導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇礦山機械論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

1礦山機械的發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過幾十年的努力,我國礦山機械行業(yè)得到大力發(fā)展,但與國外同行業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展水平相比,有相當大的差距,尤其是在露天挖掘設(shè)備和井下運設(shè)備等方面差距尤其明顯，對礦山機械產(chǎn)品而言,在制造質(zhì)量、外觀形狀可靠性、壽命、設(shè)計水平和試驗手段等方面與先進工業(yè)國家相比尚有一定的差距;我國加入WTO后,為了加快基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展,必須加快礦山機械的開發(fā)與研究速度。

近年來,我國礦山機械行業(yè)通過對產(chǎn)品和技術(shù)的引進,或者與國外著名廠商的合作、合資,加速了產(chǎn)品的更新?lián)Q代,礦山機械行業(yè)有了長足的進步,傳統(tǒng)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能和外觀有了提高和改進,制造工藝技術(shù)水平有了提升。

但是隨著社會的進步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,生命的安全與財產(chǎn)安全問題越來越受到人們的重視,機械安全也逐漸形成了一門獨立的學(xué)科,并得到了社會的認同。首先,處在重載、高速等環(huán)境下工作的礦山機械如果存在隱患而不能及時發(fā)現(xiàn),就可能導(dǎo)致如絞車損壞、鋼絲繩斷裂、跑車、皮帶機著火等惡性事故的發(fā)生;其次,隨著采礦工業(yè)機械化程度的提高,特別是大型和重型機械進入采礦場所,安全隱患對其操作和周圍人員傷害的可能性也在增大。

尤為重要的是,煤礦都不同程度地存在瓦斯、煤塵突出的危險,一旦遇到明火就會爆炸,引發(fā)重、特大安全事故,造成嚴重的人身傷害和財產(chǎn)損失,為了堅決消滅引爆火源,井下設(shè)備必須具有良好的防爆性能“每年由礦山機械設(shè)備隱患導(dǎo)致的安全事故都給煤炭企業(yè)造成巨大損失,也給煤炭從業(yè)人員的人身安全造成嚴重威脅,礦山機的安全問題越來越引起了人們的高度重視。

2礦山機械安全技術(shù)的現(xiàn)狀

2.1礦山機械設(shè)備的裝備水平參差不齊

我國礦山機械設(shè)備的裝備水平參差不齊，現(xiàn)役煤炭生產(chǎn)礦井大體可以分為4類:老礦及改擴建礦；現(xiàn)代化礦井;大型(超大型)現(xiàn)代礦井；鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小型礦井。

(1)老礦及改擴建礦多建于解放初期,有的甚至是解放前期,由于資金和企業(yè)觀念上的問題,仍然保留著建井初期的裝備,設(shè)備非常落后,安全設(shè)計欠缺,雖然進行過一些技術(shù)改造仍無法滿足安全生產(chǎn)的要求；

(2)現(xiàn)代化礦井大多建于20世紀80年代中、后期,廣泛采用了當時較為先進的綜采機械,其中國產(chǎn)設(shè)備占了主導(dǎo)地位,完全采用國產(chǎn)裝備的高產(chǎn)高效工作面不斷涌現(xiàn),機電一體化在礦山機械設(shè)備上逐步實現(xiàn)；

(3)大型、超大型礦井是近年來出現(xiàn)的,普遍引進了國外先進的綜采設(shè)備；

(4)在我國現(xiàn)有的2.5萬個煤礦中有2.3萬個是鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，小型礦井,幾乎都由個人承包經(jīng)營,生產(chǎn)條件簡陋,生產(chǎn)方式原始,普遍沒有綜采機械。

2.2礦山機械的研發(fā)和生產(chǎn)能力不斷增強

經(jīng)過二十幾年的研究、開發(fā),我國的交流電牽引采煤機已逐步走向成熟,掘進機從輕型發(fā)展到了中、重型,切割對象從煤拓展到了巖石,長距離的帶式輸送機的質(zhì)量也有了很大的提高，多數(shù)國產(chǎn)設(shè)備也已經(jīng)有了在線檢測和實時監(jiān)控,安全性大為提高。

3存在的主要問題

3.1我國礦山機械的安全狀況不容樂觀

我國的現(xiàn)代化礦井裝備水平雖然有了很大提高,但同發(fā)達國家相比還有相當大的差距;現(xiàn)代化的綜采設(shè)備普及率還較低,有些礦井雖采用了引進的先進設(shè)備,但由于對其他國家技術(shù)的消化還不徹底,仍不能進行正常使用和維護,一些先進的功能沒有充分發(fā)揮出來,更有甚者,由于盲目追求生產(chǎn),忽視安全,把安全監(jiān)測裝置當成影響生產(chǎn)的累贅而拆除,造成很大安全隱患,設(shè)備故障不能及時發(fā)現(xiàn)和處理。為了追求利益的最大化,原有設(shè)備沒有淘汰,到了設(shè)計壽命仍在超期服役，大部分設(shè)備超負荷運轉(zhuǎn),帶來很多安全隱患。井下惡劣的工作環(huán)境也是造成設(shè)備安全性降低的重要因素,潮濕、粉塵、輻射等因素的影響,導(dǎo)致安全監(jiān)測設(shè)備的可靠性下降；部分管理人員盲目追求生產(chǎn),存在僥幸心理,致使出現(xiàn)故障的安全監(jiān)測系統(tǒng)得不到及時維護和更換,也是造成設(shè)備安全性降低,也是安全事故屢發(fā)的原因之一。3.2礦山機械安全檢測技術(shù)需要完善

礦山機械設(shè)備長期處于重載和交變載荷狀態(tài)下工作,容易產(chǎn)生各種安全隱患,如果沒有及時發(fā)現(xiàn),設(shè)備仍然處在重載、高速等環(huán)境下工作,就有可能導(dǎo)致惡性事故的發(fā)生。雖然現(xiàn)代化的測試技術(shù)與設(shè)備在不斷更新,但由于礦山機械設(shè)備本身的復(fù)雜性及其工作環(huán)境的復(fù)雜性和大量不可預(yù)測的偶發(fā)事件的存在,礦山機械安全檢測技術(shù)仍然需要不斷完善和提高,特別是在靈敏度和可靠性方面,許多復(fù)雜的難題有待進一步研究。

3.3機械安全設(shè)計方法不夠成熟

雖然目前許多機械在安全設(shè)計方面已有比較成熟的理論與方法,但是對于有些大型、復(fù)雜的關(guān)鍵礦山機械設(shè)備,目前安全設(shè)計只有理論,還沒有成熟的、理想的安全設(shè)計方法。如:迄今為止,我國的輸送機動特性研究僅停留于理論分析階段,急需相關(guān)的實驗研究和驗證;在掘進機的設(shè)計方面,現(xiàn)在還沒有適合我國地質(zhì)條件的完整的截割、裝運及行走的載荷譜,這些都對安全設(shè)計產(chǎn)生了一定的制約。與國外的機械安全設(shè)計相比有較大的差距。

3.4礦山機械安全標準急需完善和嚴格執(zhí)行

已經(jīng)制定的礦山機械安全標準涉及礦用絞車、礦井提升機、礦用提升絞車、窄軌運輸車輛、地下鏟運機、礦用炮孔鉆機、礦用人車、液壓防爆提升機和液壓防爆提升絞車等,為設(shè)計、制造和使用部門提供了一個總體框架和指導(dǎo)原則,并使產(chǎn)品在預(yù)定使用范圍內(nèi)得到安全保證。但礦山機械產(chǎn)品的品種達數(shù)百種,現(xiàn)有的標準僅涉及了礦山機械產(chǎn)品的一部分,遠不能滿足礦山機械產(chǎn)品的安全要求。雖然大家都知道安全質(zhì)量標準化是煤礦安全的基本保證,但是在煤炭需求旺盛的情況下,人們?nèi)菀讓|(zhì)量標準化工作產(chǎn)生松懈思想和厭倦情緒,加上不菲的投入,更會促使煤礦管理者在產(chǎn)量、進尺與質(zhì)量標準化面前,忽視質(zhì)量標準化,導(dǎo)致安全質(zhì)量標準化的滑坡,埋下事故隱患。

3.5從業(yè)人員素質(zhì)亟待提高

統(tǒng)計資料表明,80%以上的礦山傷亡事故是人為因素造成的,由于礦山工作的艱苦和危險性,礦山機械的從業(yè)人員的組成復(fù)雜,部分機械設(shè)備操作人員文化素質(zhì)低,對設(shè)備的安全性能了解不夠,自我保護意識淡薄,習(xí)慣性野蠻操作等是造成礦山機械安全事故的重要因素。必須通過培訓(xùn)、教育等手段,不斷強化操作人員的責(zé)任心和安全意識,掌握設(shè)備的安全操作要領(lǐng),才能提高駕馭設(shè)備的能力;必須嚴格按規(guī)程操作,杜絕麻痹心理,才能減少或杜絕設(shè)備傷害事故的發(fā)生。另外,煤炭企業(yè)的管理人員過多地強調(diào)產(chǎn)量,追求經(jīng)濟利益的最大化,安全觀念不強,對從業(yè)人員的上崗培訓(xùn)不到位,致使部分操作人員不能很好地掌握先進設(shè)備的使用方法,導(dǎo)致現(xiàn)有的設(shè)備也不能發(fā)揮應(yīng)有的技術(shù)優(yōu)勢。

4解決措施

4.1建立礦山機械安全設(shè)計體系

礦山機械和大多數(shù)現(xiàn)代機械的發(fā)展方向一樣,趨向于大型、重載和高速化、智能化與微型化。由于涉及安全的問題很多,單一學(xué)科的理論與方法已經(jīng)不能解決問題,要盡快建立一個適應(yīng)我國國情的礦山機械安全設(shè)計體系,包括理論、原理和方法,為礦山機械安全設(shè)計提供方法論的指導(dǎo);對礦山機械安全設(shè)計的共性、基礎(chǔ)性問題進行研究,特別是針對井下可燃性氣體的礦山機械本質(zhì)安全性設(shè)計方面加大研究力度,并建立礦山機械安全行業(yè)數(shù)據(jù)庫;建立低成本、適用性強的礦山機械安全設(shè)計體系,通過設(shè)計消除已判定的危害或減少有關(guān)的風(fēng)險,提高本質(zhì)安全水平。

4.2轉(zhuǎn)變企業(yè)觀念

由于礦山機械安全問題的依附性、隱性和安全事故致因的復(fù)雜性,需要企業(yè)技術(shù)和管理人員轉(zhuǎn)變企業(yè)觀念,共同承擔(dān)安全責(zé)任,增強安全意識。

4.3加大安全資金投入,改善機械設(shè)備現(xiàn)狀

針對目前在礦山機械安全方面欠賬嚴重的狀況,國家應(yīng)該在政策方面加強引導(dǎo),在法規(guī)方面加大控制力度,在資金方面積極扶持國有重點煤礦和地方煤礦進行安全技術(shù)改造,企業(yè)在利用國家政策技改資金的同時,自身也應(yīng)下大力氣,多方籌措資金,補足安全欠賬缺口,下決心報廢一切超期服役的設(shè)備,或進行必要的裝備技術(shù)改造,從而切實改善礦山機械設(shè)備安全現(xiàn)狀。

4.4進一步制定和完善礦山機械安全的法規(guī)和標準

我國礦山機械行業(yè)的標準化工作者應(yīng)密切關(guān)注國際機械安全標準的發(fā)展動向,及時跟蹤各先進工業(yè)化國家的重型礦山機械及相關(guān)行業(yè)的安全技術(shù)法規(guī)與安全標準情況,加大安全標準的制定力度,積極制定與國際接軌的安全標準,使安全標準能覆蓋絕大多數(shù)礦山機械產(chǎn)品,監(jiān)察機關(guān)也應(yīng)加大執(zhí)法力度,保證法規(guī)和標準的嚴格執(zhí)行。

4.5加強對礦山機械安全技術(shù)人才的培養(yǎng)和從業(yè)人員培訓(xùn)

隨著我國礦山機械設(shè)備和科學(xué)技術(shù)的不斷改進和發(fā)展,由機械化向半自動化和自動化的方向邁進,對人的智力和技術(shù)水平的要求也更高、更嚴格。為了在生產(chǎn)工作中做到安全、高效,促進我國機械安全體系的建立和貫徹落實,就必須從現(xiàn)在起加快對從事設(shè)計、科研等工作的礦山機械安全技術(shù)人才的培養(yǎng),加強對作業(yè)人員和技術(shù)工人的選擇和培訓(xùn),全面提高礦山機械從業(yè)人員的技術(shù)水平和安全意識,繼續(xù)推進煤礦安全培訓(xùn)標準化建設(shè),更好地提高安全意識和安全設(shè)計的技術(shù)水平。

參考文獻

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篇2

煤炭是我國的主要能源，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展不可缺少的物資基礎(chǔ)。我國煤炭資源豐富，煤炭資源分布面積約60多萬平方公里，占國土面積的6%。根據(jù)第三次全國煤炭資源預(yù)測與評價，全國煤炭資源總量5.57萬億噸，煤炭資源潛力巨大，煤炭資源總量居世界第一。已查明資源中精查資源量僅占25%，詳查資源僅占17%。探明儲量達到10202億噸。其中可開采儲量1891億噸，占18%，人均占有量僅145噸，低于世界平均水平。國務(wù)院制訂的《能源中長期發(fā)展規(guī)劃綱要（2004-2020）》（草案）指出“要大力調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，堅持以煤炭為主體，電力為中心，油氣和新能源全面發(fā)展的戰(zhàn)略”。鑒于我國“多煤、貧油、少氣（天然氣）”的特點，在今后一段相當長的時間內(nèi)，能源結(jié)構(gòu)仍然以煤炭為主，煤炭在一次能源消耗中占70%左右。2004年煤炭占我國一次能源生產(chǎn)的70%以上，在我國能源結(jié)構(gòu)上占主要地位，有舉足輕重的作用。

