煤礦機械改進與革新在安全生產實踐中的應用成效

摘" 要：隨著行業內“機械化、自動化、智能化”整體水平的提升，煤炭企業一些“高危、勞動密集型、高強度”的崗位逐步被機械裝備所替代，實現轉型升級發展，一定程度緩解產業隊伍“老齡化、招工難”的現狀。在具體生產實踐中也暴露出新的問題，自動化、智能化主要用于控制、監控監管系統，機械設備本身受工況環境所限，在運行期間引起的人身傷害和生產性事故時有發生，有必要在實踐中進行改進、革新。

關鍵詞：煤礦;機械;故障;革新;應用成效

中圖分類號：TD63" " " 文獻標志碼：A" " " " "文章編號：2095-2945（2025）11-0173-04

Abstract： With the improvement of the overall level of \"mechanization， automation， and intelligence\" in the industry， some \"high-risk， labor-intensive， and high-intensity\" positions in coal companies have gradually been replaced by mechanical equipment， achieving transformation， upgrading and development， and alleviating the current situation of the industrial team's \"aging and difficulty in recruiting workers\". New problems have also been exposed in specific production practices. Automation and intelligence are mainly used to control and monitor the supervision system. The mechanical equipment itself is limited by the working environment， and personal injuries and production accidents caused during operation occur from time to time. It is necessary to improve and innovate in practice.

Keywords： coal mine; machinery; failure; innovation; application effectiveness

煤礦機械自動化領域的實踐改進、革新要堅持守正創新，在不改變機械原理、主體結構、強度和壽命的基礎上，圍繞工況環境、設備缺陷、安全防護、互換性和效率效益等進行實踐層面的改進、改造，達到機械運行理想狀態，實現人機匹配，溝通無障礙。

1" 煤礦機械實踐革新路徑

1.1" 筑牢安全基礎

圍繞設備運行工況環境，管控風險、消除隱患，把措施變成實實在在的“成果”，優化機械設備工況環境。

防治結合，針對機械設備運行可能造成的人身傷害事故，找準風險點，完善監測監控裝置和安全防護措施。

查找系統運行薄弱環節和機械做功能量轉化和釋放，進行改進和利用，消除薄弱點和平衡能量釋放。

1.2nbsp; 保障生產順暢

在機械設備運行的入口和出口上系統思考，找準制約生產的瓶頸，疏通堵點，拓寬通道，消除瓶頸效應，保障生產順暢。

構建“事故樹”分析、診斷機制，分析機械系統的故障點，針對各運動副[1]轉換部件進行改進、優化，減少或消除相互干擾。

不改變機械部件主體結構的情況下，針對易損部分進行改進，延長使用壽命或便于拆卸和更換。

1.3" 提升效率效益

圍繞效率效益進行實踐革新，通過改進機械系統工藝流程、改變運行方式、增加輔助設施等來提高效率效益。

在統一性、互換性上深挖潛，進行改進和實踐創新，同類設備易損件互換性[2]強，便于拆裝和調整。

2" 煤礦機械實踐革新技術路線

煤礦采、掘、機、運及洗選專業機械自動化水平隨著行業高水平發展，得到了跨越式提升，為煤礦企業提質提效注入動力。煤礦企業受生產布局、地質條件和人員素質的影響，機械化作業能力和效果各不相同，從業人員需依據企業實際和應用成效，在實踐中不斷地探索，結合安全、經濟、實效制定實踐技術路線。總體來講，實踐革新技術路線要圍繞以下幾個方面進行。

