矿山机械的应用现状与安全管理

孙秀茹

（烟台黄金职业学院，山东烟台 265400）

0 前言

矿产资源是我国经济社会发展的重要物质基础，矿业也是我国重要的基础产业。近年来随着国家经济建设的持续向前发展，以及对能源需求的不断加大，各种金属和非金属大型矿山不断投产，这些矿山的突出共性是机械化水平较高，大型设备较多，如采掘机械、提升机械、运输机械、选矿机械、辅助机械（风机、泵类）等。然而矿山机械设备能否正常运转，不仅会影响企业的正常生产，严重时还会对人身造成伤害，如矿井提升机的断绳事故、过卷事故等。因此，矿山企业必须加强机械设备的安全管理，不断提升操作人员的综合素质和维护人员的工作能力，不仅是企业管理工作中的首要任务，也是确保正常生产的基础。

1 矿山机械设备应用现状

1.1 建矿较早的矿山企业

一些老矿的建矿时间始于解放初期，部分机械设备投入运行已有很长时间，不仅设备老化陈旧、耗能高、设计不完善、安全保护措施欠缺，而且设备体积庞大、折装不便。由于这些老旧机械设备的更新速度较慢、超期服役、存在着许多不少安全隐患，如设备机体开焊、轴承等运转部件磨损严重、间隙过大、电器部分老化等，使安全事故发生的可能性大大增加。

1.2 改扩建或新建的大型矿山

改扩建或新建的矿山企业大都引进了具有先进水平的机械设备，甚至包括国外的进口设备，如山东招金集团金翅岭金矿的美卓塔式磨矿机VTM-400-WB、卧式压滤机VPA20-50；山东招远河西金矿ABB公司的ACS800交—直—交变频调速电控系统；山东黄金集团三山岛金矿的美卓hp800圆锥破碎机、阿特拉斯Boomer 282凿岩台车、EST1030电动铲运机、遥控铲运机等，这些矿山机械都具有国际先进水平。

1.3 乡镇及村办中小型矿井

乡镇及村办的中小型矿井多数由个人承包，在利益最大化的驱使和诱惑下，不仅生产条件简陋，设备老化，甚至使用已被淘汰的设备。因维护费用投入较少，操作及维护人员的流动频繁等，造成设备的使用及安全管理负面存在着极大的安全隐患。

2 矿山机械设备安全管理中存在的问题

2.1 老旧设备本身存在安全隐患

由于矿山生产条件的特殊性，给设备的使用寿命带来很大影响，例如，矿山企业的设备多数在潮湿、粉尘、高速、重载荷条件下工作，这使安全监测装置的可靠性降低，灵敏度变差，同时很多老旧设备也因超过了服务年限，而更容易产生安全隐患。

2.2 相关人员技术水平较低

有些矿山设备的操作与维护人员是工作了几十年的老职工，本身的文化水平相对较低，接受新知识的能力较差，对于机电液一体化控制的先进设备，不仅很难掌握工作原理，而且对于一些日常故障也不会排除。部分矿山企业投资巨额资金来购置的机械设备，因为缺乏专业的操作与维护人员，对先进技术消化、吸收都不到位，一旦设计或施工单位离开，设备运行中出现了问题，如故障诊断问题、仪表精度问题、工艺流程变更问题、工作部件磨损问题等，都难以得到快速解决，使设备的先进功能不能充分发挥出来。有的矿山甚至把一些安全监测装置拆除，把安全保护功能在软件中旁路，不仅破坏了设备的原有结构，也难以保障机械设备的安全和有效运行。

2.3 不重视设备维护

矿山要搞好生产，必须使工具和设备得心应手，而设备维修工作的水平，直接影响着生产能力、质量、产量、能源消耗、生产成本和劳动生产率等各方面指标。目前很多矿山企业都没有重视机械设备的修理和维护，只是一味追求高产量，从而导致设备长期带病运转，直至发生设备事故。

2.4 设备维护理念比较落后

虽然设备管理已经由事故检修发展到了计划性检修，然而随着大型设备的引入，检修工作需要更多的技术含量，计划性的设备检修方式无法做到对维修工作量的科学预判与控制，检修人员如果还是单凭经验预判，就不能很好解决新设备的问题。同时计划性的设备检修是按时间顺序来完成设备检修的，不能做到对设备实际运行状态的实时了解和掌控。对于无法显示内部缺陷就可引起突发故障的设备就很难发现，从而导致设备异常事故的发生，阻碍生产的顺利进行。

3 加强设备安全管理的主要措施

3.1 加大旧设备安全性改造

大量的旧设备还有利用价值，不可能都淘汰掉，因此要进行设备升级和技术创新，对原有设备大力进行技术改造，增加辅助安全保护装置，提高设备运行安全系数，实现自动化和远程控制，让操作工远离危险环境。例如，对井下供排水系统进行改造，利用PLC进行远程集中控制，实现设备的自动启停及工况检测，既改善了员工的作业环境，又提高了设备的运行可靠性。老旧的提升绞车增加松绳保护装置，大型电机增加电机智能保护器等，都可以起到提高设备安全性的作用。

