基于模糊結(jié)構(gòu)元法采煤設(shè)備可靠性分析

周 慧

（山西焦煤西山煤電官地煤礦職教中心，山西 太原 030022）

1 綜采工作面采煤設(shè)備概況

西山煤電集團(tuán)有限公司官地礦井田南北長約14967m，東西寬約12110m，井田面積為104.4974km2，共賦存十四層煤，現(xiàn)在主采煤層為2#、3#、6#、8#、9#煤。其中3#采區(qū)布置兩個(gè)綜采工作面。3#煤平均可采厚度3.3m，煤層傾角4～7°，平均5°。2#煤采空區(qū)面積增加，地表形成裂隙或塌陷，在雨季地表水沿裂隙滲入采空區(qū)，造成2#煤采空區(qū)積水，煤層上部地層含水微量，靜儲(chǔ)量小，對(duì)2#煤層開采影響不大，水文地質(zhì)條件比較簡單，水源的補(bǔ)給主要來自大氣降雨，受季節(jié)性控制較為明顯。

3#煤工作面均采用長壁后退式一次采全高綜合機(jī)械化采煤方法，采空區(qū)采用全部垮落法，工作面順槽采用跟頂跟底。根據(jù)3#煤頂板巖性及推進(jìn)度，確定3#煤工作面采用支撐掩護(hù)式液壓支架支護(hù)頂板，兩巷端頭支護(hù)采用密集支柱支護(hù)，兩巷安全出口及超前支護(hù)采用戴帽點(diǎn)柱或?qū)α簩?duì)柱支護(hù)。綜采工作面主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)如下表1所示。

2 綜采工作面機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)可靠性

3#煤綜采工作面設(shè)備系統(tǒng)眾多，屬于可修復(fù)串聯(lián)系統(tǒng)。綜采工作面機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)主要有采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、液壓支架、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶、乳化液泵及乳化液箱、噴霧泵及移動(dòng)變電站。其余負(fù)荷中心、饋電開關(guān)、通訊控制系統(tǒng)有備用設(shè)施因此不做考慮。

綜采工作面機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)可靠性分析主要分為2步：（1）分析單個(gè)設(shè)備可靠性；（2）分析綜采工作面機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)可靠性。

2.1 單一設(shè)備可靠度

綜采工作面設(shè)備系統(tǒng)的模糊可靠度主要反映生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，主要從修復(fù)率和故障率兩個(gè)方面進(jìn)行分析。根據(jù)國內(nèi)外數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，綜采工作面設(shè)備的工作時(shí)間與修理時(shí)間服從指數(shù)分布，即：

單一設(shè)備工作時(shí)間：P{X≤t}=1-eλt

單一設(shè)備修理時(shí)間：P{X≤t}=1-eμt

式中：

λ-系統(tǒng)的故障率，即單位時(shí)間內(nèi)采煤機(jī)發(fā)生故障的次數(shù)；

μ-系統(tǒng)的修復(fù)率，即單位時(shí)間內(nèi)采煤機(jī)被修復(fù)的次數(shù)。

單一設(shè)備可靠度分析步驟如下：

（1）設(shè)備狀態(tài)方程

（2）單一設(shè)備可靠度

表1 綜采工作面主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)

2.2 綜采工作面機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)可靠性分析

綜采工作面機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)屬于串聯(lián)可修復(fù)系統(tǒng)，主要設(shè)備有采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、液壓支架、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶、乳化液泵及乳化液箱、噴霧泵及移動(dòng)變電站。系統(tǒng)可靠性計(jì)算公式如下：

綜采工作面機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)可靠度：

2.3 綜采工作面機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)可靠度計(jì)算

根據(jù)礦井近3個(gè)月統(tǒng)計(jì)，3#煤綜采工作面機(jī)械單個(gè)設(shè)備修復(fù)率和故障率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并通過計(jì)算可得單個(gè)設(shè)備可靠度，見表2。

表2 3#煤綜采工作面機(jī)械單個(gè)設(shè)備可靠度

3#煤綜采機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)可靠度通過公式計(jì)算得：A系統(tǒng)=0.68。

3 綜采工作面機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)評(píng)價(jià)

3#煤綜采工作面設(shè)備系統(tǒng)可靠度較低，是由于液壓支架、皮帶、刮板輸送機(jī)及乳化泵故障率高造成的。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，液壓支架問題主要是由于支架工操作經(jīng)驗(yàn)不足，操作流程不規(guī)范，造成速度和壓力不穩(wěn)定，運(yùn)動(dòng)精度低，振動(dòng)噪聲偏大。對(duì)原件出現(xiàn)異常情況，識(shí)別不清，對(duì)液壓支架元件檢查不足。刮板輸送機(jī)故障主要是由于煤層坡度較大，槽底不平，造成飄鏈或掉鏈；另外由于煤塊清理不及時(shí)，導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生卡鏈現(xiàn)象。乳化泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，噪聲大且有撞擊聲，壓力脈動(dòng)大。乳化泵運(yùn)轉(zhuǎn)不正常嚴(yán)重影響后續(xù)工作，同時(shí)乳化泵壓力不足，需要及時(shí)清洗液箱的吸液過濾器，影響工作正常進(jìn)行。運(yùn)輸順槽膠帶運(yùn)輸機(jī)故障主要是由于皮帶跑偏，其主要原因是由于膠帶老化變形，邊緣磨損嚴(yán)重。

根據(jù)以上分析可知：支架工與泵工應(yīng)對(duì)液壓支架和乳化泵加強(qiáng)日常管理和維護(hù)，保證其日常正常運(yùn)行；清理工及時(shí)清理刮板輸送機(jī)淤積煤塊，同時(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中，技術(shù)主管應(yīng)重點(diǎn)管理刮板輸送機(jī)槽底平整；針對(duì)皮帶跑偏問題，建議礦方更換膠帶并重新進(jìn)行安裝。

4 結(jié)論

本文以3#煤綜采機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)可靠度為研究背景，采用模糊結(jié)構(gòu)元分析法，對(duì)綜采工作面設(shè)備系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

（1）支架工與泵工應(yīng)對(duì)液壓支架和乳化泵加強(qiáng)日常管理和維護(hù)，保證其日常正常運(yùn)行；清理工及時(shí)清理刮板輸送機(jī)淤積煤塊，同時(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中，技術(shù)主管應(yīng)重點(diǎn)管理刮板輸送機(jī)槽底平整；針對(duì)皮帶跑偏問題，建議礦方更換膠帶并重新進(jìn)行安裝。

（2）對(duì)支架工應(yīng)加強(qiáng)培訓(xùn)，有效規(guī)范液壓支架使用和維修，盡量避免支架工盲目操作；液壓支架維修專業(yè)性較強(qiáng)，最好由廠家進(jìn)行維護(hù)；對(duì)液壓支架各個(gè)元件嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，保證液壓支架正常使用。

（3）刮板輸送機(jī)發(fā)生掉鏈和飄鏈，主要是由于煤層起伏變化較大引起的。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，技術(shù)主管應(yīng)密切關(guān)注煤層坡度變化，保證槽底清理干凈。乳化液泵工需要及時(shí)清洗液箱的吸液過濾器，做好日常管理和維護(hù)。