根據(jù)我國全面建設(shè)小康社會的需求，煤炭消費的趨勢將有明顯上升。在煤炭消費用戶的構(gòu)成中，電力、冶金、建材、化工4個行業(yè)煤炭消費量占煤炭消費總量從1990年的50%提高到2004年的84%，其中電力占51.8%，冶金11.64%，年占27%提高到2004年的51%，將近增長一倍。

二、我國煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

進入21世紀，我國煤炭工業(yè)快速發(fā)展，2000年全國產(chǎn)煤9.9億噸，2001年產(chǎn)煤11.04億噸，2002年13.8億噸，2003年16.67億噸。2004年全國產(chǎn)煤19.56億噸，占全國一次性能源生產(chǎn)總量的74.3%，當年煤炭銷售量為18.91億噸，占全國一次性能源消費總量的65%，生產(chǎn)力水平顯著提高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得重大進展。一些企業(yè)開始跨地區(qū)、跨行業(yè)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)合，煤、電、化、路、港、航產(chǎn)業(yè)鏈開始形成，形成了一批在國內(nèi)領(lǐng)先、在國際上具有一定競爭力的大集團，如神華集團、山西焦煤集團、兗州礦業(yè)集團等。我國煤炭產(chǎn)量急劇上升，得到了全世界的關(guān)注。

煤炭是我國能源安全的基石。煤炭工業(yè)是我國重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，我國的煤炭產(chǎn)量已是世界第一位，是煤炭生產(chǎn)大國，現(xiàn)在我國煤炭工業(yè)已具備了設(shè)計、施工、裝備及管理千萬噸露天煤礦和大中型礦井的能力。現(xiàn)代化綜采設(shè)備、綜掘設(shè)備和大型高效露天剝、采、運、支成套設(shè)備在大中型煤礦大量使用。同時，我國煤炭開采技術(shù)裝備總體水平低，煤炭生產(chǎn)技術(shù)裝備是機械化、部分機械化和手工作業(yè)并存的多層次結(jié)構(gòu)。技術(shù)和裝備水平低。全國煤礦非機械化采煤60%。大中型國有重點煤礦裝備水平較先進，但設(shè)備老化程度較大；小型礦井生產(chǎn)技術(shù)裝備水平極低，煤礦生產(chǎn)工藝落后，作業(yè)人員過多、效率低。保障煤炭供應(yīng)是國家加強煤炭工業(yè)宏觀調(diào)控的重點之一，挖掘煤炭生產(chǎn)潛力，加快大型煤炭基地建設(shè)，是重要措施。為此，只有大幅提高大中型煤礦產(chǎn)量，才能在保障煤炭穩(wěn)定供應(yīng)的前提條件下，遏制小煤礦發(fā)展和淘汰小煤礦，完成煤炭生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。1998年12月以來，國家對煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進行了重大調(diào)整，關(guān)閉了五萬多處小煤礦，淘汰了一批落后的生產(chǎn)能力，通過宏觀調(diào)控，煤炭生產(chǎn)形勢好轉(zhuǎn)，供求關(guān)系趨于平衡。目前我國煤炭生產(chǎn)企業(yè)2.5萬多家，其中規(guī)模以上的企業(yè)約占60%左右，2005年計劃關(guān)閉2000多家小煤礦。

三、我國煤炭工業(yè)存在的問題和與國際先進產(chǎn)煤國家的差距

1、我國煤炭企業(yè)規(guī)模小、產(chǎn)業(yè)集中度低我國煤炭企業(yè)的突出特點是，規(guī)模小、效率低、安全狀況不好，產(chǎn)業(yè)集中度低。據(jù)煤炭行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，2002年國有重點煤礦占52%，國有地方煤礦占18%，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦占30%。按井型劃分，大型礦井占32%，中型礦井占18%，小型礦井（含鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦）占48%。2004年，全國約有煤礦2.5萬處，95%以上的小煤礦，礦井年產(chǎn)能力不足3萬噸的礦井約占40%，煤炭產(chǎn)業(yè)的集中度只有15%，遠遠低于世界主要產(chǎn)煤國家的水平。國際先進的產(chǎn)煤國家，煤炭產(chǎn)業(yè)規(guī)模集中化，世界排名前10名的大公司，依靠核心競爭力，做強做大，提高了全球煤炭產(chǎn)業(yè)的集中化程度。2003年10大煤炭公司的煤炭產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量的18.81%，有5家公司的煤炭產(chǎn)量超過1億噸，其中排名第一的皮博迪公司達到1.83億噸，力拓公司達到1.43億噸，美國前4家企業(yè)的煤炭產(chǎn)量占本國煤炭總量的46.9%。

2、我國煤炭裝備落后，機械化、自動化程度低、缺少大型成套設(shè)備.我國煤礦生產(chǎn)基礎(chǔ)薄弱、國有煤礦連續(xù)緊張生產(chǎn)的礦井占總數(shù)的近50%，礦井主要生產(chǎn)設(shè)備嚴重老化，超期服役的占30-40%，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦設(shè)備簡陋、生產(chǎn)條件差，有的根本沒有機械設(shè)備，僅為人工開采，不符合有關(guān)煤炭法規(guī)要求，當前我國資源破壞和浪費嚴重。部分煤炭企業(yè)存在著“采厚棄薄”、“吃肥丟瘦”等浪費資源現(xiàn)象，全國煤礦平均資源回收率為30-35%左右，資源富集地區(qū)的小型礦井資源會回收率只有10-15%。據(jù)煤炭行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，2002年我國國有重點煤礦采煤機械化程度為77.78%，綜合采煤機械化為62.98%，掘進機械化程度為81.15%，綜合掘井機械化程度為15.03%，地方國有煤礦機械化程度更低。當前全國采煤機械化程度僅為42%，除國有大中型煤礦采掘機械化程度達到75%之外，大多數(shù)煤礦生產(chǎn)技術(shù)水平低，裝備差、效率低。特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，基本上是非機械化開采。2004年鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦產(chǎn)量占我國煤炭總產(chǎn)量的39%。對不適宜用放頂采煤的5.5米以上煤層，要采用一次采全高是最合理有效的采煤方法，但目前國內(nèi)沒有相適應(yīng)的高產(chǎn)高效的綜采成套設(shè)備。而國外美國久益（JOY）公司、德國德伯特（DBT）公司和德國艾克夫（Eickhoff）公司，都具有成熟的高煤層一次采全高的高產(chǎn)、高效綜采成套設(shè)備。神華集團引進的成套設(shè)備年產(chǎn)突破1085萬噸，工作面長度突破300米，最長的工作面已超過400米，工作面總裝機功率已超過5000kw。而

國際先進的產(chǎn)煤國家，煤炭生產(chǎn)呈現(xiàn)出大功率重型化、自動化、集約化、按照環(huán)保的特點。國外先進的采煤設(shè)備向大功率、重型化發(fā)展，設(shè)備儲備系數(shù)大、運行可靠性高。DBT（德國德伯特）、JOY（美國久誼）和Eickhoof（德國艾克夫）等采礦設(shè)備公司都制造出具有自動化功能的產(chǎn)品。美國聯(lián)邦2號礦在工作面實現(xiàn)了跟機自動移架。澳大利亞Batana煤礦實現(xiàn)了自動割煤和跟機自動移架。特別是信息技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，先進煤礦廣泛采集工作面設(shè)備運行參數(shù)和環(huán)境安全檢測信息，在工作面集中顯現(xiàn)并通過以太網(wǎng)傳輸?shù)降孛嬗嬎銠C，實現(xiàn)遠程運輸和故障診斷。運輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)均無人值守。實行集中遠程操作、視頻監(jiān)視，輔助有專人巡視。井巷布置集約化，生產(chǎn)系統(tǒng)和環(huán)節(jié)少、實現(xiàn)了生產(chǎn)高度集中。通常是一礦、一井、一面生產(chǎn)。有些先進的長壁工作面每班只需6人，其中采煤機司機2人，維修工1人，機頭集中操作工1人，另外2人替換休息。高度重視工作環(huán)境的改善和人體安全防護。實現(xiàn)計算機監(jiān)測安全信息，監(jiān)測探頭遍布整個礦井。液壓支架具有跟機自動噴霧和移架自動噴霧功能；采煤機上方安裝導(dǎo)風(fēng)板，減少煤塵進入人行空間。采煤機運行的下風(fēng)側(cè)幾乎無人作業(yè)。

3、煤礦安全生產(chǎn)事故多我國煤礦安全生產(chǎn)方面，重大瓦斯事故多發(fā)，煤礦事故的總死亡人數(shù)達到了高峰，2004年我國生產(chǎn)約20億噸煤，事故死亡約六千人，這幾年煤炭產(chǎn)量大幅度增長，煤礦百萬噸死亡率還是下降的。由1994年的5.59人下降到2004年3.08人，美國生產(chǎn)約10億噸煤死27-31人，百萬噸死亡率約為0.039；波蘭百萬噸死亡率為0.09；南非百萬噸死亡率為0.13；俄羅斯百萬噸死亡率為0.34。我國百萬噸死亡率是美國的約100倍，俄羅斯的約10倍，印度的約12倍，大大超過煤炭先進生產(chǎn)國家。據(jù)有關(guān)專家講，礦井安全檢測儀表，安全設(shè)備均在設(shè)計中作了考慮，多數(shù)事故都是礦井管理問題，真正因設(shè)備問題而發(fā)生事故較少。先進產(chǎn)煤國家依靠大型、強力綜采技術(shù)裝備已經(jīng)完成從普通綜采機械化向礦井高效集約化和自動化生產(chǎn)的過渡。高產(chǎn)高效煤礦的建設(shè)不僅提高煤炭生產(chǎn)效率，實現(xiàn)煤礦集約化生產(chǎn)，并為煤礦生產(chǎn)過程中的安全監(jiān)測、監(jiān)控創(chuàng)造條件，從而有效的預(yù)防和控制煤礦安全生產(chǎn)事故。先進產(chǎn)煤國家安全生產(chǎn)上十分重視，不僅有健全的安全生產(chǎn)法規(guī)體系，還有嚴細的生產(chǎn)安全措施，嚴格的煤礦生產(chǎn)準入制度，而且實現(xiàn)了計算機監(jiān)測安全信息，監(jiān)測探頭遍布整個礦井，保證了安全生產(chǎn)。

四、煤炭工業(yè)發(fā)展對礦山機械設(shè)備的需求

1、我國煤炭工業(yè)發(fā)展趨勢

據(jù)煤炭行業(yè)發(fā)展規(guī)劃相關(guān)內(nèi)容，“十一五”期間，我國將新建煤礦3億噸左右，其中投產(chǎn)2億噸。國家將在“十一五”期間，對煤炭行業(yè)的工業(yè)結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，大力整合、改造、關(guān)閉小煤礦，同時適度加快大型煤炭基地的建設(shè)，開工一批現(xiàn)代化大型煤礦、置換落后的生產(chǎn)能力?！笆晃濉逼陂g煤炭行業(yè)現(xiàn)代企業(yè)制度要進一步得到完善，大型煤炭企業(yè)集團基本形成，到2010年要形成5-6個億噸級生產(chǎn)能力的特大型企業(yè)集團，5-6個5000萬噸級生產(chǎn)能力的大型企業(yè)，產(chǎn)量將占全國煤炭總產(chǎn)量的60%左右。通過新建和老礦井技術(shù)改造，全國將建成300處高產(chǎn)高效礦井，高產(chǎn)高效的礦井產(chǎn)量將占全國總產(chǎn)量的50%左右。“十一五”期間，國家將建設(shè)神東、晉北、晉東、蒙東（東北）、云貴、河南、魯西、晉中、兩淮、黃隴（華亭）、翼中、寧東、陜北等13個大型煤炭基地，這些基地的儲量，占全國儲量的70%以上，作為煤炭供應(yīng)規(guī)劃和建設(shè)的核心。初步預(yù)測全國煤炭需求量：2010年為25-27億噸、2020年為30-32億噸，均占能源需求量的60%以上。據(jù)相關(guān)部分統(tǒng)計，2004年國有重點煤礦原煤產(chǎn)量9.22億噸，超過其核定生產(chǎn)能力50%以上，煤炭生產(chǎn)能力嚴重不足。經(jīng)測算，到2020年，新建和在建的國有煤礦的生產(chǎn)能力約為7.1億噸。如果屆時中國小煤礦的產(chǎn)量仍保持目前的6億噸，按需求預(yù)測的高端方案，未來20年中國需新增煤礦產(chǎn)能17億噸，年均8500萬噸；按需求預(yù)測的低端方案，未來20年中國需新增煤礦產(chǎn)能13億噸，年均6500萬噸。2、對礦山機械設(shè)備的需求

