礦山機械的應用現狀與安全管理

孫秀茹

（煙臺黃金職業學院，山東煙臺 265400）

0 前言

礦產資源是我國經濟社會發展的重要物質基礎，礦業也是我國重要的基礎產業。近年來隨著國家經濟建設的持續向前發展，以及對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，這些礦山的突出共性是機械化水平較高，大型設備較多，如采掘機械、提升機械、運輸機械、選礦機械、輔助機械（風機、泵類）等。然而礦山機械設備能否正常運轉，不僅會影響企業的正常生產，嚴重時還會對人身造成傷害，如礦井提升機的斷繩事故、過卷事故等。因此，礦山企業必須加強機械設備的安全管理，不斷提升操作人員的綜合素質和維護人員的工作能力，不僅是企業管理工作中的首要任務，也是確保正常生產的基礎。

1 礦山機械設備應用現狀

1.1 建礦較早的礦山企業

一些老礦的建礦時間始于解放初期，部分機械設備投入運行已有很長時間，不僅設備老化陳舊、耗能高、設計不完善、安全保護措施欠缺，而且設備體積龐大、折裝不便。由于這些老舊機械設備的更新速度較慢、超期服役、存在著許多不少安全隱患，如設備機體開焊、軸承等運轉部件磨損嚴重、間隙過大、電器部分老化等，使安全事故發生的可能性大大增加。

1.2 改擴建或新建的大型礦山

改擴建或新建的礦山企業大都引進了具有先進水平的機械設備，甚至包括國外的進口設備，如山東招金集團金翅嶺金礦的美卓塔式磨礦機VTM-400-WB、臥式壓濾機VPA20-50；山東招遠河西金礦ABB公司的ACS800交—直—交變頻調速電控系統；山東黃金集團三山島金礦的美卓hp800圓錐破碎機、阿特拉斯Boomer 282鑿巖臺車、EST1030電動鏟運機、遙控鏟運機等，這些礦山機械都具有國際先進水平。

1.3 鄉鎮及村辦中小型礦井

鄉鎮及村辦的中小型礦井多數由個人承包，在利益最大化的驅使和誘惑下，不僅生產條件簡陋，設備老化，甚至使用已被淘汰的設備。因維護費用投入較少，操作及維護人員的流動頻繁等，造成設備的使用及安全管理負面存在著極大的安全隱患。

2 礦山機械設備安全管理中存在的問題

2.1 老舊設備本身存在安全隱患

由于礦山生產條件的特殊性，給設備的使用壽命帶來很大影響，例如，礦山企業的設備多數在潮濕、粉塵、高速、重載荷條件下工作，這使安全監測裝置的可靠性降低，靈敏度變差，同時很多老舊設備也因超過了服務年限，而更容易產生安全隱患。

2.2 相關人員技術水平較低

有些礦山設備的操作與維護人員是工作了幾十年的老職工，本身的文化水平相對較低，接受新知識的能力較差，對于機電液一體化控制的先進設備，不僅很難掌握工作原理，而且對于一些日常故障也不會排除。部分礦山企業投資巨額資金來購置的機械設備，因為缺乏專業的操作與維護人員，對先進技術消化、吸收都不到位，一旦設計或施工單位離開，設備運行中出現了問題，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，使設備的先進功能不能充分發揮出來。有的礦山甚至把一些安全監測裝置拆除，把安全保護功能在軟件中旁路，不僅破壞了設備的原有結構，也難以保障機械設備的安全和有效運行。

2.3 不重視設備維護

礦山要搞好生產，必須使工具和設備得心應手，而設備維修工作的水平，直接影響著生產能力、質量、產量、能源消耗、生產成本和勞動生產率等各方面指標。目前很多礦山企業都沒有重視機械設備的修理和維護，只是一味追求高產量，從而導致設備長期帶病運轉，直至發生設備事故。

2.4 設備維護理念比較落后

雖然設備管理已經由事故檢修發展到了計劃性檢修，然而隨著大型設備的引入，檢修工作需要更多的技術含量，計劃性的設備檢修方式無法做到對維修工作量的科學預判與控制，檢修人員如果還是單憑經驗預判，就不能很好解決新設備的問題。同時計劃性的設備檢修是按時間順序來完成設備檢修的，不能做到對設備實際運行狀態的實時了解和掌控。對于無法顯示內部缺陷就可引起突發故障的設備就很難發現，從而導致設備異常事故的發生，阻礙生產的順利進行。

3 加強設備安全管理的主要措施

3.1 加大舊設備安全性改造

大量的舊設備還有利用價值，不可能都淘汰掉，因此要進行設備升級和技術創新，對原有設備大力進行技術改造，增加輔助安全保護裝置，提高設備運行安全系數，實現自動化和遠程控制，讓操作工遠離危險環境。例如，對井下供排水系統進行改造，利用PLC進行遠程集中控制，實現設備的自動啟停及工況檢測，既改善了員工的作業環境，又提高了設備的運行可靠性。老舊的提升絞車增加松繩保護裝置，大型電機增加電機智能保護器等，都可以起到提高設備安全性的作用。

