基于模糊結構元法采煤設備可靠性分析

周 慧

（山西焦煤西山煤電官地煤礦職教中心，山西 太原 030022）

1 綜采工作面采煤設備概況

西山煤電集團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，現在主采煤層為2#、3#、6#、8#、9#煤。其中3#采區布置兩個綜采工作面。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，造成2#煤采空區積水，煤層上部地層含水微量，靜儲量小，對2#煤層開采影響不大，水文地質條件比較簡單，水源的補給主要來自大氣降雨，受季節性控制較為明顯。

3#煤工作面均采用長壁后退式一次采全高綜合機械化采煤方法，采空區采用全部垮落法，工作面順槽采用跟頂跟底。根據3#煤頂板巖性及推進度，確定3#煤工作面采用支撐掩護式液壓支架支護頂板，兩巷端頭支護采用密集支柱支護，兩巷安全出口及超前支護采用戴帽點柱或對梁對柱支護。綜采工作面主要設備技術參數如下表1所示。

2 綜采工作面機械設備系統可靠性

3#煤綜采工作面設備系統眾多，屬于可修復串聯系統。綜采工作面機械設備系統主要有采煤機、刮板運輸機、液壓支架、轉載機、破碎機、皮帶、乳化液泵及乳化液箱、噴霧泵及移動變電站。其余負荷中心、饋電開關、通訊控制系統有備用設施因此不做考慮。

綜采工作面機械設備系統可靠性分析主要分為2步：（1）分析單個設備可靠性；（2）分析綜采工作面機械設備系統可靠性。

2.1 單一設備可靠度

綜采工作面設備系統的模糊可靠度主要反映生產設備系統運行狀態，主要從修復率和故障率兩個方面進行分析。根據國內外數據統計經驗，綜采工作面設備的工作時間與修理時間服從指數分布，即：

單一設備工作時間：P{X≤t}=1-eλt

單一設備修理時間：P{X≤t}=1-eμt

式中：

λ-系統的故障率，即單位時間內采煤機發生故障的次數；

μ-系統的修復率，即單位時間內采煤機被修復的次數。

單一設備可靠度分析步驟如下：

（1）設備狀態方程

（2）單一設備可靠度

表1 綜采工作面主要設備技術參數

2.2 綜采工作面機械設備系統可靠性分析

綜采工作面機械設備系統屬于串聯可修復系統，主要設備有采煤機、刮板運輸機、液壓支架、轉載機、破碎機、皮帶、乳化液泵及乳化液箱、噴霧泵及移動變電站。系統可靠性計算公式如下：

綜采工作面機械設備系統可靠度：

2.3 綜采工作面機械設備系統可靠度計算

根據礦井近3個月統計，3#煤綜采工作面機械單個設備修復率和故障率進行統計并通過計算可得單個設備可靠度，見表2。

表2 3#煤綜采工作面機械單個設備可靠度

3#煤綜采機械設備系統可靠度通過公式計算得：A系統=0.68。

3 綜采工作面機械設備系統評價

3#煤綜采工作面設備系統可靠度較低，是由于液壓支架、皮帶、刮板輸送機及乳化泵故障率高造成的。經調查發現，液壓支架問題主要是由于支架工操作經驗不足，操作流程不規范，造成速度和壓力不穩定，運動精度低，振動噪聲偏大。對原件出現異常情況，識別不清，對液壓支架元件檢查不足。刮板輸送機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，導致經常發生卡鏈現象。乳化泵運轉時，噪聲大且有撞擊聲，壓力脈動大。乳化泵運轉不正常嚴重影響后續工作，同時乳化泵壓力不足，需要及時清洗液箱的吸液過濾器，影響工作正常進行。運輸順槽膠帶運輸機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，邊緣磨損嚴重。

根據以上分析可知：支架工與泵工應對液壓支架和乳化泵加強日常管理和維護，保證其日常正常運行；清理工及時清理刮板輸送機淤積煤塊，同時在實際生產中，技術主管應重點管理刮板輸送機槽底平整；針對皮帶跑偏問題，建議礦方更換膠帶并重新進行安裝。

4 結論

本文以3#煤綜采機械設備系統可靠度為研究背景，采用模糊結構元分析法，對綜采工作面設備系統穩定性進行分析，得出以下結論：

（1）支架工與泵工應對液壓支架和乳化泵加強日常管理和維護，保證其日常正常運行；清理工及時清理刮板輸送機淤積煤塊，同時在實際生產中，技術主管應重點管理刮板輸送機槽底平整；針對皮帶跑偏問題，建議礦方更換膠帶并重新進行安裝。

（2）對支架工應加強培訓，有效規范液壓支架使用和維修，盡量避免支架工盲目操作；液壓支架維修專業性較強，最好由廠家進行維護；對液壓支架各個元件嚴格把控質量關，保證液壓支架正常使用。

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