“十一五”期間，煤炭工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平將明顯提高。國家將建成140個高效安全現(xiàn)代化礦井，國家將加大對煤礦建設(shè)項目的支持力度，已先后有17個煤炭建設(shè)項目，由國家開發(fā)銀行出具貸款承諾，還將100多個高檔普采工作面升為綜采工作面，100多個普采工作面升為高檔普采工作面。這樣，中國大型煤礦采掘機械化程度將達到95%。中型煤礦的機械化程度將達到80%以上；大型煤礦國內(nèi)先進水平裝備率達到20%，國際先進水平裝備率達到6%，中型煤礦國內(nèi)先進水平裝備率達到10%，小型煤礦機械化、半機械化程度達30%以上。據(jù)此分析，煤炭需求的急劇增長，上述煤礦采掘機械化指標還會有所突破，這為煤礦裝備的發(fā)展提供了廣闊的市場前景。

（1）井下綜采重點設(shè)備

我國煤炭開采90%以上的井工開采的，井工開采占煤炭開采的主導(dǎo)地位。為迅速提高我國綜合裝備水平，要以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，采取跨越式發(fā)展模式。在“十一五”期間應(yīng)以日產(chǎn)2.5-3萬噸（年產(chǎn)1000萬噸左右）的綜采成套設(shè)備國產(chǎn)化為突破口，全國實現(xiàn)綜采成套設(shè)備國產(chǎn)化，推動我國礦山機械工業(yè)的發(fā)展。

預(yù)計從2004年到2020年，每年新增綜采工作面成套設(shè)備為30套、普采工作面成套設(shè)備50套，每年設(shè)備更新量約為現(xiàn)有的基數(shù)的六分之一。粗略估算，2010年采煤成套設(shè)備年需求量將達到500臺套左右。高產(chǎn)高效綜采技術(shù)的核心是井下工作面綜合機械化采煤輸送設(shè)備，主要有采煤機、刮板輸送機、液壓支架和帶式輸送機。急需開發(fā)研究的電牽引采煤機：裝機總功率為2000kw左右，供電電壓為3.3KV、采高范圍為5-6m，生產(chǎn)能力達3000t/h左右。

重型刮板輸送機：輸送能力3000-5000t/h，鋪設(shè)長度250-400m，鏈速1.4m/s，裝機功率3×700或2×1000kw，供電電壓為3.3

。

液壓支架：最大工作阻力12000KN，立柱最大缸徑ф480mm，支護高度6m，架間距1.75-2m，支架降移升時間8-12s，采用電液控制系統(tǒng)。

大型帶式輸送機：裝機功率1500-4000KN，電壓3.3KV，帶寬≥1.4m，帶速≥5m/s，運量≥5000t/h，距離50000m以上，托輥壽命5萬小時以上，減速器壽命7萬小時以上。

（2）井下綜掘設(shè)備

我國目前綜掘機械化程度比較低，僅為12.81%，遠遠跟不上綜采機械化的發(fā)展，其中掘進機雖有較大的發(fā)展，但整體技術(shù)水平仍比國際先進水平有較大差距。

需研究開發(fā)先進的掘進機：其截割功率300kw以上，截割斷面最大可達42m2，經(jīng)濟截割硬度達f12，可靠性要求，齒輪壽命在20000h以上，軸承壽命在30000h以上，力爭整機掘進10000米無故障。

同時要結(jié)合我國國情和煤礦實際工礦，開發(fā)研制集切割、裝運、行走、錨桿支護、機載、除塵等功能為一體的掘錨聯(lián)合裝備機組，可大大提高掘進速度。

（3）全自動刨媒設(shè)備

我國薄煤層儲量約占總儲量的21%左右，但是由于煤層薄，作業(yè)空間小，工作條件惡劣，薄煤層高產(chǎn)高效開采技術(shù)一直是我國煤炭工業(yè)研究探討的重要難題。刨煤機作為一種“淺截深、多循環(huán)”的采煤設(shè)備，是實現(xiàn)薄煤層高產(chǎn)高效的有效途徑。提高薄煤層機械化水平加快薄煤層資源的開采進度，不僅可以充分利用有限的資源，提高礦井整體生產(chǎn)能力，同時，也有利于保障煤礦的安全生產(chǎn)。開發(fā)研制大功能、高強度、高效率、緊湊型的全自動刨煤成套設(shè)備勢在必行。全自動刨煤成套設(shè)備（采高0.6-1.8m），主要包括刨煤機、配套刮板輸送機、薄煤層液壓支架、順槽轉(zhuǎn)載機、破碎機等產(chǎn)品。我國目前主要從德國DBT進口主機——刨煤機及配套刮板輸送機，由北京煤炭機械廠配套薄煤層液壓支架，張家口煤礦機械有限公司配套轉(zhuǎn)載機和破碎機。到目前已進口六套（鐵法2套、晉城、西山、陽泉、大同各1套）。開發(fā)研制的全自動刨煤成套設(shè)備：其生產(chǎn)能力1000噸/小時，鋪設(shè)長度250-300米，適應(yīng)煤層厚度0.8-2米，適應(yīng)煤質(zhì)硬度F≤3.5，適應(yīng)煤層傾角≤25度，功率2×400kw（刨頭部分）、刨煤方式為雙速混合式，上行速度0.88米，下行速度1.76米，刨深≤120毫米，上行90毫米，下行30毫米、下鏈牽引，牽引鏈38毫米D級，刨煤機采用智能控制系統(tǒng)，能自動監(jiān)視故障性質(zhì)和位置。

（4）礦井提升設(shè)備

目前我國約90%的原煤是靠井工開采的，礦井提升設(shè)備是井工開采的咽喉設(shè)備，它不僅關(guān)系到礦井的產(chǎn)煤量，而且直接影響到人身和整個礦井的安全。我國煤炭產(chǎn)量到2020年將達20-32億噸，估計每年需新增大型、特大型礦井提升機約30臺套，考慮到更新改造，綜合估算在“十一五”期間平均年需各類提升機150-180臺套，其中大型和特大型約占20%，中小型約占80%，每年新增提升機產(chǎn)值5.4億元左右。開發(fā)研制適用于年產(chǎn)1000萬噸的特大型礦井提升設(shè)備，其規(guī)格為6×4、7×4多繩提升機、最大拖動功率單機為6000KW、雙機為2×4000KW、最大提升速度14×16米/秒，整機使用壽命為25年。

采用恒力矩、恒減速液壓控制系統(tǒng)：采用計算機數(shù)字控制自動化運行，提升速度及容器位置的監(jiān)控全由電氣自動檢測、反饋、調(diào)整。實現(xiàn)提升機的全自動化監(jiān)控運行。

（5）露天礦井開采成套設(shè)備

露天開采占我國煤炭總開采量的10%左右。露天開采與井工開采相比具有煤炭資源利用率高，開采成本低，作業(yè)現(xiàn)場和工作人員更加安全等優(yōu)點。所以，發(fā)展露天開采更有其井工開采無法相比的作用和意義。大型露天礦設(shè)備從設(shè)計、制造到使用的技術(shù)性強，世界各國都爭相把最先進的技術(shù)成果用在大型露天礦設(shè)備上，因此發(fā)展大型露天礦設(shè)備可以帶動機械、電氣、液壓、信息等行業(yè)的發(fā)展，推動和促進我國民族工業(yè)的發(fā)展。當前世界露天礦開采特點是：高度集中化開采與集約化經(jīng)營；開采工藝的多樣化；企業(yè)管理的計算機化與智能礦山；合理充分利用資源，重建生態(tài)環(huán)境保持可持續(xù)發(fā)展等幾個方面。在我國大型煤炭基地建設(shè)總體規(guī)劃方案中，神東、晉北、蒙東（東北）、云貴、黃隴（華亭）、陜西等基地都建有大型露天煤礦，僅霍林河、伊敏河、勝利、平朔哈爾烏蘇2000萬t采選項目中16-45m3礦用挖掘機市場需求量就可達30-50億元；哈爾烏、武家塔、馬家塔采選項目等需大型拉鏟15-20億元，又比如對半連續(xù)開采工藝設(shè)備僅蒙東要建7個5000萬t級煤炭基地，建設(shè)一批保證勝利一二三號、百音花、伊敏河、寶日希勒一號和二號等超過千瓦噸級大型露天煤礦，加上神府、哈爾烏蘇和原有五大露天煤礦的改建及二、三期擴建，移動式、半移動式破碎站需求量在40-60臺（套）之間，要求移動式（半移動式）破碎站的生產(chǎn)能力達到每小時2000-4000噸（碎煤），最高達到每小時6000噸（碎巖）。在上述煤礦建設(shè)中對礦用卡車的需求量，估計，“十一五”期間需100t級礦用車在250輛左右。當前需要開發(fā)研制斗容28m3、45m3的大型機械式正鏟，斗容70m3、90m3、100m3臂長約為100m的大型拉鏟，降低電能消耗17%，減少機械零部件應(yīng)力載荷約30%，提高零部件使用壽命，使平均無故障時間達到國際先進水平。開發(fā)研制斗輪挖掘機，爭取與國外合作制造3600m3大型斗輪挖掘機，達到國際先進水平。開發(fā)研制移動式、半移動式大型破碎站，其生產(chǎn)能力4000-6000-8000t/h，破碎物料強度≤150Mpa，給料粒度1500×1500×1500-2500×2500×2500mm，排料粒度≤350mm，立機形式新型雙齒輥破碎機（中心距1500-1800mm，輥長2500-4000mm，功率2×300-2×500KW）。開發(fā)研制帶寬2m的大型帶式輸送機，功率3×1400KW，運輸量12000t/h，半固定式單機長8820m，移置式單機長5270m，在-45℃低溫下能正常運行。爭取與國外合作，開發(fā)研制載重170-360t的大型電動輪自卸車，并達到國際同類產(chǎn)品的先進水平。

（6）煤炭洗選加工設(shè)備煤炭清潔洗選加工技術(shù)是資源綜合利用的基礎(chǔ)，是提高煤炭熱效率的有效途徑，也是保障國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護的需要，煤炭洗選加工業(yè)在政策扶持、

篇3

煤炭是我國的主要能源，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展不可缺少的物資基礎(chǔ)。我國煤炭資源豐富，煤炭資源分布面積約60多萬平方公里，占國土面積的6%。根據(jù)第三次全國煤炭資源預(yù)測與評價，全國煤炭資源總量5.57萬億噸，煤炭資源潛力巨大，煤炭資源總量居世界第一。已查明資源中精查資源量僅占25%，詳查資源僅占17%。探明儲量達到10202億噸。其中可開采儲量1891億噸，占18%，人均占有量僅145噸，低于世界平均水平。國務(wù)院制訂的《能源中長期發(fā)展規(guī)劃綱要（2004-2020）》（草案）指出“要大力調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，堅持以煤炭為主體，電力為中心，油氣和新能源全面發(fā)展的戰(zhàn)略”。鑒于我國“多煤、貧油、少氣（天然氣）”的特點，在今后一段相當長的時間內(nèi)，能源結(jié)構(gòu)仍然以煤炭為主，煤炭在一次能源消耗中占70%左右。2004年煤炭占我國一次能源生產(chǎn)的70%以上，在我國能源結(jié)構(gòu)上占主要地位，有舉足輕重的作用。

根據(jù)我國全面建設(shè)小康社會的需求，煤炭消費的趨勢將有明顯上升。在煤炭消費用戶的構(gòu)成中，電力、冶金、建材、化工4個行業(yè)煤炭消費量占煤炭消費總量從1990年的50%提高到2004年的84%，其中電力占51.8%，冶金11.64%，年占27%提高到2004年的51%，將近增長一倍。

二、我國煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

進入21世紀，我國煤炭工業(yè)快速發(fā)展，2000年全國產(chǎn)煤9.9億噸，2001年產(chǎn)煤11.04億噸，2002年13.8億噸，2003年16.67億噸。2004年全國產(chǎn)煤19.56億噸，占全國一次性能源生產(chǎn)總量的74.3%，當年煤炭銷售量為18.91億噸，占全國一次性能源消費總量的65%，生產(chǎn)力水平顯著提高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得重大進展。一些企業(yè)開始跨地區(qū)、跨行業(yè)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)合，煤、電、化、路、港、航產(chǎn)業(yè)鏈開始形成，形成了一批在國內(nèi)領(lǐng)先、在國際上具有一定競爭力的大集團，如神華集團、山西焦煤集團、兗州礦業(yè)集團等。我國煤炭產(chǎn)量急劇上升，得到了全世界的關(guān)注。

煤炭是我國能源安全的基石。煤炭工業(yè)是我國重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，我國的煤炭產(chǎn)量已是世界第一位，是煤炭生產(chǎn)大國，現(xiàn)在我國煤炭工業(yè)已具備了設(shè)計、施工、裝備及管理千萬噸露天煤礦和大中型礦井的能力。現(xiàn)代化綜采設(shè)備、綜掘設(shè)備和大型高效露天剝、采、運、支成套設(shè)備在大中型煤礦大量使用。同時，我國煤炭開采技術(shù)裝備總體水平低，煤炭生產(chǎn)技術(shù)裝備是機械化、部分機械化和手工作業(yè)并存的多層次結(jié)構(gòu)。技術(shù)和裝備水平低。全國煤礦非機械化采煤60%。大中型國有重點煤礦裝備水平較先進，但設(shè)備老化程度較大；小型礦井生產(chǎn)技術(shù)裝備水平極低，煤礦生產(chǎn)工藝落后，作業(yè)人員過多、效率低。保障煤炭供應(yīng)是國家加強煤炭工業(yè)宏觀調(diào)控的重點之一，挖掘煤炭生產(chǎn)潛力，加快大型煤炭基地建設(shè)，是重要措施。為此，只有大幅提高大中型煤礦產(chǎn)量，才能在保障煤炭穩(wěn)定供應(yīng)的前提條件下，遏制小煤礦發(fā)展和淘汰小煤礦，完成煤炭生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。1998年12月以來，國家對煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進行了重大調(diào)整，關(guān)閉了五萬多處小煤礦，淘汰了一批落后的生產(chǎn)能力，通過宏觀調(diào)控，煤炭生產(chǎn)形勢好轉(zhuǎn)，供求關(guān)系趨于平衡。目前我國煤炭生產(chǎn)企業(yè)2.5萬多家，其中規(guī)模以上的企業(yè)約占60%左右，2005年計劃關(guān)閉2000多家小煤礦。