2.1" 實踐分析論證

圍繞安全生產、標準化創建、效率效益提升，注重實踐，解決問題，綜合分析機械自動化實踐革新利和弊、論證項目的可行性。

2.2" 項目確立

注重實踐，確立改造項目、編制改造方案、明確時間節點、確立施工流程和優化具體工序環節。

2.3" 機械實踐革新方向和路線

消除生產環節的“瓶頸”問題，在機械設備“增容”或“雙通道”等關節環節上進行優化設計或流程再造。

引入環網概念，提高生產效率和機械裝備產出的產品合格率，對局部環節進行改進、改造，保障機械裝備高效、高能運轉。

不改變機械原理、主體結構、強度和使用壽命，在消除隱患、完善缺陷上系統性改進和實踐革新。

分析機械設備各運動副運轉做功的軸向、徑向力，產生的軸向竄動和徑向跳動量，進行外部干預，減少各運動副之間的相互干擾，提高機械效率。

改造設備部件易損部分，從互換性和延長使用壽命上進行實踐革新，便于拆裝更換或減少運動過程中部件的損傷。

提高機械設備監測監控的水平，針對設備在運行中的震動、溫度、壓力、異響、間隙和阻力等進行系統監測和診斷，從故障處理向故障預防轉變。

改進設備工況環境，在降溫、除塵、工作介質、時序控制、機械互鎖、消除共振及增加空間等方面進行改進、改造。

完善安全防護，結合設備各部件運轉做功方向和能量釋放，在安全防護和平衡能量上進行實踐革新，降低安全風險，消除人身傷害事故。

科技保安，針對機械設備運行過程中的安全風險點，添加電氣和機械保護，達到安全臨界點時能夠及時停止設備運行。

2.4" 過程管控

革新項目在階段性完成項目實施后，要進行綜合分析，及時改進或修正相應的技術路線，需修改參數的要進一步進行效驗，確保項目有理論修正計算依據。

在實踐中驗證前期改進成效，明確進一步改進方向和重點，列出亮點和不足，形成改進記錄，指導下一步改進、改造。

2.5" 實踐革新總結、評價

全面分析煤礦機械實踐革新項目在安全生產、經濟效益和社會效益方面利弊，形成實踐革新報告，對項目實施進行積極、正確的評價，列出負面清單，提出下一步改進方向和措施，全面進行修正完善。

對煤礦機械實踐革新進行前瞻性分析、探索，成熟的項目成果進行推廣應用，可用實踐革新團隊和主要成員姓名命名，提高“改進、革新”項目的積極性和參與度，推進煤礦機運專業高質發展。

3" 實踐成果應用分析

專業性實踐革新主要源于生產實踐中發現系統設備的薄弱環節、風險點、自身缺陷等進行主動的干預、完善、改造和革新的行為。推動煤礦機械實踐革新為企業安全生產、效率效益、人才培養等方面提供了專業保障和動能。以下案例成果為我們拓展了實踐革新思路和路徑。

3.1" 分析系統設備運行薄弱環節，消除機械部件運行安全隱患點

帶式輸送機制動閘超溫保護裝置。

1）分析安全隱患點：煤礦斜巷帶式輸送機制動裝置，多用盤形制動器，閘頭在充油打開時，閘盤間隙要求1.0～1.5 mm之間。閘頭為蝶形彈簧，出現漏油時，油脂會飛濺到閘盤上，同時壓力降低，導致閘頭摩擦閘盤，產生高溫，引起火情或CO高值超標報警。

2）實踐革新：在已安裝制動系統的斜巷帶式輸送機制動閘盤處加裝溫度保護裝置，紅外線溫度傳感器發射孔安裝時正對制動盤，間距300～500 mm。傳感器接入帶式輸送機控制系統，實時監測閘盤溫度，達到預警值（紅外線溫度傳感器報警值設置為70 ℃）時報警停車。如圖1所示，在引線“1”處增加溫度傳感器，并接入控制系統。

3）應用效果分析：井下火災或CO高值超標屬煤礦重大隱患[3]，通過在帶式輸送機制動閘上安裝一組溫度保護裝置，就可以消除此類重大隱患，安全性能可靠，監測監控精準。仍有進一步改進空間，在盤型制動器液壓站液壓輸出端加設壓力傳感器，當油壓下降到85%以下時，信號反饋到集控箱，帶式輸送機停車保護。

3.2" 解決生產瓶頸問題，建立雙通道系統保障生產順暢

選煤廠生產系統深度優化及應用。

1）找準生產瓶頸所在：選煤廠在原煤生產系統和選配煤環節存在制約生產瓶頸環節。破碎系統卡堵直接影響整個原煤生產系統;選配煤環節流程不暢，導致配煤效果未達到預期目標。

2）實踐革新：引用生產系統“環網”概念，保證運輸系統多通道并存，消除運輸系統“瓶頸”，實現破碎系統、選配煤系統通道順暢，自動化操作，系統配煤流程簡捷有效。增加一套編號為207#的機械破碎系統，解決破壞環節的瓶頸問題，實現雙通道;縮短347#帶式輸送機，同時在702#帶式輸送機上加設一組犁式分煤器，拓寬選配煤通道，形成生產系統環網，優化選配煤流程。通過排查制約生產的瓶頸問題，在局部進行流程再造，解決了生產過程中的實踐問題。如圖2所示中虛線部分為改造項目。

3）應用效果分析：進行改造后，原煤生產系統解決了瓶頸問題，當204#破碎機卡堵時，系統轉化到207#破碎通道，原煤生產系統不停車，生產系統順暢;選配環節，把環網概念引用到系統中，縮短347#帶式輸送機，在702#帶式輸送機安裝犁式分煤器，當商品煤發熱量及灰分[4]需要調整時，調解煤質，優化選配煤通道。改造項目完工后，成效在生產中得到了顯現，針對破碎系統和犁式分煤器在自動化控制上有進一步改進的空間，可接入集控系統，實現遠程集中控制。

3.3" 不改變機械部件主體，對易損消耗部分進行改造革新，提升效益效率

刮板輸送機驅動鏈輪改造。

1）分析效益效率提升點：刮板輸送機鏈輪軸件易損部分為鏈輪，鏈輪磨損后更換整個鏈輪軸件，不僅拆裝勞動強度大，而且造成材料浪費，影響著經濟效益。分析鏈輪軸件結構，在不改變強度和使用壽命的情況下，針對刮板輸送機鏈輪軸件進行改造革新，實現鏈輪可拆卸、互換，能夠提升效益效率。

