礦山機(jī)械的應(yīng)用現(xiàn)狀與安全管理

孫秀茹

（煙臺(tái)黃金職業(yè)學(xué)院，山東煙臺(tái) 265400）

0 前言

礦產(chǎn)資源是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，礦業(yè)也是我國(guó)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。近年來隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)向前發(fā)展，以及對(duì)能源需求的不斷加大，各種金屬和非金屬大型礦山不斷投產(chǎn)，這些礦山的突出共性是機(jī)械化水平較高，大型設(shè)備較多，如采掘機(jī)械、提升機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、選礦機(jī)械、輔助機(jī)械（風(fēng)機(jī)、泵類）等。然而礦山機(jī)械設(shè)備能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅會(huì)影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)對(duì)人身造成傷害，如礦井提升機(jī)的斷繩事故、過卷事故等。因此，礦山企業(yè)必須加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的安全管理，不斷提升操作人員的綜合素質(zhì)和維護(hù)人員的工作能力，不僅是企業(yè)管理工作中的首要任務(wù)，也是確保正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

1 礦山機(jī)械設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 建礦較早的礦山企業(yè)

一些老礦的建礦時(shí)間始于解放初期，部分機(jī)械設(shè)備投入運(yùn)行已有很長(zhǎng)時(shí)間，不僅設(shè)備老化陳舊、耗能高、設(shè)計(jì)不完善、安全保護(hù)措施欠缺，而且設(shè)備體積龐大、折裝不便。由于這些老舊機(jī)械設(shè)備的更新速度較慢、超期服役、存在著許多不少安全隱患，如設(shè)備機(jī)體開焊、軸承等運(yùn)轉(zhuǎn)部件磨損嚴(yán)重、間隙過大、電器部分老化等，使安全事故發(fā)生的可能性大大增加。

1.2 改擴(kuò)建或新建的大型礦山

改擴(kuò)建或新建的礦山企業(yè)大都引進(jìn)了具有先進(jìn)水平的機(jī)械設(shè)備，甚至包括國(guó)外的進(jìn)口設(shè)備，如山東招金集團(tuán)金翅嶺金礦的美卓塔式磨礦機(jī)VTM-400-WB、臥式壓濾機(jī)VPA20-50；山東招遠(yuǎn)河西金礦ABB公司的ACS800交—直—交變頻調(diào)速電控系統(tǒng)；山東黃金集團(tuán)三山島金礦的美卓hp800圓錐破碎機(jī)、阿特拉斯Boomer 282鑿巖臺(tái)車、EST1030電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)、遙控鏟運(yùn)機(jī)等，這些礦山機(jī)械都具有國(guó)際先進(jìn)水平。

1.3 鄉(xiāng)鎮(zhèn)及村辦中小型礦井

鄉(xiāng)鎮(zhèn)及村辦的中小型礦井多數(shù)由個(gè)人承包，在利益最大化的驅(qū)使和誘惑下，不僅生產(chǎn)條件簡(jiǎn)陋，設(shè)備老化，甚至使用已被淘汰的設(shè)備。因維護(hù)費(fèi)用投入較少，操作及維護(hù)人員的流動(dòng)頻繁等，造成設(shè)備的使用及安全管理負(fù)面存在著極大的安全隱患。

2 礦山機(jī)械設(shè)備安全管理中存在的問題

2.1 老舊設(shè)備本身存在安全隱患

由于礦山生產(chǎn)條件的特殊性，給設(shè)備的使用壽命帶來很大影響，例如，礦山企業(yè)的設(shè)備多數(shù)在潮濕、粉塵、高速、重載荷條件下工作，這使安全監(jiān)測(cè)裝置的可靠性降低，靈敏度變差，同時(shí)很多老舊設(shè)備也因超過了服務(wù)年限，而更容易產(chǎn)生安全隱患。

2.2 相關(guān)人員技術(shù)水平較低

有些礦山設(shè)備的操作與維護(hù)人員是工作了幾十年的老職工，本身的文化水平相對(duì)較低，接受新知識(shí)的能力較差，對(duì)于機(jī)電液一體化控制的先進(jìn)設(shè)備，不僅很難掌握工作原理，而且對(duì)于一些日常故障也不會(huì)排除。部分礦山企業(yè)投資巨額資金來購(gòu)置的機(jī)械設(shè)備，因?yàn)槿狈I(yè)的操作與維護(hù)人員，對(duì)先進(jìn)技術(shù)消化、吸收都不到位，一旦設(shè)計(jì)或施工單位離開，設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)了問題，如故障診斷問題、儀表精度問題、工藝流程變更問題、工作部件磨損問題等，都難以得到快速解決，使設(shè)備的先進(jìn)功能不能充分發(fā)揮出來。有的礦山甚至把一些安全監(jiān)測(cè)裝置拆除，把安全保護(hù)功能在軟件中旁路，不僅破壞了設(shè)備的原有結(jié)構(gòu)，也難以保障機(jī)械設(shè)備的安全和有效運(yùn)行。