三、我國煤炭工業(yè)存在的問題和與國際先進產(chǎn)煤國家的差距

1、我國煤炭企業(yè)規(guī)模小、產(chǎn)業(yè)集中度低我國煤炭企業(yè)的突出特點是，規(guī)模小、效率低、安全狀況不好，產(chǎn)業(yè)集中度低。據(jù)煤炭行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，2002年國有重點煤礦占52%，國有地方煤礦占18%，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦占30%。按井型劃分，大型礦井占32%，中型礦井占18%，小型礦井（含鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦）占48%。2004年，全國約有煤礦2.5萬處，95%以上的小煤礦，礦井年產(chǎn)能力不足3萬噸的礦井約占40%，煤炭產(chǎn)業(yè)的集中度只有15%，遠遠低于世界主要產(chǎn)煤國家的水平。國際先進的產(chǎn)煤國家，煤炭產(chǎn)業(yè)規(guī)模集中化，世界排名前10名的大公司，依靠核心競爭力，做強做大，提高了全球煤炭產(chǎn)業(yè)的集中化程度。2003年10大煤炭公司的煤炭產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量的18.81%，有5家公司的煤炭產(chǎn)量超過1億噸，其中排名第一的皮博迪公司達到1.83億噸，力拓公司達到1.43億噸，美國前4家企業(yè)的煤炭產(chǎn)量占本國煤炭總量的46.9%。

2、我國煤炭裝備落后，機械化、自動化程度低、缺少大型成套設(shè)備.我國煤礦生產(chǎn)基礎(chǔ)薄弱、國有煤礦連續(xù)緊張生產(chǎn)的礦井占總數(shù)的近50%，礦井主要生產(chǎn)設(shè)備嚴重老化，超期服役的占30-40%，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦設(shè)備簡陋、生產(chǎn)條件差，有的根本沒有機械設(shè)備，僅為人工開采，不符合有關(guān)煤炭法規(guī)要求，當前我國資源破壞和浪費嚴重。部分煤炭企業(yè)存在著“采厚棄薄”、“吃肥丟瘦”等浪費資源現(xiàn)象，全國煤礦平均資源回收率為30-35%左右，資源富集地區(qū)的小型礦井資源會回收率只有10-15%。據(jù)煤炭行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，2002年我國國有重點煤礦采煤機械化程度為77.78%，綜合采煤機械化為62.98%，掘進機械化程度為81.15%，綜合掘井機械化程度為15.03%，地方國有煤礦機械化程度更低。當前全國采煤機械化程度僅為42%，除國有大中型煤礦采掘機械化程度達到75%之外，大多數(shù)煤礦生產(chǎn)技術(shù)水平低，裝備差、效率低。特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，基本上是非機械化開采。2004年鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦產(chǎn)量占我國煤炭總產(chǎn)量的39%。對不適宜用放頂采煤的5.5米以上煤層，要采用一次采全高是最合理有效的采煤方法，但目前國內(nèi)沒有相適應(yīng)的高產(chǎn)高效的綜采成套設(shè)備。而國外美國久益（JOY）公司、德國德伯特（DBT）公司和德國艾克夫（Eickhoff）公司，都具有成熟的高煤層一次采全高的高產(chǎn)、高效綜采成套設(shè)備。神華集團引進的成套設(shè)備年產(chǎn)突破1085萬噸，工作面長度突破300米，最長的工作面已超過400米，工作面總裝機功率已超過5000kw。而國際先進的產(chǎn)煤國家，煤炭生產(chǎn)呈現(xiàn)出大功率重型化、自動化、集約化、按照環(huán)保的特點。國外先進的采煤設(shè)備向大功率、重型化發(fā)展，設(shè)備儲備系數(shù)大、運行可靠性高。DBT（德國德伯特）、JOY（美國久誼）和Eickhoof（德國艾克夫）等采礦設(shè)備公司都制造出具有自動化功能的產(chǎn)品。美國聯(lián)邦2號礦在工作面實現(xiàn)了跟機自動移架。澳大利亞Batana煤礦實現(xiàn)了自動割煤和跟機自動移架。特別是信息技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，先進煤礦廣泛采集工作面設(shè)備運行參數(shù)和環(huán)境安全檢測信息，在工作面集中顯現(xiàn)并通過以太網(wǎng)傳輸?shù)降孛嬗嬎銠C，實現(xiàn)遠程運輸和故障診斷。運輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)均無人值守。實行集中遠程操作、視頻監(jiān)視，輔助有專人巡視。井巷布置集約化，生產(chǎn)系統(tǒng)和環(huán)節(jié)少、實現(xiàn)了生產(chǎn)高度集中。通常是一礦、一井、一面生產(chǎn)。有些先進的長壁工作面每班只需6人，其中采煤機司機2人，維修工1人，機頭集中操作工1人，另外2人替換休息。高度重視工作環(huán)境的改善和人體安全防護。實現(xiàn)計算機監(jiān)測安全信息，監(jiān)測探頭遍布整個礦井。液壓支架具有跟機自動噴霧和移架自動噴霧功能；采煤機上方安裝導(dǎo)風(fēng)板，減少煤塵進入人行空間。采煤機運行的下風(fēng)側(cè)幾乎無人作業(yè)。

3、煤礦安全生產(chǎn)事故多我國煤礦安全生產(chǎn)方面，重大瓦斯事故多發(fā)，煤礦事故的總死亡人數(shù)達到了高峰，2004年我國生產(chǎn)約20億噸煤，事故死亡約六千人，這幾年煤炭產(chǎn)量大幅度增長，煤礦百萬噸死亡率還是下降的。由1994年的5.59人下降到2004年3.08人，美國生產(chǎn)約10億噸煤死27-31人，百萬噸死亡率約為0.039；波蘭百萬噸死亡率為0.09；南非百萬噸死亡率為0.13；俄羅斯百萬噸死亡率為0.34。我國百萬噸死亡率是美國的約100倍，俄羅斯的約10倍，印度的約12倍，大大超過煤炭先進生產(chǎn)國家。據(jù)有關(guān)專家講，礦井安全檢測儀表，安全設(shè)備均在設(shè)計中作了考慮，多數(shù)事故都是礦井管理問題，真正因設(shè)備問題而發(fā)生事故較少。先進產(chǎn)煤國家依靠大型、強力綜采技術(shù)裝備已經(jīng)完成從普通綜采機械化向礦井高效集約化和自動化生產(chǎn)的過渡。高產(chǎn)高效煤礦的建設(shè)不僅提高煤炭生產(chǎn)效率，實現(xiàn)煤礦集約化生產(chǎn)，并為煤礦生產(chǎn)過程中的安全監(jiān)測、監(jiān)控創(chuàng)造條件，從而有效的預(yù)防和控制煤礦安全生產(chǎn)事故。先進產(chǎn)煤國家安全生產(chǎn)上十分重視，不僅有健全的安全生產(chǎn)法規(guī)體系，還有嚴細的生產(chǎn)安全措施，嚴格的煤礦生產(chǎn)準入制度，而且實現(xiàn)了計算機監(jiān)測安全信息，監(jiān)測探頭遍布整個礦井，保證了安全生產(chǎn)。

四、煤炭工業(yè)發(fā)展對礦山機械設(shè)備的需求

1、我國煤炭工業(yè)發(fā)展趨勢

據(jù)煤炭行業(yè)發(fā)展規(guī)劃相關(guān)內(nèi)容，“十一五”期間，我國將新建煤礦3億噸左右，其中投產(chǎn)2億噸。國家將在“十一五”期間，對煤炭行業(yè)的工業(yè)結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，大力整合、改造、關(guān)閉小煤礦，同時適度加快大型煤炭基地的建設(shè)，開工一批現(xiàn)代化大型煤礦、置換落后的生產(chǎn)能力。“十一五”期間煤炭行業(yè)現(xiàn)代企業(yè)制度要進一步得到完善，大型煤炭企業(yè)集團基本形成，到2010年要形成5-6個億噸級生產(chǎn)能力的特大型企業(yè)集團，5-6個5000萬噸級生產(chǎn)能力的大型企業(yè)，產(chǎn)量將占全國煤炭總產(chǎn)量的60%左右。通過新建和老礦井技術(shù)改造，全國將建成300處高產(chǎn)高效礦井，高產(chǎn)高效的礦井產(chǎn)量將占全國總產(chǎn)量的50%左右。“十一五”期間，國家將建設(shè)神東、晉北、晉東、蒙東（東北）、云貴、河南、魯西、晉中、兩淮、黃隴（華亭）、翼中、寧東、陜北等13個大型煤炭基地，這些基地的儲量，占全國儲量的70%以上，作為煤炭供應(yīng)規(guī)劃和建設(shè)的核心。初步預(yù)測全國煤炭需求量：2010年為25-27億噸、2020年為30-32億噸，均占能源需求量的60%以上。據(jù)相關(guān)部分統(tǒng)計，2004年國有重點煤礦原煤產(chǎn)量9.22億噸，超過其核定生產(chǎn)能力50%以上，煤炭生產(chǎn)能力嚴重不足。經(jīng)測算，到2020年，新建和在建的國有煤礦的生產(chǎn)能力約為7.1億噸。如果屆時中國小煤礦的產(chǎn)量仍保持目前的6億噸，按需求預(yù)測的高端方案，未來20年中國需新增煤礦產(chǎn)能17億噸，年均8500萬噸；按需求預(yù)測的低端方案，未來20年中國需新增煤礦產(chǎn)能13億噸，年均6500萬噸。

2、對礦山機械設(shè)備的需求

“十一五”期間，煤炭工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平將明顯提高。國家將建成140個高效安全現(xiàn)代化礦井，國家將加大對煤礦建設(shè)項目的支持力度，已先后有17個煤炭建設(shè)項目，由國家開發(fā)銀行出具貸款承諾，還將100多個高檔普采工作面升為綜采工作面，100多個普采工作面升為高檔普采工作面。這樣，中國大型煤礦采掘機械化程度將達到95%。中型煤礦的機械化程度將達到80%以上；大型煤礦國內(nèi)先進水平裝備率達到20%，國際先進水平裝備率達到6%，中型煤礦國內(nèi)先進水平裝備率達到10%，小型煤礦機械化、半機械化程度達30%以上。據(jù)此分析，煤炭需求的急劇增長，上述煤礦采掘機械化指標還會有所突破，這為煤礦裝備的發(fā)展提供了廣闊的市場前景。

（1）井下綜采重點設(shè)備

我國煤炭開采90%以上的井工開采的，井工開采占煤炭開采的主導(dǎo)地位。為迅速提高我國綜合裝備水平，要以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，采取跨越式發(fā)展模式。在“十一五”期間應(yīng)以日產(chǎn)2.5-3萬噸（年產(chǎn)1000萬噸左右）的綜采成套設(shè)備國產(chǎn)化為突破口，全國實現(xiàn)綜采成套設(shè)備國產(chǎn)化，推動我國礦山機械工業(yè)的發(fā)展。

預(yù)計從2004年到2020年，每年新增綜采工作面成套設(shè)備為30套、普采工作面成套設(shè)備50套，每年設(shè)備更新量約為現(xiàn)有的基數(shù)的六分之一。粗略估算，2010年采煤成套設(shè)備年需求量將達到500臺套左右。高產(chǎn)高效綜采技術(shù)的核心是井下工作面綜合機械化采煤輸送設(shè)備，主要有采煤機、刮板輸送機、液壓支架和帶式輸送機。急需開發(fā)研究的電牽引采煤機：裝機總功率為2000kw左右，供電電壓為3.3KV、采高范圍為5-6m，生產(chǎn)能力達3000t/h左右。

重型刮板輸送機：輸送能力3000-5000t/h，鋪設(shè)長度250-400m，鏈速1.4m/s，裝機功率3×700或2×1000kw，供電電壓為3.3KV。

液壓支架：最大工作阻力12000KN，立柱最大缸徑ф480mm，支護高度6m，架間距1.75-2m，支架降移升時間8-12s，采用電液控制系統(tǒng)。

大型帶式輸送機：裝機功率1500-4000KN，電壓3.3KV，帶寬≥1.4m，帶速≥5m/s，運量≥5000t/h，距離50000m以上，托輥壽命5萬小時以上，減速器壽命7萬小時以上。

（2）井下綜掘設(shè)備

我國目前綜掘機械化程度比較低，僅為12.81%，遠遠跟不上綜采機械化的發(fā)展，其中掘進機雖有較大的發(fā)展，但整體技術(shù)水平仍比國際先進水平有較大差距。

需研究開發(fā)先進的掘進機：其截割功率300kw以上，截割斷面最大可達42m2，經(jīng)濟截割硬度達f12，可靠性要求，齒輪壽命在20000h以上，軸承壽命在30000h以上，力爭整機掘進10000米無故障。

