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山西省煤炭

優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文評審表

論文題目  《現(xiàn)代礦井提升機(jī)鋼絲繩安全監(jiān)管模式探討》                                        

申報(bào)學(xué)科組                   學(xué)科組代碼                    

作者姓名  王天中   職稱  工程師      年齡    37           

工作單位（詳細(xì)）同煤集團(tuán)機(jī)電管理處    職務(wù)  副科長          

通訊地址 山西大同礦區(qū)新四區(qū)機(jī)電處     郵編     037003       

聯(lián)系電話  0352-7825414        18903427857                 

推薦單位  同煤集團(tuán)科協(xié)                               

                                    2011 年 12 月 19日

現(xiàn)代礦井提升機(jī)鋼絲繩安全監(jiān)管模式探討

王天中

               （大同煤礦集團(tuán)公司，山西 大同 037000）

摘要：結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，指出了提升鋼絲繩傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法弊端，從現(xiàn)代化煤礦建設(shè)的觀點(diǎn)出發(fā)，闡述應(yīng)用弱磁檢測技術(shù)手段監(jiān)控鋼絲繩安全的必要性和可靠性，對提升鋼絲繩安全監(jiān)管的現(xiàn)代化模式進(jìn)行有益探索實(shí)踐

關(guān)鍵詞：提升鋼絲繩安全檢測；弱磁檢測技術(shù)；鋼絲繩在線自動檢測；鋼絲繩安全監(jiān)管模式

中圖分類號：TD532  文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B  文章表編號：1003-496X（2011）01-0148-02

隨著現(xiàn)代化煤礦建設(shè)的不斷深入，我國絕大部分國有煤礦都在創(chuàng)建數(shù)字化、信息化礦井，以實(shí)現(xiàn)煤礦的本質(zhì)安全。但是，礦井運(yùn)輸提升設(shè)備的安全管理仍停留于傳統(tǒng)管理階段，與現(xiàn)代化煤礦管理相比顯得格格不入，迫切需要應(yīng)用先進(jìn)的現(xiàn)代化管理手段徹底改變這一落后現(xiàn)象。

一、現(xiàn)代煤礦提升運(yùn)輸設(shè)備急需先進(jìn)的檢測技術(shù)

提升運(yùn)輸設(shè)備在煤礦生產(chǎn)中起著十分重要的作用。作業(yè)人員、原煤、物料等的運(yùn)輸提升都由其完成。在提升運(yùn)輸過程中，鋼絲繩維系著職工的生命安危，直接關(guān)系到設(shè)備、財(cái)產(chǎn)安全是礦井“咽喉”。因此，提升鋼絲繩是煤礦機(jī)電設(shè)備管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

在大同煤礦集團(tuán)公司，盡管提升鋼絲繩的安全運(yùn)行一直備受關(guān)注，但由于缺少可靠的檢測手段，長期以來，大同煤礦集團(tuán)公司仍沿用人工外觀檢驗(yàn)方法和定期換繩措施保證提升鋼絲繩的安全運(yùn)行。這種落后且不可靠的方法，使提升鋼絲繩的使用管理始終存在以下幾方面問題。

1、不安全。據(jù)《中國煤礦事故暨專家點(diǎn)評集》統(tǒng)計(jì)，截止到1995年，全國煤礦運(yùn)輸提升事故死亡19871人，占煤礦死亡總?cè)藬?shù)的15.06%，僅次于頂板和瓦斯事故，是煤炭系統(tǒng)第三大災(zāi)難事故。鋼絲繩由此成為煤礦企業(yè)給類運(yùn)輸提升設(shè)備當(dāng)中的高度危險(xiǎn)構(gòu)件。