3.2 引进先进的控制工艺提高设备操作的可靠性

近年来，随着经济结构的调整，我国的矿山企业正在加快从劳动密集型产业向技术资金密集型的转化。矿山企业积极实施“科技兴矿”和“可持续发展”战略，以技术改造、结构调整为主要目标，广泛采用自动化装备和生产工艺。目前矿山自动化系统涉及到采、选、氰、冶等各个工艺流程，例如，配电自动化、采掘自动化、通风自动化、排水自动化、充填自动化、提升自动化、选矿自动化、氰化自动化、冶炼自动化、自动化能源管理等，这些先进的自动化控制系统将操作工人从复杂恶劣的现场操作转为控制室远程操作；将人工调节转为机器自动控制；稳定了生产工艺，提高了生产效率，为矿山的现代化生产作业提供了保障。

3.3 提高设备的自动化水平

根据生产需要，引进先进的自动化生产设备，降低工人劳动强度和作业危险性，提高生产效率。近几年，矿山企业中集机、电、液、计算机为一体的设备不断增加，现代控制技术、计算机技术、通讯技术和传感器技术等高新技术和工艺得到广泛应用。例如，山东黄金和招金矿业下属的黄金矿山广泛引进国际一流的凿岩台车、锚杆台车、铲运机、圆锥破碎机等采掘和破碎设备，这些设备都具有先进的自动化控制系统，要求设备管理、操作和维修人员具有较高的电气自动化知识和技能。以铲运机为中心的无轨采矿设备的广泛应用，促进了地下采矿工艺的变革。改变铲运机使用方式的一个重大进步，就是应用机器人技术，由人在井上控制井下工作面的铲运机工作，其技术性能已赶上世界先进水平。

3.4 落实预知维修的新型设备管理理念

预知维修包括狭义预知维修和广义预知维修。狭义预知维修是指以状态监测和故障诊断为手段，对机器设备进行状态监测，在对监测结果进行分析处理的基础上决定设备是否需要维修的一种方式。此方式不规定检修周期，但需定期或连续地对设备进行状态监测和故障诊断，查明设备有无状态异常或故障趋势，再适时地安排检修广义的预知维修。广义预知维修是指将“状态维修”的“技术实现”与企业整体性设备管理工作紧密联系在一起，从而实现“在管理指导下的状态维修”和“在故障监测诊断技术支持下的设备管理”。因此广义预知维修强调的是“管理技术”与“诊断技术”的融合，是从企业设备工作整体角度出发去通盘考虑基于故障监测与诊断技术的设备维修管理策略及技术实施。这种方式更符合现代企业所追求的安全高效的目标。

3.5 引进新的故障诊断技术

（1）对轴类、轴承类、齿轮箱类振动部件，可采用振动在线监测的手段，例如，对机械设备振动的敏感点、距离机械设备核心部位最近的关键点和容易产生劣化现象的易损点，都可以采用传感器进行检测。所用传感器类型有磁电式、伺服式或压电式传感器等。对在线监测到的振动，通过幅值信号分析、时域信号分析或频域信号分析，就可得出振动异常状态的判断。

（2）对温度变化有要求的设备部位采用接触式测温，例如，热电偶法或热电阻法；非接触式测温，如红外测温仪、辐射测温仪、比色测温仪等，可随时定量监测温度变化。

（3）对润滑油的检测，可采用铁谱分析和光谱分析，可以分析判断出故障发生的部位、确定故障的类型、解释故障产生的原因和预告故障恶化的时间，体现了现代机械设备状态监测的发展趋势特点。

（4）对关系到安全生产，出现断裂事故后果很严重的零件，例如，提升机、通风机等大型设备的主轴、天轮轴等进行超声波无损探伤。

3.6 提高操作人员和设备维护人员素质

随着新设备及新技术的应用，对管理人员和维修操作人员的素质也提出了更高的要求，例如，对润滑油进行铁谱分析，就需要技术人员详细了解磨损机理，能识别磨屑类型，才能对故障做出正确的判断。机电液一体化设备需要维修操作人员对电控、液压等都有所了解，才能全面进行设备维护和操作。因此不仅要提高设备维护操作人员基本素质，更要提高专业素质，从而在工作中做到认真防范、减少事故的发生，延长设备的使用寿命。

4 矿山机械设备发展趋势与安全管理对策

随着生产技术水平的提高和资源的减少，一些低品位的矿产资源被利用起来，但要获得一定的经济效果，就要通过扩大规模来实现，由此可以判断，矿山机械的发展趋势向着大型化、智能化、自动化方向发展。因此，大力推进矿山的安全标准化建设，全面提高矿山机械安全管理水平和操作维护人员的技术水平，确保这些设备在生产中无故障，安全高效运转，是实现设备的本质安全最行之有效的途径。

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