同時要結(jié)合我國國情和煤礦實際工礦，開發(fā)研制集切割、裝運、行走、錨桿支護、機載、除塵等功能為一體的掘錨聯(lián)合裝備機組，可大大提高掘進速度。

（3）全自動刨媒設(shè)備

我國薄煤層儲量約占總儲量的21%左右，但是由于煤層薄，作業(yè)空間小，工作條件惡劣，薄煤層高產(chǎn)高效開采技術(shù)一直是我國煤炭工業(yè)研究探討的重要難題。刨煤機作為一種“淺截深、多循環(huán)”的采煤設(shè)備，是實現(xiàn)薄煤層高產(chǎn)高效的有效途徑。提高薄煤層機械化水平加快薄煤層資源的開采進度，不僅可以充分利用有限的資源，提高礦井整體生產(chǎn)能力，同時，也有利于保障煤礦的安全生產(chǎn)。開發(fā)研制大功能、高強度、高效率、緊湊型的全自動刨煤成套設(shè)備勢在必行。全自動刨煤成套設(shè)備（采高0.6-1.8m），主要包括刨煤機、配套刮板輸送機、薄煤層液壓支架、順槽轉(zhuǎn)載機、破碎機等產(chǎn)品。我國目前主要從德國DBT進口主機——刨煤機及配套刮板輸送機，由北京煤炭機械廠配套薄煤層液壓支架，張家口煤礦機械有限公司配套轉(zhuǎn)載機和破碎機。到目前已進口六套（鐵法2套、晉城、西山、陽泉、大同各1套）。開發(fā)研制的全自動刨煤成套設(shè)備：其生產(chǎn)能力1000噸/小時，鋪設(shè)長度250-300米，適應(yīng)煤層厚度0.8-2米，適應(yīng)煤質(zhì)硬度F≤3.5，適應(yīng)煤層傾角≤25度，功率2×400kw（刨頭部分）、刨煤方式為雙速混合式，上行速度0.88米，下行速度1.76米，刨深≤120毫米，上行90毫米，下行30毫米、下鏈牽引，牽引鏈38毫米D級，刨煤機采用智能控制系統(tǒng)，能自動監(jiān)視故障性質(zhì)和位置。

（4）礦井提升設(shè)備

目前我國約90%的原煤是靠井工開采的，礦井提升設(shè)備是井工開采的咽喉設(shè)備，它不僅關(guān)系到礦井的產(chǎn)煤量，而且直接影響到人身和整個礦井的安全。我國煤炭產(chǎn)量到2020年將達20-32億噸，估計每年需新增大型、特大型礦井提升機約30臺套，考慮到更新改造，綜合估算在“十一五”期間平均年需各類提升機150-180臺套，其中大型和特大型約占20%，中小型約占80%，每年新增提升機產(chǎn)值5.4億元左右。開發(fā)研制適用于年產(chǎn)1000萬噸的特大型礦井提升設(shè)備，其規(guī)格為6×4、7×4多繩提升機、最大拖動功率單機為6000KW、雙機為2×4000KW、最大提升速度14×16米/秒，整機使用壽命為25年。

采用恒力矩、恒減速液壓控制系統(tǒng)：采用計算機數(shù)字控制自動化運行，提升速度及容器位置的監(jiān)控全由電氣自動檢測、反饋、調(diào)整。實現(xiàn)提升機的全自動化監(jiān)控運行。

（5）露天礦井開采成套設(shè)備

露天開采占我國煤炭總開采量的10%左右。露天開采與井工開采相比具有煤炭資源利用率高，開采成本低，作業(yè)現(xiàn)場和工作人員更加安全等優(yōu)點。所以，發(fā)展露天開采更有其井工開采無法相比的作用和意義。大型露天礦設(shè)備從設(shè)計、制造到使用的技術(shù)性強，世界各國都爭相把最先進的技術(shù)成果用在大型露天礦設(shè)備上，因此發(fā)展大型露天礦設(shè)備可以帶動機械、電氣、液壓、信息等行業(yè)的發(fā)展，推動和促進我國民族工業(yè)的發(fā)展。當前世界露天礦開采特點是：高度集中化開采與集約化經(jīng)營；開采工藝的多樣化；企業(yè)管理的計算機化與智能礦山；合理充分利用資源，重建生態(tài)環(huán)境保持可持續(xù)發(fā)展等幾個方面。在我國大型煤炭基地建設(shè)總體規(guī)劃方案中，神東、晉北、蒙東（東北）、云貴、黃隴（華亭）、陜西等基地都建有大型露天煤礦，僅霍林河、伊敏河、勝利、平朔哈爾烏蘇2000萬t采選項目中16-45m3礦用挖掘機市場需求量就可達30-50億元；哈爾烏、武家塔、馬家塔采選項目等需大型拉鏟15-20億元，又比如對半連續(xù)開采工藝設(shè)備僅蒙東要建7個5000萬t級煤炭基地，建設(shè)一批保證勝利一二三號、百音花、伊敏河、寶日希勒一號和二號等超過千瓦噸級大型露天煤礦，加上神府、哈爾烏蘇和原有五大露天煤礦的改建及二、三期擴建，移動式、半移動式破碎站需求量在40-60臺（套）之間，要求移動式（半移動式）破碎站的生產(chǎn)能力達到每小時2000-4000噸（碎煤），最高達到每小時6000噸（碎巖）。在上述煤礦建設(shè)中對礦用卡車的需求量，估計，“十一五”期間需100t級礦用車在250輛左右。當前需要開發(fā)研制斗容28m3、45m3的大型機械式正鏟，斗容70m3、90m3、100m3臂長約為100m的大型拉鏟，降低電能消耗17%，減少機械零部件應(yīng)力載荷約30%，提高零部件使用壽命，使平均無故障時間達到國際先進水平。開發(fā)研制斗輪挖掘機，爭取與國外合作制造3600m3大型斗輪挖掘機，達到國際先進水平。開發(fā)研制移動式、半移動式大型破碎站，其生產(chǎn)能力4000-6000-8000t/h，破碎物料強度≤150Mpa，給料粒度1500×1500×1500-2500×2500×2500mm，排料粒度≤350mm，立機形式新型雙齒輥破碎機（中心距1500-1800mm，輥長2500-4000mm，功率2×300-2×500KW）。開發(fā)研制帶寬2m的大型帶式輸送機，功率3×1400KW，運輸量12000t/h，半固定式單機長8820m，移置式單機長5270m，在-45℃低溫下能正常運行。爭取與國外合作，開發(fā)研制載重170-360t的大型電動輪自卸車，并達到國際同類產(chǎn)品的先進水平。

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一、概述

1.1情感化設(shè)計的含義

根據(jù)本文總結(jié)，得出情感化設(shè)計的大概含義。本文認為情感化設(shè)計是一種人性化的設(shè)計，其改變了傳統(tǒng)的器械設(shè)計過程中只關(guān)注產(chǎn)品實用性的特點，將著眼點放于產(chǎn)品外形特征對于使用者的情感慰藉方面的作用，通過對產(chǎn)品外觀的設(shè)計，使得使用者對器械進行更加有效的使用。

1.2對實現(xiàn)礦山機械情感化的作用的研究

本文認為，實現(xiàn)礦山機械情感化設(shè)計的作用表現(xiàn)在兩個方面。首先是對于礦山作業(yè)者工作效率的影響。前文也有所提及，礦山作業(yè)相較于其他的工作來說其工作量是較為巨大的，因此，在礦山工作者工作時易產(chǎn)生疲勞的情緒，對工作提不起精神。而這時情感化設(shè)計就可以起到一定的作用，通過對顏色、外形等方面的改造，使得礦山工作者在進行機械使用時更具有精力。第二個影響即是對于安全性的影響。結(jié)合以往的對于礦山安全事故的報道可以得知，礦山作業(yè)的安全性雖然在近年得到了很大的提升，但是仍然具有一定的危險性，尤其是在警示不夠且操作者疲乏的時候，更容易發(fā)生安全事故。情感化設(shè)計可以通過機械外形的刺激使得使用者具有警覺，從而減少事故的發(fā)生。

二、礦山機械情感化的實際應(yīng)用

1、機械色彩應(yīng)當保持明亮。在礦山機械的使用過程中，其外形對人產(chǎn)生最直接的沖擊作用的就是機械的色彩。本文認為，在進行礦山機械設(shè)計的過程中，為了突出情感化設(shè)計的特點，其色彩應(yīng)當從這兩個方面加以注意。首先是從對使用者精神和視覺神經(jīng)的刺激方面出發(fā)。據(jù)實驗表明，深沉灰暗的色彩更容易使人出現(xiàn)疲乏的現(xiàn)象，而明亮的色彩可以振奮人的精神，因此，在進行礦山機械設(shè)計的時候，應(yīng)當采用紅、橙等明亮的顏色。但是，顏色整體應(yīng)當趨于簡單，不應(yīng)當制造色彩斑斕的外形，尤其是儀表盤的應(yīng)當盡量簡單，以防使用者因為眼花繚亂而產(chǎn)生操作失誤的現(xiàn)象。另一個方面是對于安全警示方面的作用。其實為了刺激人的視覺而選擇的明亮色彩同時也具有個人提供警示的作用，但是本文認為，除了整體的顏色之外，為了機械操作的安全，機械上的關(guān)注部位應(yīng)當用重點色彩進行標記，使得機械的使用者對其進行高度的關(guān)注，減少事故的發(fā)生。2、機械外形應(yīng)當穩(wěn)重可靠。除了礦山機械的色彩之外，其外形同樣能給使用者起到心理暗示的作用。在我們傳統(tǒng)的認知當中，普遍認為棱角分明的結(jié)構(gòu)較之彎彎曲曲的結(jié)構(gòu)更加具有安全感。而礦山機械由于其作業(yè)地點的特殊性以及其工作人員心理的特殊性，對其外表的穩(wěn)重程度的要求比其他機械更高。因此，根據(jù)對礦山機械使用者情感的分析得出，其希望在較為不穩(wěn)定工作環(huán)境中尋找一個穩(wěn)定的依靠，因此，礦山機械的設(shè)計應(yīng)當較多地利用直角和直線，以突出其穩(wěn)定感。但是，從另一個方面而言，棱角分明的機械雖然看起來穩(wěn)固可靠，但是也給人一種重機械的壓抑感，影響礦山工作者的工作熱情，因此，在進行礦山機械設(shè)計的時候，應(yīng)當做到在保障整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠性的基礎(chǔ)上融入較為柔和的線條，減緩重型機械給人心理帶來的壓抑感和嚴肅感。3、機械的操作應(yīng)當具有規(guī)整性。至于礦山機械操作的規(guī)整性，可能是一個較為難于理解的概念。本文想突出的是，在礦山機械的操作過程中，其作用的效果應(yīng)當具有一定的規(guī)律。例如，在運用挖煤機器的時候，挖煤機器挖出的煤最好是具有統(tǒng)一的大小和形狀，這樣的機械工作，不僅可以使得工作者心理因為煤塊的整齊而感到舒心而且可以生出一種對這種機械操作的成就感。因此，要想實現(xiàn)礦山機械的情感化設(shè)計不僅需要對其外形進行改造，使其的作業(yè)方式變得更規(guī)整也是對增進工作者的工作效率具有重大影響的舉措之一。

總的來說，要想實現(xiàn)礦山機械情感化設(shè)計的成功應(yīng)用，就應(yīng)把握住礦山工作則在工作的時候與其他工作者心理的不同，再通過研究，將能對其心理產(chǎn)生積極影響的元素融入到礦山機械的設(shè)計中去，以實現(xiàn)更安全高效的礦山工作。

作者:孔德博 張莉婷 單位:1.五礦邯邢礦業(yè)邯鄲地質(zhì)勘查有限公司 2.五礦邯邢礦業(yè)邯鄲中冶建設(shè)有限公司

參考文獻

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2礦山機械設(shè)備安全管理存在的問題

礦山機械設(shè)備安全管理工作在安全標準、設(shè)備質(zhì)量、設(shè)備管理人員素質(zhì)、設(shè)備維修中、輕保養(yǎng)等方面存在問題。

2.1礦山機械設(shè)備的安全標準不完善、執(zhí)行不到位

目前，礦山機械設(shè)備種類豐富，達數(shù)百種之多。但是現(xiàn)行的安全標準僅包含了一部分礦山機械設(shè)備，離礦山機械產(chǎn)品的安全要求還差一大截，可見礦山機修設(shè)備的安全標準不完善。此外，部分設(shè)備管理人員因受經(jīng)濟利益的誘惑，只重視企業(yè)生產(chǎn)量的提高，把安全標準拋在腦后，對機械設(shè)備安全標準執(zhí)行不到位，從而導(dǎo)致安全質(zhì)量標準下浮，為礦山作業(yè)埋下了事故隱患。

2.2礦山機械設(shè)備質(zhì)量良莠不齊

由于地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的差異，礦山機械設(shè)備的質(zhì)量良莠不齊，存在著不同程度的安全隱患。例如，在偏遠鄉(xiāng)鎮(zhèn)中還依然使用著年代久遠的老礦，這些老礦由于使用時間過長，再加上當?shù)刭Y金、技術(shù)、管理水平不到位，礦井采礦條件簡陋、采礦方法老式，存在一定的安全隱患。一些新礦、大型礦的機械設(shè)備主要也還是國產(chǎn)，只有部分在使用國外引進的機械設(shè)備和開采技術(shù)。