2、不經(jīng)濟(jì)。為避免鋼絲繩事故，各鋼絲繩使用企業(yè)普遍采用定期更換的措施。這種到期一律更換新繩的做法導(dǎo)致了鋼絲繩用繩成本的提高。日本有統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：被強(qiáng)制更換的鋼絲繩，有一半以上的強(qiáng)度為新繩強(qiáng)度的90%以上，還有不少超過100%，即還處在磨合期。而美國的調(diào)查結(jié)果：約70%被強(qiáng)制更換的鋼絲繩只有很小或沒有強(qiáng)度損失。

3、效率低。人工檢查效率低下，浪費(fèi)了大量的生產(chǎn)時(shí)間。以煤炭開采為例，按照《煤礦安全生產(chǎn)規(guī)程》的要求，每班需對鋼絲繩檢查一次，每次檢查約1h，一年浪費(fèi)330h以上寶貴的生產(chǎn)時(shí)間，按照年產(chǎn)100萬/t的生產(chǎn)能力，每小時(shí)提煤200t，330h少提煤66000t，若按500元/t的煤價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益損失每年將達(dá)3300萬元。

4、不可靠。人工檢測只能部分檢出鋼絲繩外部較明顯的損傷，而對鋼絲繩內(nèi)部的磨損、銹蝕、斷絲，尤其是疲勞等損傷則根本無法檢測，因而許多重大事故隱患根本無法實(shí)現(xiàn)。

5、危害大。鋼絲繩一旦發(fā)生斷繩事故，必然導(dǎo)致重大危害，鋼絲繩事故造成的設(shè)備、礦井修復(fù)、停產(chǎn)整頓，間接損失巨大；如事故造成人員傷亡，對遇難者家庭的傷害將是無法用經(jīng)濟(jì)方式衡量和彌補(bǔ)。

為改變被動的鋼絲繩使用管理現(xiàn)狀，大同煤礦集團(tuán)公司與其它煤礦企業(yè)一樣，迫切需要改變落后的鋼絲繩使用管理現(xiàn)狀，一直在積極尋求可靠的鋼絲繩無損檢測設(shè)備，希望能借助先進(jìn)、可靠的檢測技術(shù)手段，用以提高運(yùn)輸提升設(shè)備的安全管理水平。

二、TCK便攜式無損探傷儀改善鋼絲繩管理狀況

在對提升鋼絲繩安全監(jiān)管探討中，大同煤礦集團(tuán)公司機(jī)電管理部門對鋼絲繩檢測技術(shù)進(jìn)行較深入的調(diào)研分析，基本了解和掌握了該類技術(shù)的成果和未來發(fā)展趨勢。

在過去的100年里，鋼絲繩無損檢測領(lǐng)域基本是強(qiáng)磁檢測技術(shù)一枝獨(dú)秀。強(qiáng)磁檢測技術(shù)雖然在一定程度上解決了鋼絲繩部分損傷的檢測問題，但由于其不是定量分析損傷結(jié)果，不能判斷鋼絲繩剩余承載能力、安全系數(shù)和使用壽命等關(guān)鍵技術(shù)問題，因此很難被客戶所接受。強(qiáng)磁探傷儀主要缺陷是，存在熱不穩(wěn)定性，檢測重復(fù)率和檢測結(jié)果一致性都比較差，檢測受速度影響大。強(qiáng)磁檢測產(chǎn)品的笨重和檢測結(jié)果難以解讀也是非常大地問題。；例如，用于檢測直徑為30mm鋼絲繩的設(shè)備就重達(dá)20kg，且只有經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員能夠解讀檢測結(jié)果。

