管理 -山西煤炭2001,214 介绍了忻州窑煤矿成本管理中,机电设备是如何降低成本的,在分析机电成本构成的基础上,狠抓管理,取得了良好的经济效益. 本文链接 下载时间2010年5月23日