2.3 不重視設(shè)備維護(hù)

礦山要搞好生產(chǎn)，必須使工具和設(shè)備得心應(yīng)手，而設(shè)備維修工作的水平，直接影響著生產(chǎn)能力、質(zhì)量、產(chǎn)量、能源消耗、生產(chǎn)成本和勞動(dòng)生產(chǎn)率等各方面指標(biāo)。目前很多礦山企業(yè)都沒有重視機(jī)械設(shè)備的修理和維護(hù)，只是一味追求高產(chǎn)量，從而導(dǎo)致設(shè)備長(zhǎng)期帶病運(yùn)轉(zhuǎn)，直至發(fā)生設(shè)備事故。

2.4 設(shè)備維護(hù)理念比較落后

雖然設(shè)備管理已經(jīng)由事故檢修發(fā)展到了計(jì)劃性檢修，然而隨著大型設(shè)備的引入，檢修工作需要更多的技術(shù)含量，計(jì)劃性的設(shè)備檢修方式無法做到對(duì)維修工作量的科學(xué)預(yù)判與控制，檢修人員如果還是單憑經(jīng)驗(yàn)預(yù)判，就不能很好解決新設(shè)備的問題。同時(shí)計(jì)劃性的設(shè)備檢修是按時(shí)間順序來完成設(shè)備檢修的，不能做到對(duì)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)了解和掌控。對(duì)于無法顯示內(nèi)部缺陷就可引起突發(fā)故障的設(shè)備就很難發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致設(shè)備異常事故的發(fā)生，阻礙生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

3 加強(qiáng)設(shè)備安全管理的主要措施

3.1 加大舊設(shè)備安全性改造

大量的舊設(shè)備還有利用價(jià)值，不可能都淘汰掉，因此要進(jìn)行設(shè)備升級(jí)和技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)原有設(shè)備大力進(jìn)行技術(shù)改造，增加輔助安全保護(hù)裝置，提高設(shè)備運(yùn)行安全系數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制，讓操作工遠(yuǎn)離危險(xiǎn)環(huán)境。例如，對(duì)井下供排水系統(tǒng)進(jìn)行改造，利用PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)啟停及工況檢測(cè)，既改善了員工的作業(yè)環(huán)境，又提高了設(shè)備的運(yùn)行可靠性。老舊的提升絞車增加松繩保護(hù)裝置，大型電機(jī)增加電機(jī)智能保護(hù)器等，都可以起到提高設(shè)備安全性的作用。

3.2 引進(jìn)先進(jìn)的控制工藝提高設(shè)備操作的可靠性

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，我國(guó)的礦山企業(yè)正在加快從勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)向技術(shù)資金密集型的轉(zhuǎn)化。礦山企業(yè)積極實(shí)施“科技興礦”和“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略，以技術(shù)改造、結(jié)構(gòu)調(diào)整為主要目標(biāo)，廣泛采用自動(dòng)化裝備和生產(chǎn)工藝。目前礦山自動(dòng)化系統(tǒng)涉及到采、選、氰、冶等各個(gè)工藝流程，例如，配電自動(dòng)化、采掘自動(dòng)化、通風(fēng)自動(dòng)化、排水自動(dòng)化、充填自動(dòng)化、提升自動(dòng)化、選礦自動(dòng)化、氰化自動(dòng)化、冶煉自動(dòng)化、自動(dòng)化能源管理等，這些先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)將操作工人從復(fù)雜惡劣的現(xiàn)場(chǎng)操作轉(zhuǎn)為控制室遠(yuǎn)程操作；將人工調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)為機(jī)器自動(dòng)控制；穩(wěn)定了生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率，為礦山的現(xiàn)代化生產(chǎn)作業(yè)提供了保障。

3.3 提高設(shè)備的自動(dòng)化水平

根據(jù)生產(chǎn)需要，引進(jìn)先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)危險(xiǎn)性，提高生產(chǎn)效率。近幾年，礦山企業(yè)中集機(jī)、電、液、計(jì)算機(jī)為一體的設(shè)備不斷增加，現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和傳感器技術(shù)等高新技術(shù)和工藝得到廣泛應(yīng)用。例如，山東黃金和招金礦業(yè)下屬的黃金礦山廣泛引進(jìn)國(guó)際一流的鑿巖臺(tái)車、錨桿臺(tái)車、鏟運(yùn)機(jī)、圓錐破碎機(jī)等采掘和破碎設(shè)備，這些設(shè)備都具有先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，要求設(shè)備管理、操作和維修人員具有較高的電氣自動(dòng)化知識(shí)和技能。以鏟運(yùn)機(jī)為中心的無軌采礦設(shè)備的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了地下采礦工藝的變革。改變鏟運(yùn)機(jī)使用方式的一個(gè)重大進(jìn)步，就是應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)，由人在井上控制井下工作面的鏟運(yùn)機(jī)工作，其技術(shù)性能已趕上世界先進(jìn)水平。