3.2 引進先進的控制工藝提高設備操作的可靠性

近年來，隨著經濟結構的調整，我國的礦山企業正在加快從勞動密集型產業向技術資金密集型的轉化。礦山企業積極實施“科技興礦”和“可持續發展”戰略，以技術改造、結構調整為主要目標，廣泛采用自動化裝備和生產工藝。目前礦山自動化系統涉及到采、選、氰、冶等各個工藝流程，例如，配電自動化、采掘自動化、通風自動化、排水自動化、充填自動化、提升自動化、選礦自動化、氰化自動化、冶煉自動化、自動化能源管理等，這些先進的自動化控制系統將操作工人從復雜惡劣的現場操作轉為控制室遠程操作；將人工調節轉為機器自動控制；穩定了生產工藝，提高了生產效率，為礦山的現代化生產作業提供了保障。

3.3 提高設備的自動化水平

根據生產需要，引進先進的自動化生產設備，降低工人勞動強度和作業危險性，提高生產效率。近幾年，礦山企業中集機、電、液、計算機為一體的設備不斷增加，現代控制技術、計算機技術、通訊技術和傳感器技術等高新技術和工藝得到廣泛應用。例如，山東黃金和招金礦業下屬的黃金礦山廣泛引進國際一流的鑿巖臺車、錨桿臺車、鏟運機、圓錐破碎機等采掘和破碎設備，這些設備都具有先進的自動化控制系統，要求設備管理、操作和維修人員具有較高的電氣自動化知識和技能。以鏟運機為中心的無軌采礦設備的廣泛應用，促進了地下采礦工藝的變革。改變鏟運機使用方式的一個重大進步，就是應用機器人技術，由人在井上控制井下工作面的鏟運機工作，其技術性能已趕上世界先進水平。

3.4 落實預知維修的新型設備管理理念

預知維修包括狹義預知維修和廣義預知維修。狹義預知維修是指以狀態監測和故障診斷為手段，對機器設備進行狀態監測，在對監測結果進行分析處理的基礎上決定設備是否需要維修的一種方式。此方式不規定檢修周期，但需定期或連續地對設備進行狀態監測和故障診斷，查明設備有無狀態異常或故障趨勢，再適時地安排檢修廣義的預知維修。廣義預知維修是指將“狀態維修”的“技術實現”與企業整體性設備管理工作緊密聯系在一起，從而實現“在管理指導下的狀態維修”和“在故障監測診斷技術支持下的設備管理”。因此廣義預知維修強調的是“管理技術”與“診斷技術”的融合，是從企業設備工作整體角度出發去通盤考慮基于故障監測與診斷技術的設備維修管理策略及技術實施。這種方式更符合現代企業所追求的安全高效的目標。

3.5 引進新的故障診斷技術

（1）對軸類、軸承類、齒輪箱類振動部件，可采用振動在線監測的手段，例如，對機械設備振動的敏感點、距離機械設備核心部位最近的關鍵點和容易產生劣化現象的易損點，都可以采用傳感器進行檢測。所用傳感器類型有磁電式、伺服式或壓電式傳感器等。對在線監測到的振動，通過幅值信號分析、時域信號分析或頻域信號分析，就可得出振動異常狀態的判斷。

（2）對溫度變化有要求的設備部位采用接觸式測溫，例如，熱電偶法或熱電阻法；非接觸式測溫，如紅外測溫儀、輻射測溫儀、比色測溫儀等，可隨時定量監測溫度變化。

（3）對潤滑油的檢測，可采用鐵譜分析和光譜分析，可以分析判斷出故障發生的部位、確定故障的類型、解釋故障產生的原因和預告故障惡化的時間，體現了現代機械設備狀態監測的發展趨勢特點。

（4）對關系到安全生產，出現斷裂事故后果很嚴重的零件，例如，提升機、通風機等大型設備的主軸、天輪軸等進行超聲波無損探傷。

3.6 提高操作人員和設備維護人員素質

隨著新設備及新技術的應用，對管理人員和維修操作人員的素質也提出了更高的要求，例如，對潤滑油進行鐵譜分析，就需要技術人員詳細了解磨損機理，能識別磨屑類型，才能對故障做出正確的判斷。機電液一體化設備需要維修操作人員對電控、液壓等都有所了解，才能全面進行設備維護和操作。因此不僅要提高設備維護操作人員基本素質，更要提高專業素質，從而在工作中做到認真防范、減少事故的發生，延長設備的使用壽命。

4 礦山機械設備發展趨勢與安全管理對策

隨著生產技術水平的提高和資源的減少，一些低品位的礦產資源被利用起來，但要獲得一定的經濟效果，就要通過擴大規模來實現，由此可以判斷，礦山機械的發展趨勢向著大型化、智能化、自動化方向發展。因此，大力推進礦山的安全標準化建設，全面提高礦山機械安全管理水平和操作維護人員的技術水平，確保這些設備在生產中無故障，安全高效運轉，是實現設備的本質安全最行之有效的途徑。

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