2.3設(shè)備管理人員素質(zhì)參差不齊

礦山生產(chǎn)由于其工作環(huán)境惡劣、工作條件艱苦、工作性質(zhì)危險、工作任務(wù)繁重，很難引進高素質(zhì)機械專業(yè)人才。因此，許多企業(yè)招聘的設(shè)備管理人員的文化專業(yè)水平普遍較低，素質(zhì)參差不齊，安全意識淡薄。有些操作人員甚至沒有接受正規(guī)培訓(xùn)就上崗作業(yè)，這樣的結(jié)果就導(dǎo)致違規(guī)操作，造成機械設(shè)備安全事故。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，礦山機械傷亡事故80%以上是由于工作人員的操作不當造成。

2.4機械設(shè)備重維修、輕保養(yǎng)

由于設(shè)備管理人員的素質(zhì)不高，責(zé)任心不強，因此對機械設(shè)備的維修保養(yǎng)工作重視不夠，存在重維修、輕保養(yǎng)的現(xiàn)象。在日常的設(shè)備的檢查、保養(yǎng)中，一些操作人員馬馬虎虎、敷衍了事，不嚴格按照相關(guān)規(guī)定保養(yǎng)設(shè)備，致使機械設(shè)備帶病工作，最終小隱患變成大故障，這樣既導(dǎo)致了設(shè)備修理成本的增加，又造成了設(shè)備使用壽命的降低。

3完善礦山機械設(shè)備安全管理的路徑

3.1完善礦山機械安全標準，加大執(zhí)行力度

首先，我國礦山機械行業(yè)的標準化工作者應(yīng)參照國際機械安全標準，再結(jié)合我國礦山機械設(shè)備的基本情況，積極完善安全標準，使新安全標準能覆蓋絕大多數(shù)礦山機械產(chǎn)品，滿足礦山機械產(chǎn)品的安全要求。其次，相關(guān)部門應(yīng)加強監(jiān)督執(zhí)法力度，使礦山企業(yè)在生產(chǎn)作業(yè)上嚴格執(zhí)行安全規(guī)定標準。

3.2整改礦山機械設(shè)備，提高機械設(shè)備的質(zhì)量

加大對貧困地區(qū)的資金扶持力度，淘汰那些存在安全隱患的老礦，建造一批安全性高、采礦條件適宜、設(shè)備先進的新礦、大型礦。同時引進國外先進機械設(shè)備和科學(xué)的采礦技術(shù)，提高整個礦山機械的運行效率。

3.2提高機械設(shè)備管理人員的綜合素質(zhì)

在礦山機械設(shè)備安全管理過程中，設(shè)備管理人員綜合素質(zhì)的高低決定著安全管理質(zhì)量好壞。礦山企業(yè)應(yīng)該根據(jù)不同水平的操作人員制定不同的內(nèi)容，定期對機械設(shè)備操作人員進行專業(yè)技術(shù)技能和安全意識的培訓(xùn)，使操作人員的安全責(zé)任意識內(nèi)化于心，外化于行，以減少礦山作業(yè)中的不規(guī)范行為，有效減少事故發(fā)生的概率，為礦山企業(yè)有序生產(chǎn)和經(jīng)濟效率提供有效保障。

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煤炭是我國的主要能源,是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展不可缺少的物資基礎(chǔ)。我國煤炭資源豐富,煤炭資源分布面積約60多萬平方公里,占國土面積的6%。根據(jù)第三次全國煤炭資源預(yù)測與評價,全國煤炭資源總量5.57萬億噸,煤炭資源潛力巨大,煤炭資源總量居世界第一。已查明資源中精查資源量僅占25%,詳查資源僅占17%。探明儲量達到10202億噸。其中可開采儲量1891億噸,占18%,人均占有量僅145噸,低于世界平均水平。 國務(wù)院制訂的《能源中長期發(fā)展規(guī)劃綱要(2004-2020)》(草案)指出“要大力調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),堅持以煤炭為主體,電力為中心,油氣和新能源全面發(fā)展的戰(zhàn)略”。鑒于我國“多煤、貧油、少氣(天然氣)”的特點,在今后一段相當長的時間內(nèi),能源結(jié)構(gòu)仍然以煤炭為主,煤炭在一次能源消耗中占70%左右。2004年煤炭占我國一次能源生產(chǎn)的70%以上,在我國能源結(jié)構(gòu)上占主要地位,有舉足輕重的作用。

根據(jù)我國全面建設(shè)小康社會的需求,煤炭消費的趨勢將有明顯上升。在煤炭消費用戶的構(gòu)成中,電力、冶金、建材、化工4個行業(yè)煤炭消費量占煤炭消費總量從1990年的50%提高到2004年的84%,其中電力占51.8%,冶金11.64%,年占27%提高到2004年的51%,將近增長一倍。

二、我國煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

進入21世紀,我國煤炭工業(yè)快速發(fā)展,2000年全國產(chǎn)煤9.9億噸,2001年產(chǎn)煤11.04億噸,2002年13.8億噸,2003年16.67億噸。2004年全國產(chǎn)煤19.56億噸,占全國一次性能源生產(chǎn)總量的74.3%,當年煤炭銷售量為18.91億噸,占全國一次性能源消費總量的65%,生產(chǎn)力水平顯著提高,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得重大進展。一些企業(yè)開始跨地區(qū)、跨行業(yè)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)合,煤、電、化、路、港、航產(chǎn)業(yè)鏈開始形成,形成了一批在國內(nèi)領(lǐng)先、在國際上具有一定競爭力的大集團,如神華集團、山西焦煤集團、兗州礦業(yè)集團等。我國煤炭產(chǎn)量急劇上升,得到了全世界的關(guān)注。

煤炭是我國能源安全的基石。煤炭工業(yè)是我國重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),我國的煤炭產(chǎn)量已是世界第一位,是煤炭生產(chǎn)大國,現(xiàn)在我國煤炭工業(yè)已具備了設(shè)計、施工、裝備及管理千萬噸露天煤礦和大中型礦井的能力?，F(xiàn)代化綜采設(shè)備、綜掘設(shè)備和大型高效露天剝、采、運、支成套設(shè)備在大中型煤礦大量使用。同時,我國煤炭開采技術(shù)裝備總體水平低,煤炭生產(chǎn)技術(shù)裝備是機械化、部分機械化和手工作業(yè)并存的多層次結(jié)構(gòu)。技術(shù)和裝備水平低。全國煤礦非機械化采煤60%。大中型國有重點煤礦裝備水平較先進,但設(shè)備老化程度較大;小型礦井生產(chǎn)技術(shù)裝備水平極低,煤礦生產(chǎn)工藝落后,作業(yè)人員過多、效率低。保障煤炭供應(yīng)是國家加強煤炭工業(yè)宏觀調(diào)控的重點之一,挖掘煤炭生產(chǎn)潛力,加快大型煤炭基地建設(shè),是重要措施。為此,只有大幅提高大中型煤礦產(chǎn)量,才能在保障煤炭穩(wěn)定供應(yīng)的前提條件下,遏制小煤礦發(fā)展和淘汰小煤礦,完成煤炭生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。1998年12月以來,國家對煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進行了重大調(diào)整,關(guān)閉了五萬多處小煤礦,淘汰了一批落后的生產(chǎn)能力,通過宏觀調(diào)控,煤炭生產(chǎn)形勢好轉(zhuǎn),供求關(guān)系趨于平衡。目前我國煤炭生產(chǎn)企業(yè)2.5萬多家,其中規(guī)模以上的企業(yè)約占60%左右,2005年計劃關(guān)閉2000多家小煤礦。

三、我國煤炭工業(yè)存在的問題和與國際先進產(chǎn)煤國家的差距

1、 我國煤炭企業(yè)規(guī)模小、產(chǎn)業(yè)集中度低 我國煤炭企業(yè)的突出特點是,規(guī)模小、效率低、安全狀況不好,產(chǎn)業(yè)集中度低。據(jù)煤炭行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析,2002年國有重點煤礦占52%,國有地方煤礦占18%,鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦占30%。按井型劃分,大型礦井占32%,中型礦井占18%,小型礦井(含鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦)占48%。2004年,全國約有煤礦2.5萬處,95%以上的小煤礦,礦井年產(chǎn)能力不足3萬噸的礦井約占40%,煤炭產(chǎn)業(yè)的集中度只有15%,遠遠低于世界主要產(chǎn)煤國家的水平。國際先進的產(chǎn)煤國家,煤炭產(chǎn)業(yè)規(guī)模集中化,世界排名前10名的大公司,依靠核心競爭力,做強做大,提高了全球煤炭產(chǎn)業(yè)的集中化程度。2003年10大煤炭公司的煤炭產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量的18.81%,有5家公司的煤炭產(chǎn)量超過1億噸,其中排名第一的皮博迪公司達到1.83億噸,力拓公司達到1.43億噸,美國前4家企業(yè)的煤炭產(chǎn)量占本國煤炭總量的46.9%。

2、我國煤炭裝備落后,機械化、自動化程度低、缺少大型成套設(shè)備. 我國煤礦生產(chǎn)基礎(chǔ)薄弱、國有煤礦連續(xù)緊張生產(chǎn)的礦井占總數(shù)的近50%,礦井主要生產(chǎn)設(shè)備嚴重老化,超期服役的占30-40%,部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦設(shè)備簡陋、生產(chǎn)條件差,有的根本沒有機械設(shè)備,僅為人工開采,不符合有關(guān)煤炭法規(guī)要求,當前我國資源破壞和浪費嚴重。部分煤炭企業(yè)存在著“采厚棄薄”、“吃肥丟瘦”等浪費資源現(xiàn)象,全國煤礦平均資源回收率為30-35%左右,資源富集地區(qū)的小型礦井資源會回收率只有10-15%。據(jù)煤炭行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析,2002年我國國有重點煤礦采煤機械化程度為77.78%,綜合采煤機械化為62.98%,掘進機械化程度為81.15%,綜合掘井機械化程度為15.03%,地方國有煤礦機械化程度更低。當前全國采煤機械化程度僅為42%,除國有大中型煤礦采掘機械化程度達到75%之外,大多數(shù)煤礦 生產(chǎn)技術(shù)水平低,裝備差、效率低。特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦,基本上是非機械化開采。2004年鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦產(chǎn)量占我國煤炭總產(chǎn)量的39%。對不適宜用放頂采煤的5.5米以上煤層,要采用一次采全高是最合理有效的采煤方法,但目前國內(nèi)沒有相適應(yīng)的高產(chǎn)高效的綜采成套設(shè)備。而國外美國久益(JOY)公司、德國德伯特(DBT)公司和德國艾克夫(Eickhoff)公司,都具有成熟的高煤層一次采全高的高產(chǎn)、高效綜采成套設(shè)備。神華集團引進的成套設(shè)備年產(chǎn)突破1085萬噸,工作面長度突破300米,最長的工作面已超過400米,工作面總裝機功率已超過5000kw。而國際先進的產(chǎn)煤國家,煤炭生產(chǎn)呈現(xiàn)出大功率重型化、自動化、集約化、按照環(huán)保的特點。國外先進的采煤設(shè)備向大功率、重型化發(fā)展,設(shè)備儲備系數(shù)大、運行可靠性高。DBT(德國德伯特)、JOY(美國久誼)和Eickhoof(德國艾克夫)等采礦設(shè)備公司都制造出具有自動化功能的產(chǎn)品。美國聯(lián)邦2號礦在工作面實現(xiàn)了跟機自動移架。澳大利亞Batana煤礦實現(xiàn)了自動割煤和跟機自動移架。特別是信息技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,先進煤礦廣泛采集工作面設(shè)備運行參數(shù)和環(huán)境安全檢測信息,在工作面集中顯現(xiàn)并通過以太網(wǎng)傳輸?shù)降孛嬗嬎銠C,實現(xiàn)遠程運輸和故障診斷。運輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)均無人值守。實行集中遠程操作、視頻監(jiān)視,輔助有專人巡視。井巷布置集約化,生產(chǎn)系統(tǒng)和環(huán)節(jié)少、實 現(xiàn)了生產(chǎn)高度集中。通常是一礦、一井、一面生產(chǎn)。有些先進的長壁工作面每班 只需6人,其中采煤機司機2人,維修工1人,機頭集中操作工1人,另外2人替換休 息。高度重視工作環(huán)境的改善和人體安全防護。實現(xiàn)計算機監(jiān)測安全信息,監(jiān)測 探頭遍布整個礦井。液壓支架具有跟機自動噴霧和移架自動噴霧功能;采煤機上 方安裝導(dǎo)風(fēng)板,減少煤塵進入人行空間。采煤機運行的下風(fēng)側(cè)幾乎無人作業(yè)。