3.4 落實(shí)預(yù)知維修的新型設(shè)備管理理念

預(yù)知維修包括狹義預(yù)知維修和廣義預(yù)知維修。狹義預(yù)知維修是指以狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷為手段，對(duì)機(jī)器設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，在對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析處理的基礎(chǔ)上決定設(shè)備是否需要維修的一種方式。此方式不規(guī)定檢修周期，但需定期或連續(xù)地對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，查明設(shè)備有無狀態(tài)異?；蚬收馅厔?shì)，再適時(shí)地安排檢修廣義的預(yù)知維修。廣義預(yù)知維修是指將“狀態(tài)維修”的“技術(shù)實(shí)現(xiàn)”與企業(yè)整體性設(shè)備管理工作緊密聯(lián)系在一起，從而實(shí)現(xiàn)“在管理指導(dǎo)下的狀態(tài)維修”和“在故障監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)支持下的設(shè)備管理”。因此廣義預(yù)知維修強(qiáng)調(diào)的是“管理技術(shù)”與“診斷技術(shù)”的融合，是從企業(yè)設(shè)備工作整體角度出發(fā)去通盤考慮基于故障監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的設(shè)備維修管理策略及技術(shù)實(shí)施。這種方式更符合現(xiàn)代企業(yè)所追求的安全高效的目標(biāo)。

3.5 引進(jìn)新的故障診斷技術(shù)

（1）對(duì)軸類、軸承類、齒輪箱類振動(dòng)部件，可采用振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)的手段，例如，對(duì)機(jī)械設(shè)備振動(dòng)的敏感點(diǎn)、距離機(jī)械設(shè)備核心部位最近的關(guān)鍵點(diǎn)和容易產(chǎn)生劣化現(xiàn)象的易損點(diǎn)，都可以采用傳感器進(jìn)行檢測(cè)。所用傳感器類型有磁電式、伺服式或壓電式傳感器等。對(duì)在線監(jiān)測(cè)到的振動(dòng)，通過幅值信號(hào)分析、時(shí)域信號(hào)分析或頻域信號(hào)分析，就可得出振動(dòng)異常狀態(tài)的判斷。

（2）對(duì)溫度變化有要求的設(shè)備部位采用接觸式測(cè)溫，例如，熱電偶法或熱電阻法；非接觸式測(cè)溫，如紅外測(cè)溫儀、輻射測(cè)溫儀、比色測(cè)溫儀等，可隨時(shí)定量監(jiān)測(cè)溫度變化。

（3）對(duì)潤(rùn)滑油的檢測(cè)，可采用鐵譜分析和光譜分析，可以分析判斷出故障發(fā)生的部位、確定故障的類型、解釋故障產(chǎn)生的原因和預(yù)告故障惡化的時(shí)間，體現(xiàn)了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)特點(diǎn)。

（4）對(duì)關(guān)系到安全生產(chǎn)，出現(xiàn)斷裂事故后果很嚴(yán)重的零件，例如，提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)等大型設(shè)備的主軸、天輪軸等進(jìn)行超聲波無損探傷。

3.6 提高操作人員和設(shè)備維護(hù)人員素質(zhì)

隨著新設(shè)備及新技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)管理人員和維修操作人員的素質(zhì)也提出了更高的要求，例如，對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行鐵譜分析，就需要技術(shù)人員詳細(xì)了解磨損機(jī)理，能識(shí)別磨屑類型，才能對(duì)故障做出正確的判斷。機(jī)電液一體化設(shè)備需要維修操作人員對(duì)電控、液壓等都有所了解，才能全面進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和操作。因此不僅要提高設(shè)備維護(hù)操作人員基本素質(zhì)，更要提高專業(yè)素質(zhì)，從而在工作中做到認(rèn)真防范、減少事故的發(fā)生，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

4 礦山機(jī)械設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)與安全管理對(duì)策

隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的提高和資源的減少，一些低品位的礦產(chǎn)資源被利用起來，但要獲得一定的經(jīng)濟(jì)效果，就要通過擴(kuò)大規(guī)模來實(shí)現(xiàn)，由此可以判斷，礦山機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)向著大型化、智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。因此，大力推進(jìn)礦山的安全標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，全面提高礦山機(jī)械安全管理水平和操作維護(hù)人員的技術(shù)水平，確保這些設(shè)備在生產(chǎn)中無故障，安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備的本質(zhì)安全最行之有效的途徑。

［1］李瑞春，陳寶怡.礦山機(jī)械設(shè)備維修與安裝［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2014.

［2］馮柳，張偉，畢榮.我國(guó)礦冊(cè)機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀［J］.商品與質(zhì)量，2011（5）:65-66.

［3］張冰焰，劉成穎，劉程，張濤.設(shè)備預(yù)知維修工程及其實(shí)施技術(shù)研究［J］.設(shè)備安裝與維修，2003（5）:6-9.