21世紀(jì)初，弱磁檢測技術(shù)及其檢測產(chǎn)品的出現(xiàn)，改寫了鋼絲繩的檢測領(lǐng)域只有有強(qiáng)磁無損檢測技術(shù)的歷史。 TCK鋼絲繩無損探傷儀，基于空間磁場矢量合成原理、采用弱磁檢測方法、使用“竇氏元件”高靈敏度傳感器，結(jié)合應(yīng)用了數(shù)字集成化技術(shù)。該儀器不僅可以準(zhǔn)確定量檢測鋼絲繩內(nèi)外部各種損傷，正確評估鋼絲繩使用壽命，而且能在隨機(jī)的液晶顯示屏即時(shí)顯示檢測結(jié)果。通過現(xiàn)場使用驗(yàn)證，TCK無損探傷儀對鋼絲繩損傷的定量檢測結(jié)果可信可靠，且直觀、明確，對鋼絲繩承載能力的評估正確客觀，滿足了煤礦對鋼絲繩安全定量管理的需求。適合于工況現(xiàn)場。儀器重量輕（1.8kg）、操作簡單方便，更有利于在煤礦普及和推廣使用。

2006年5月，隨著TCK便攜式無損探傷儀的投入使用，大同煤礦集團(tuán)公司提升鋼絲繩安全監(jiān)管邁上了新臺階。采用TCK鋼絲繩無損探傷儀，一是改變了提升鋼絲繩只能人工檢測的落后管理現(xiàn)狀；二是可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼絲繩內(nèi)外部各種損傷，尤其是疲勞損傷等事故隱患，做到有效預(yù)防鋼絲繩事故；三是科學(xué)、準(zhǔn)確評估鋼絲繩剩余承載能力、安全系數(shù)和使用壽命，為科學(xué)用繩，降低用繩成本提供了可靠依據(jù)。從管理意義上說，TCK鋼絲繩無損探傷儀為大同煤礦集團(tuán)公司的提升鋼絲繩安全管理提供了可靠的高科技保障。

三、創(chuàng)建提升鋼絲繩安全監(jiān)管新模式

提升鋼絲繩運(yùn)行安全向來都是礦用提升機(jī)安全管理的難點(diǎn)。礦井提升作業(yè)工況惡劣、復(fù)雜，鋼絲繩因長期遭受到地下水、酸堿腐蝕物或氣體等的侵蝕，易出現(xiàn)腐蝕性損傷；在提升運(yùn)行中，鋼絲繩始終遭受擠壓、拉伸、彎曲、拉壓等各種應(yīng)力集中持續(xù)作用，產(chǎn)生疲勞；生產(chǎn)作業(yè)中，因人的不當(dāng)操作造成鋼絲繩受到意外損傷或創(chuàng)傷。還有其它如鋼絲繩制造、運(yùn)輸、倉儲等環(huán)節(jié)也會使其受到損傷。這些損傷隨時(shí)都有可能造成鋼絲繩事故。

要解決上述安全管理難點(diǎn)，杜絕事故隱患，無疑必須應(yīng)用先進(jìn)的檢測手段。大同煤礦集團(tuán)公司共有主、副礦井52對，生產(chǎn)負(fù)荷大，運(yùn)輸提升的安全顯得尤為重要。為保證提升鋼絲繩運(yùn)行安全，在2006年引進(jìn)了TCK便攜式無損探傷儀后，確實(shí)使提升鋼絲繩的檢測效率和安全管理水平得到很大的提高，在提升設(shè)備安全管理上前進(jìn)了一大步。但在設(shè)備的使用實(shí)踐中，仍感到便攜式探傷儀還未能安全消除人為因素對設(shè)備本質(zhì)安全的影響。況且，礦井工況復(fù)雜，出于安全考慮，有些提升鋼絲繩是檢測人員持儀器無法檢測的。所以，要徹底解決礦井提升鋼絲繩安全監(jiān)管難題，還需進(jìn)一步創(chuàng)新管理模式，而最佳方案是實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的在線實(shí)時(shí)連續(xù)檢測。