3、煤礦安全生產(chǎn)事故多 我國煤礦安全生產(chǎn)方面,重大瓦斯事故多發(fā),煤礦 事故的總死亡人數(shù)達到了高峰,2004年我國生產(chǎn)約20億噸煤,事故死亡約六千人 ,這幾年煤炭產(chǎn)量大幅度增長,煤礦百萬噸死亡率還是下降的。由1994年的5.59 人下降到2004年3.08人,美國生產(chǎn)約10億噸煤死27-31人,百萬噸死亡率約為 0.039;波蘭百萬噸死亡率為0.09;南非百萬噸死亡率為0.13;俄羅斯百萬噸死亡 率為0.34。我國百萬噸死亡率是美國的約100倍,俄羅斯的約10倍,印度的約12倍 ,大大超過煤炭先進生產(chǎn)國家。據(jù)有關(guān)專家講,礦井安全檢測儀表,安全設(shè)備均 在設(shè)計中作了考慮,多數(shù)事故都是礦井管理問題,真正因設(shè)備問題而發(fā)生事故較 少。先進產(chǎn)煤國家依靠大型、強力綜采技術(shù)裝備已經(jīng)完成從普通綜采機械化向礦 井高效集約化和自動化生產(chǎn)的過渡。高產(chǎn)高效煤礦的建設(shè)不僅提高煤炭生產(chǎn)效率 ,實現(xiàn)煤礦集約化生產(chǎn),并為煤礦生產(chǎn)過程中的安全監(jiān)測、監(jiān)控創(chuàng)造條件,從而 有效的預(yù)防和控制煤礦安全生產(chǎn)事故。先進產(chǎn)煤國家安全生產(chǎn)上十分重視,不僅有健全的安全生產(chǎn)法規(guī)體系,還有嚴細的生產(chǎn)安全措施,嚴格的煤礦生產(chǎn)準 入制度,而且實現(xiàn)了計算機監(jiān)測安全信息,監(jiān)測探頭遍布整個礦井,保證了安全生產(chǎn)。

四、煤炭工業(yè)發(fā)展對礦山機械設(shè)備的需求

1、我國煤炭工業(yè)發(fā)展趨勢

據(jù)煤炭行業(yè)發(fā)展規(guī)劃相關(guān)內(nèi)容,“十一五”期間,我國將新建煤礦3億 噸左右,其中投產(chǎn)2億噸。國家將在“十一五”期間,對煤炭行業(yè)的工業(yè)結(jié)構(gòu)進行 調(diào)整,大力整合、改造、關(guān)閉小煤礦,同時適度加快大型煤炭基地的建設(shè),開工 一批現(xiàn)代化大型煤礦、置換落后的生產(chǎn)能力?！笆晃濉逼陂g煤炭行業(yè)現(xiàn)代 企業(yè)制度要進一步得到完善,大型煤炭企業(yè)集團基本形成,到2010年要形成5-6個 億噸級生產(chǎn)能力的特大型企業(yè)集團,5-6個5000萬噸級生產(chǎn)能力的大型企業(yè),產(chǎn)量 將占全國煤炭總產(chǎn)量的60%左右。通過新建和老礦井技術(shù)改造,全國將建成300處 高產(chǎn)高效礦井,高產(chǎn)高效的礦井產(chǎn)量將占全國總產(chǎn)量的50%左右。“十一五” 期間,國家將建設(shè)神東、晉北、晉東、蒙東(東北)、云貴、河南、魯西、晉中 、兩淮、黃隴(華亭)、翼中、寧東、陜北等13個大型煤炭基地,這些基地的儲 量,占全國儲量的70%以上,作為煤炭供應(yīng)規(guī)劃和建設(shè)的核心。初步預(yù)測全國 煤炭需求量:2010年為25-27億噸、2020年為30-32億噸,均占能源需求量的60%以 上。據(jù)相關(guān)部分統(tǒng)計,2004年國有重點煤礦原煤產(chǎn)量9.22億噸,超過其核定生產(chǎn) 能力50%以上,煤炭生產(chǎn)能力嚴重不足。經(jīng)測算,到2020年,新建和在建的國有煤 礦的生產(chǎn)能力約為7.1億噸。如果屆時中國小煤礦的產(chǎn)量仍保持目前的6億噸,按 需求預(yù)測的高端方案,未來20年中國需新增煤礦產(chǎn)能17億噸,年均8500萬噸;按 需求預(yù)測的低端方案,未來20年中國需新增煤礦產(chǎn)能13億噸,年均6500萬噸。

2、對礦山機械設(shè)備的需求

“十一五”期間,煤炭工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平將明 顯提高。國家將建成140個高效安全現(xiàn)代化礦井,國家將加大對煤礦建設(shè)項目的支 持力度,已先后有17個煤炭建設(shè)項目,由國家開發(fā)銀行出具貸款承諾,還將100多 個高檔普采工作面升為綜采工作面,100多個普采工作面升為高檔普采工作面。這 樣,中國大型煤礦采掘機械化程度將達到95%。中型煤礦的機械化程度將達到80% 以上;大型煤礦國內(nèi)先進水平裝備率達到20%,國際先進水平裝備率達到6%,中型 煤礦國內(nèi)先進水平裝備率達到10%,小型煤礦機械化、半機械化程度達30%以上。 據(jù)此分析,煤炭需求的急劇增長,上述煤礦采掘機械化指標還會有所突破,這為 煤礦裝備的發(fā)展提供了廣闊的市場前景。

(1)井下綜采重點設(shè)備

我國煤炭開采90%以上的井工開采的,井工開采占煤炭開采的主導(dǎo)地位。為迅速提高我國 綜合裝備水平,要以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),采取跨越式發(fā)展模式。在“十一五”期 間應(yīng)以日產(chǎn)2.5-3萬噸(年產(chǎn)1000萬噸左右)的綜采成套設(shè)備國產(chǎn)化為突破口,全 國實現(xiàn)綜采成套設(shè)備國產(chǎn)化,推動我國礦山機械工業(yè)的發(fā)展。

預(yù)計從2004年 到2020年,每年新增綜采工作面成套設(shè)備為30套、普采工作面成套設(shè)備50套,每 年設(shè)備更新量約為現(xiàn)有的基數(shù)的六分之一。粗略估算,2010年采煤成套設(shè)備年需 求量將達到500臺套左右。高產(chǎn)高效綜采技術(shù)的核心是井下工作面綜合機械化 采煤輸送設(shè)備,主要有采煤機、刮板輸送機、液壓支架和帶式輸送機。急需開發(fā)研究的電牽引采煤機:裝機總功率為2000kw左右,供電電壓為3.3 KV、采高 范圍為5-6m,生產(chǎn)能力達3000t/h左右。

重型刮板輸送機:輸送能力3000- 5000t/h,鋪設(shè)長度250-400m,鏈速1.4m/s,裝機功率3×700或2×1000kw,供電 電壓為3.3KV。

液壓支架:最大工作阻力12000 KN,立柱最大缸徑ф480mm, 支護高度6m,架間距1.75-2m,支架降移升時間8-12s,采用電液控制系統(tǒng)。

大型帶式輸送機:裝機功率1500-4000KN,電壓3.3KV,帶寬≥1.4m,帶速≥5m/s ,運量≥5000t/h,距離50000m以上,托輥壽命5萬小時以上,減速器壽命7萬小時 以上。

(2)井下綜掘設(shè)備

我國目前綜掘機械化程度比較低,僅為12.81% ,遠遠跟不上綜采機械化的發(fā)展,其中掘進機雖有較大的發(fā)展,但整體技術(shù)水平 仍比國際先進水平有較大差距。

需研究開發(fā)先進的掘進機:其截割功率300kw 以上,截割斷面最大可達42m2,經(jīng)濟截割硬度達f12,可靠性要求,齒輪壽命在 20000h以上,軸承壽命在30000h以上,力爭整機掘進10000米無故障。

篇7

Application of Variable Frequency Control in the Mine Incline Hoist

Zhang Ansheng

Abstract: The paper describes the superior performance of variable-frequency control , quite fit for the mine hoist driving system in respect of speed control characteristics and special stroke control property. For the 4-quadrant operation required by hoist position load , DTC frequency converter is selected, as can not only perform 4-quadrant operation , but also offer high power factor without characteristic harmonic in spite of higher cost for the frequency converter .It can save the cost for dynamic reactive compensator and filter, and less space is required for the whole system.

Keywords: 4-quadrant operation DTC control technology rectification and reverse conversion reative power harmonic

1 引言

礦井提升機是有色金屬礦山生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備。提升機的安全、可靠運行，直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟效益。提升機屬于往復(fù)運動的生產(chǎn)機械。它的運行方式是反復(fù)的啟動加速—等速—加速—勻速—減速—爬行—停車，是典型的位勢負載。在選擇提升機的拖動裝置時，應(yīng)滿足提升機對電控系統(tǒng)的一些要求。

1）滿足4象限運行。

2）調(diào)速平滑，調(diào)速精度高。

3）要設(shè)置準確可靠的速度給定裝置。

4）設(shè)置行程顯示和行程控制器。

5）完善的故障監(jiān)視裝置。

6）可靠的閘控裝置。

根據(jù)提升機對電控系統(tǒng)的要求，提升機的電氣傳動方案現(xiàn)在大約有：繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子回路串金屬電阻調(diào)速、可控硅直流調(diào)速、變頻調(diào)速。

繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子回路串金屬電阻調(diào)速：普遍采用交流繞線式電動機串金屬電阻調(diào)速系統(tǒng)，金屬電阻的投切用繼電器—交流接觸器控制。這種控制系統(tǒng)由于調(diào)速過程中交流接觸器動作頻繁，設(shè)備運行一段時間后，交流接觸器主觸頭易氧化，引發(fā)設(shè)備故障。另外，提升機在減速和爬行階段的速度控制性能較差，經(jīng)常會造成停車位置不準確。提升機頻繁的起動﹑調(diào)速和制動，在轉(zhuǎn)子電路上所串的金屬電阻將消耗相當大的能量。這種交流繞線式電動機串金屬電阻調(diào)速系統(tǒng)屬于有級調(diào)速，調(diào)速的平滑性差；低速時機械特性較軟，靜差率較大；金屬電阻上消耗的轉(zhuǎn)差功率大，節(jié)能較差；起動過程和調(diào)速換擋過程中電流沖擊大；中高速運行震動大，安全性較差。

可控硅直流調(diào)速：直流電機的調(diào)速性能良好，調(diào)速方法簡便、調(diào)速范圍寬廣平滑?？煽毓柚绷髡{(diào)速在低速時功率因數(shù)很低，產(chǎn)生諧波對供電電網(wǎng)有影響。由于可控硅整流電路交流側(cè)電流波形為方塊形波形，它由與電源頻率相同的基波及5，7，11，13等次的高次偕波電流組成；還由于換相時兩相電壓的瞬時短路造成交流電壓波形的缺口，它使電壓具有高頻的分量；因此整流電路可以被看成是一個高次諧波電源。高次諧波電流在供電電網(wǎng)上會造成諧波壓降，引起電網(wǎng)電壓波形的畸變，它將影響供電電網(wǎng)向其它設(shè)備的供電。

變頻調(diào)速：隨著變頻的控制技術(shù)的日益成熟和變頻功率元件的加大，變頻調(diào)速已廣泛的應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。變頻調(diào)速節(jié)能特點顯著，調(diào)試方便。

現(xiàn)將變頻調(diào)速在礦井提升上的應(yīng)用及其功能、特性、控制方式介紹如下。

2 應(yīng)用事例 2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

提升機電控系統(tǒng)分為以下幾部分：電源柜、變頻器、PLC控制臺、操作控制臺和各種傳感器等幾部分組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2.1.1 電源柜

電源柜主要通過斷路器向變頻器、提升電動機供電，同時為PLC控制臺、操作控制臺提供工作電源。 本提升機系統(tǒng)采用PLC進行控制，PLC監(jiān)視運行狀況，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，捕捉到第一故障信號,并在操作臺的觸摸屏上有醒目的故障顯示，提醒維修人員對其進行針對性維護，將維護時間大大縮短，為盡快恢復(fù)生產(chǎn)提供了有力保障。

2.1.3 變頻器設(shè)備的選型

該斜井提升機是單卷筒提升機。它采用貨物串車重車上行輕（重）車下行、載人上下行的方式。在下行時電動機處于發(fā)電狀態(tài)。上行時處于電動狀態(tài)。這種拖動系統(tǒng)要求電動機頻繁的正、反轉(zhuǎn)起動，減速制動，而且電動機的轉(zhuǎn)速按一定規(guī)律變化。

對于處于發(fā)電狀態(tài)的電動機用變頻器驅(qū)動可采用2種方式。

1）選用標準的變頻器+制動單元+剎車電阻,將再生能量通過電阻發(fā)熱消耗掉。這種調(diào)速方式雖然一次投資較小，但是不能達到良好的節(jié)能效果。而且制動單元和制動電阻功率的選擇要根據(jù)制動容量來選擇。制動電阻還要占用本來就很狹小的坑內(nèi)硐室面積。制動電阻的散熱問題較難解決。所以在方案論證時就被否定掉了。

2）采用整流/回饋單元,將再生能量通過一整流橋回饋到電網(wǎng)。

這種方式的整流單元有兩種電路：一種是以可控硅整流電流做整流/回饋單元。因為是采用的可控硅電路就有諧波產(chǎn)生（上面已經(jīng)論述的）。

另一種調(diào)速方案是采用可調(diào)整的整流輸入單元（回饋單元，IGBT元件）后經(jīng)傳動單元（正常逆變單元，IG

BT元件）送電給提升電動機。當電動機處于發(fā)電狀態(tài)時將能量通過整流單元回饋到電網(wǎng)。本方案就采用的是這種調(diào)速方案。

目前許多國外品牌的變頻器都能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能。其中水平較高的產(chǎn)品是ABB公司的ACS800多傳動系列和西門子公司6SE70帶AFE整流/回饋單元的產(chǎn)品。

ABB公司ACS800-17系列先進的變頻器，是第一代采用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（DTC）的變頻器。它能控制提升交流電動機達到完美的極限。經(jīng)過論證選擇了ABB公司的ACS800-17-0390-3全數(shù)字交流變頻調(diào)速裝置。它的一些功能在下面敘述。

2.1.4 三體式控制臺

控制臺上設(shè)有自動、手動、檢修轉(zhuǎn)換開關(guān)，前方操作臺上設(shè)有液晶觸摸屏及各種儀表、信號燈，左側(cè)操作臺設(shè)有液壓站工作閘控制手柄、右側(cè)操作臺設(shè)有正反向速度給定手柄。

1）在控制臺上的液晶觸摸屏上采用翻頁的方式做有多幅組態(tài)界面：監(jiān)控主界面、閘控液壓站界面、后備保護界面、故障查詢界面、電源監(jiān)控界面、變頻器運行界面、提升信號狀態(tài)界面。

2）每個界面上均有返回主界面的按鈕，主界面上主要監(jiān)視礦車的實際運行位置、提升時每個時刻的速度、液壓站的運行狀況、較嚴重的故障報警。主界面上還有相應(yīng)的提升信號顯示。

3）閘控液壓站界面主要顯示液壓站的油壓、油溫、液位、液壓站的電動機工作狀態(tài)、液壓工作閘指示、油壓力等。

4）后備保護界面主要顯示：深度指示器監(jiān)視、松繩保護、冷卻風(fēng)機、電機溫度保護、減速器溫度保護、減速點保護、減速點失效保護、上2 m開關(guān)故障、下2 m開關(guān)故障、上同步開關(guān)故障、下同步開關(guān)故障、上過卷、下過卷、上減速開關(guān)故障、下減速開關(guān)故障、錯向保護、減速過速、等速過速、一級制動、二級制動、電流過載等。

5）故障查詢界面主要用于對各種故障情況進行查詢、追憶，便于對設(shè)備的維護和管理。

6）電源監(jiān)控界面主要顯示系統(tǒng)的電源原理圖及主回路電流和電壓。

7）變頻器運行界面可以顯示變頻器運行時的各種參數(shù)：散熱器的溫度、電流、頻率、轉(zhuǎn)矩及各種故障。

2.2 電動機的工作過程

提升機無論正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)其工作過程是相同的，都有起動加速、穩(wěn)定運行、減速制動停車等3個階段。每提升一次運行的時間，與系統(tǒng)的運行速度，加速度及斜井的深度有關(guān)，各段加速度的大小，根據(jù)工藝情況確定。不論它工作在何種速段，電動機只是處于電動機狀態(tài)和發(fā)電機狀態(tài)。圖2中將6號人車上提和人車下放的各個速段的工作情況說明如下：由于人車是在斜井中運行，可以省去中速運行和低速爬行的2個階段，因此本系統(tǒng)由7階段速度圖改為3階段速度圖。載人的力圖如圖3所示。

圖2 速度圖

2.2.1 人車提升工作狀態(tài)

1）第1階段t0～t1：人車初始位置于靠近井下提升中段以上的斜井卷揚道上，待人員上滿后，

圖3 載人的力圖

發(fā)一個聯(lián)絡(luò)信號給井口PLC，PLC回復(fù)一個信號到井底，然后開機加速提升。重車從井下開始上行，變頻器拖動交流電動機上行。這時的電動機處于電動狀態(tài)，變頻器輸出功率給電動機。在啟動的瞬間的力矩較大，隨著人車的上升變頻器的出力有所減少。 3）第3階段t2～t3：當重車快到井口時PLC發(fā)出減速信號，人車開始減速，變頻器減少輸出功率，重車的速度逐漸下降，直到速度為零。達到停車位置后，在工作制動閘起作用之前，由于車廂還載有重物，雖然電動機的轉(zhuǎn)速為零，但是變頻器依然可以提供滿力矩拉住重車。一旦PLC發(fā)出機械抱閘信號，在下工作閘的同時，變頻器也停止工作。整個提升過程結(jié)束。

經(jīng)過t3～t4：20 s的休止時間間隙開始人車下放工作狀態(tài)

2.2.2 人車下放工作狀態(tài)

1）第1階段t4～t5：重車從井口下放。PLC給變頻器輸出給定信號，松工作閘，人車下滑。由于此時的工作狀態(tài)是下行，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，變頻器處于能量回饋到電網(wǎng)狀態(tài)。在啟動瞬間以后隨著人車的下放，重力增加，變頻器的能量回饋有所增加。

2）第2階段t5～t6：重車以最大速度穩(wěn)定運行，電動機始終處于發(fā)電狀態(tài)，這段過程時間最長。隨著人車不斷下放，系統(tǒng)重力不斷增加，變頻器能量回饋隨之增加。

3）第3階段t6～t7：當重車快到停車位置時PLC發(fā)出減速信號，人車減速，變頻器能量回饋再次增加，重車的速度逐漸下降。直到速度為零。 達到停車位置后，在工作制動閘起作用之前，由于車廂還載有重物，雖然電動機的轉(zhuǎn)速為零，但是變頻器依然可以提供滿力矩拉住重車。一旦PLC發(fā)出機械抱閘信號，在下工作閘的同時，變頻器也停止工作。整個提升過程結(jié)束。

3 先進的控制方式

本系統(tǒng)采用ABB的ACS800-17變頻器是ABB公司先進的變頻器，它是第一代采用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（DTC）的交流變頻器，作為提升專用變頻器它還具有特殊的提升功能：特殊的應(yīng)用程序，包括標準提升機系統(tǒng)的功能；轉(zhuǎn)矩記憶，功率優(yōu)化，限幅開關(guān)監(jiān)控，機械制動器控制，轉(zhuǎn)矩驗證等。

它的功率部分（見圖4）有LCL濾波器，供電模塊（回饋模塊），逆變器（傳動單元）組成。

圖4 功率部分框圖 圖5 IGBT供電單元原理圖

電機的控制采用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（DTC）的方法。為了實現(xiàn)這一功能，需要測量二相電流和中間直流回路的電壓。第三相的控制測量用于接地（對地）故障保護。

從提升和下放兩個工作狀態(tài)上看，該系統(tǒng)的運行過程主要分為兩個過程：

1）提升電動機在提升過程中始終是電動機拖動人車上行，電動機始終處于電動狀態(tài)，即變頻器始終向電動機提供能量的過程。該過程主要由整流、濾波和正常逆變?nèi)蟛糠纸M成。如圖6所示。其中正常逆變過程是其核心部分，它改變電機定子的供電頻率，從而改變輸出電壓，起到調(diào)速作用。

圖6 傳動單元原理圖

2）提升電動機在下放過程中始終是人車拖動電動機下行，電動機始終處于發(fā)電狀態(tài)，即變頻器始終向電網(wǎng)回饋能量的過程。該過程主要由整流、回饋逆變 和輸出濾波三部分組成。其中該部分的整流是由正常逆變部分中IGBT的續(xù)流二極管完成。二極管為隔離二極管，其主要作用是隔離正常逆變部分和回饋逆變部分。電容的主要作用是為回饋逆變部分提供一個穩(wěn)定的電壓源，保證逆變部分運行更可靠?；仞伳孀儾糠质钦麄€回饋過程的核心部分，該部分實現(xiàn)回饋逆變輸出電壓相位與電網(wǎng)電壓相位的一致。

ABB的ACS800多傳動采用了先進的直接轉(zhuǎn)矩控制方式（DTC）。

3.1 直接轉(zhuǎn)矩控制

直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是ABB公司開發(fā)研制的。逆變器的通斷直接控制電動機關(guān)鍵的變量：磁通和轉(zhuǎn)矩。

傳動單元初次啟動時自動進入勵磁識別模式，傳動單元帶動電動機運行一段時間后傳動單元建立并優(yōu)化電動機的數(shù)學(xué)模型。

測量電動機電流和電壓作為自適應(yīng)電動機模型的輸入，這個模型每隔25 μs產(chǎn)生一組精確的轉(zhuǎn)矩和磁通的實際值。直接轉(zhuǎn)矩控制的性能就是基于準確的電動機模型。

3.2 零轉(zhuǎn)速滿轉(zhuǎn)矩

在電動機獲得解除封鎖信號后，電動機的速度設(shè)定值還未給定時，由于人車的重力作用有一個向下的力。這時變頻器雖然沒有輸出電壓但已經(jīng)有電流輸出，它使電動機有一個和重力相反的力矩使人車不下滑。而且可以使電動機輸出滿轉(zhuǎn)矩。

ABB變頻器帶動的電動機能夠獲得在零速時電動機的額定轉(zhuǎn)矩。

3.3 直流勵磁

當選擇了直流勵磁功能后，變頻器在啟動前可自動給電動機定子繞組加一個直流電流勵磁，這個特性保證有足夠高的啟動轉(zhuǎn)矩，甚至200％的電動機額定轉(zhuǎn)矩。電動機建立磁場的時間可以根據(jù)情況進行調(diào)整，也可以通過變頻器根據(jù)電動機的數(shù)學(xué)模型來決定。在機械抱閘釋放的時候已經(jīng)建立起轉(zhuǎn)矩，以保持電動機不會被重車拖動而發(fā)生轉(zhuǎn)動。

3.4 加速/減速斜波 因為礦井提升是需要平穩(wěn)的、圓滑的、特別是人車還要乘坐的人盡量在無知覺的行進中改變速度。對于礦井提升選用S曲線比較好。

3.5 磁通制動

在電動機制動過程中變頻器根據(jù)在啟動開始獲得的電動機數(shù)學(xué)模型提高電動機的磁場以達到快速制動的目的。

變頻器能通過提高電動機的磁場來提供足夠快的減速。當增加電動機磁通后，電動機在制動過程中產(chǎn)生的能量能夠被轉(zhuǎn)化為電動機的發(fā)熱能量。變頻器持續(xù)監(jiān)視電動機的狀態(tài)，在磁通制動時也不停止監(jiān)視。因此，磁通制動也能用于停止電動機和從一個轉(zhuǎn)速變換到另一個轉(zhuǎn)速。從一個轉(zhuǎn)速變換到另一個轉(zhuǎn)速用直流注入制動是不可能實現(xiàn)的。磁通制動與直流注入制動相比還有其它一些優(yōu)點。

1）在停止命令給出后，制動迅速啟動。在直流注入制動中，在停止命令給出后通常有一段時間的延時，制動才能啟動。

2）電動機冷卻的速率更高。在磁通制動過程中電動機定子的電流增加。在直流注入制動過程中電動機的轉(zhuǎn)子電流增加。定子的散熱比轉(zhuǎn)子散熱的速度更快。

3.6 磁通優(yōu)化

ABB變頻器的磁通優(yōu)化減少了總能耗，并且減小了當傳動運行在低于額定負載時的電動機噪音?？傂剩妱訖C和傳動）能提高1% ~ 10%，大小取決于負載轉(zhuǎn)矩和速度。

4 系統(tǒng)中變頻器部分先進功能簡述

1）速度監(jiān)視。本功能用于監(jiān)測電動機速度：確定電動機零速旋轉(zhuǎn)、在電動機超速時給出跳閘信號。

2）轉(zhuǎn)矩監(jiān)視。監(jiān)測電動機在加速和減速時是否能夠跟隨速度給定，在正常運行和加/減速期間是否產(chǎn)生過度的速度偏差

3）快速停車?？稍O(shè)定不同的停車類型：

①僅帶有轉(zhuǎn)矩限制；

②帶有轉(zhuǎn)矩限制和機械制動；

③僅帶有機械制動。

4）其他還有：轉(zhuǎn)矩驗證、功率優(yōu)化、位置測量等等很多專門用于提升應(yīng)用的功能,變頻器本身具有松繩及過載保護功能。

5 系統(tǒng)的優(yōu)點

1）軟啟動軟停車。減小了機械沖擊, 啟動及加速換檔時對電網(wǎng)沖擊電流很小,使提升系統(tǒng)和電網(wǎng)運行更加穩(wěn)定可靠. 變頻器本身提供的功能使機械制動與電制動有機的結(jié)合起來，保證系統(tǒng)的絕對安全。

2）外圍控制采用PLC。其與各部傳感器,構(gòu)成閉環(huán)控制(也可采用開環(huán)控制)，友好的人機界面時時監(jiān)測系統(tǒng)運行情況,簡化了系統(tǒng)構(gòu)成,減小了人工勞動強度。

3）實現(xiàn)了無級調(diào)速。調(diào)速范圍寬,運行曲線呈S型,使加/減速平滑,無沖擊感。

4）安全保護功能齊全。外殼IP54防護等級,變頻器除一般過流、直流過壓、直流欠壓、變頻器過溫、短路、輸入缺相、環(huán)境溫度、過頻、I/O控制板內(nèi)部故障外, 還具可編程故障保護功能、 AI 5）系統(tǒng)4象限運行。能量直接回饋電網(wǎng),且不受回饋能量大小的限制,則保證了提升機運行時可頻繁的停車,啟動及換向，節(jié)約大量電能。

6）控制精度高、動態(tài)性能好。采用全數(shù)字、IGBT逆變器變頻單元向負載提供變頻電源，使所有控制功能均由參數(shù)設(shè)定完成。直接轉(zhuǎn)矩控制，可實現(xiàn)高動態(tài)性能的轉(zhuǎn)速控制、轉(zhuǎn)矩控制。旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器的使用，可實現(xiàn)提升機的精確定位。

1 ABB-ACS800硬件手冊

2 ABB-ACS800多傳動模塊手冊

3 ABB-ACS800-104逆變器模塊硬件手冊

4 ABB-ACS800標準應(yīng)用程序

5 采礦手冊(5). 冶金工業(yè)出版社