為探索鋼絲繩在線自動檢測的先進(jìn)管理模式，大同煤礦集團(tuán)公司曾做出過一定的努力。然而，由于傳統(tǒng)強(qiáng)磁檢測技術(shù)缺乏突破，一直無法克服通過性差得弊端而無法實(shí)施在線實(shí)時(shí)檢測，所以，長期以來在線實(shí)時(shí)檢測只能是一種愿望。直到弱磁檢測技術(shù)出現(xiàn)，鋼絲繩在線實(shí)時(shí)檢測真正得以變成現(xiàn)實(shí)。這是因?yàn)槿醮艡z測采用的傳感器靈敏度高，比霍爾元件精細(xì)數(shù)萬倍，所以即使體側(cè)體與被側(cè)物體之間的間距達(dá)30mm。仍然可以準(zhǔn)確拾取信號，實(shí)現(xiàn)寬距非接觸檢測。這一技術(shù)上的重大突破，也決定了目前只有弱磁檢測技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的鋼絲繩在線實(shí)時(shí)自動檢測。擁有弱磁檢測技術(shù)的TCK公司經(jīng)過一年多時(shí)間的開發(fā)，成功研制了TCK鋼絲繩在線實(shí)時(shí)自動檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用獨(dú)創(chuàng)的弱磁檢測核心技術(shù)，根據(jù)重大運(yùn)輸提升設(shè)備的安全運(yùn)行需要，通過定制化配備的模式組合的檢測裝置、聲光預(yù)警裝置、終端主控裝置，在線實(shí)時(shí)自動對鋼絲繩的斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等內(nèi)外部損傷進(jìn)行定性、定量、定位檢測，同時(shí)自動綜合分析各類損傷信息、存儲和記錄檢測結(jié)果，打印檢測報(bào)告，有效消除了人工檢測的種種弊端。

2009年，大同煤礦集團(tuán)公司在21對主力礦井裝備了TCK鋼絲繩在線實(shí)時(shí)自動檢測系統(tǒng)，分別用于單繩纏繞、四繩落地摩擦、六繩落地摩擦提升機(jī)鋼絲繩在線檢測。

四、結(jié)語

隨著TCK鋼絲繩在線實(shí)時(shí)自動檢測系統(tǒng)的安裝使用，一個(gè)全新的鋼絲繩安全監(jiān)管模式在大同煤礦集團(tuán)公司得以創(chuàng)建。采用了TCK鋼絲繩在線實(shí)時(shí)自動檢測系統(tǒng)，這些礦井的提升鋼絲繩運(yùn)行便始終處在了安全受控的檢測狀態(tài)，從根本上杜絕了事故隱患，確保了安全；由于在正常生產(chǎn)的同時(shí)就能完成檢測，所以使生產(chǎn)、檢測合二為一，既增加了有效作業(yè)時(shí)間、提高了產(chǎn)能，還大幅降低了專門用于鋼絲繩檢測的空轉(zhuǎn)能耗。同時(shí)，使用該系統(tǒng)還可以科學(xué)延長鋼絲繩使用壽命，節(jié)約換繩時(shí)間，降低用繩成本?？傊?，這一先進(jìn)的鋼絲繩在線實(shí)時(shí)自動檢測系統(tǒng)的使用，徹底改變了大同煤礦集團(tuán)公司提升機(jī)鋼絲繩安全管理的的落后現(xiàn)狀，為大同煤礦集團(tuán)公司解決了“隱患、消費(fèi)、低效”同在的三大矛盾，實(shí)現(xiàn)了“安全、節(jié)約、高效”三重管理目標(biāo)。

應(yīng)用TCK鋼絲繩在線實(shí)時(shí)自動檢測系統(tǒng)創(chuàng)新提升鋼絲繩安全監(jiān)管模式，使大同煤礦集團(tuán)公司的運(yùn)輸提升設(shè)備管理步入了數(shù)字化、智能化、自動化，圓滿實(shí)現(xiàn)了與大同煤礦集團(tuán)公司各方面現(xiàn)代化管理的有效接軌。

參考文獻(xiàn)

1《礦用鋼絲繩的檢測及事故案例分析》，（1999年，煤炭工業(yè)出版社）

2《鋼絲繩（纜）在線無損定量方法和判定規(guī)則》。MT/T970-2005