2）實踐革新：不改變鏈輪軸件的主體結構，針對鏈輪進行改造，將鏈輪從中間分成兩半，用4只高強螺栓在平鍵的配合下，緊緊地固定在中間軸上，便于拆裝和互換，保障機械設備在經濟下運行。圖3為鏈輪軸件改造前、后對比。

3）應用效果分析：一是鏈輪軸件的鏈輪改造后，降低了職工的拆裝勞動強度，集中大修更換鏈輪軸件變為日常檢修，檢修維護方便;二是鏈輪互換性強，同種型號的鏈輪軸件經改造后，能夠實現鏈輪互換，減少了材料庫存;三是產生可觀的經濟效益，更換一個鏈輪軸件需要2.9萬元，更換一對鏈輪僅需0.2萬元;四是有一定的推廣前景，可在地面生產車間固定式刮板輸送機上進行全面推廣。

4" 專業相通、互補，機械實踐革新在其他專業的應用

煤礦機械實踐革新不僅在專業內有廣闊的實踐空間，同時在土建工程等其他領域中有借鑒的路徑和實踐成果。

4.1" 跨專業實踐案例成效分析

地面原煤生產系統超大塊矸石倉改造。

1）改造前進行參數計算和材質選用：計算矸石在卸載點拋物線（X=vtcosβ-Rsinβ;Y=vtsinβ+1/2gt2-Rcosβ）[5]，計算出落點，確定對倉體加固位置;選用加固材料，強度要高于矸石強度;加固結構要基礎牢固，整體穩定，能夠分解受力。

2）確立倉體改造方案：在大塊倉內排矸出口的上方用11#工字鋼做一個方形鎖口，要求焊接牢固，緊貼倉壁;倉內的脫落掉的軌道（緩沖滑條）補齊，并焊接牢固，沿縮口四周向上敷設10 mm厚鋼板，敷設至沖擊點上方500 mm處，形成一個向下縮口的梯形漏斗，要求鋼板焊接線為滿焊;在原軌道（緩沖滑條）與現敷設鋼板之間進行混泥土摻鋼砂澆灌，要求澆灌充實，成型后牢固，穩定。

3）改造成效：一是結構穩定，用鋼板敷設形成的梯型漏斗與原倉壁經過混泥土與鋼砂均勻澆灌后牢固可靠，形成了一個整體;二是耐沖擊，梯型漏斗與原緩沖滑條為滿焊接，能經得起200 mm3以上矸石的沖擊，保證了生產系統的正常穩定;三是成本低，改造項目所用材料為廢工字鋼、廢軌道、鋼板（多為邊角料）及灌漿所需材料，施工人員均為本系統人員，材料及開支費用較少;四是維修方便、互換性強，在使用過程中如出現漏斗開焊現象，只需利用檢修時間進行焊接就能完成，若某一小塊鋼板變形只需按尺寸截取后更換即可;五是生產效益及檢修效率大幅提升，搶修率及檢修時間縮小，實實在在地解決了影響生產的瓶問題。

4）如圖4引線所標識“改造項目”所示，在實踐中展現出專業拓展成果。

4.2" 拓展路徑，把機械實踐革新運用到廣泛領域

煤礦各專業從理論依據上是相通的，可以把機械專業實踐借鑒到其他專業改進革新中，在巷道承壓，受力分析、支護強度和礦建工程設計上大有可為，可以把機械實踐專業性成效運用到其他專業改進、改造層面。

5" 前景展望與自我提升

5.1" 前景展望

煤礦機械逐步向集成化、自動化、智能化轉變，在控制系統、監測監控、智能截割和集成作業等方面有實踐革新的空間和經驗積累。通過實踐中發現缺陷和不足，主動作為，創優工況環境、完善防護措施、解決運行缺陷、消除生產瓶頸、提升效率效益，能夠有效解決困擾安全生產、效率效益提升方面的各類問題，實踐革新前景廣闊。

5.2" 提升理論水平和業務素養

實踐革新要緊隨時代發展的步伐，技術人員和業務骨干要懂機械原理、控制理論，對遠程操作、集成驅動、智能學習升級有較好的掌握和知識存儲。這就要求要主動加強前沿理論的學習和提升業務技能，掌握控制驅動理論，了解各部件、模塊的作用，防止在實踐革新中偏離方向，走進“改了又改”的迷宮。總之，學習和實踐是革新的基礎支撐。

6" 結束語

煤礦機械改進革新主要源于實踐中發現問題，分析設備存在的風險和運行過程中缺陷，沿著既定的技術路線，進行積極的干預、改造、革新，保持生產流程順暢，彌補機械設備在管理、操作和運行過程中的不足和短板。通過實踐革新，在保障安全、生產順暢的前提下，最大化提高效率效益，讓人機對話、人機匹配始終處在最佳狀態。機械工程實踐革新有助于機械設備在設計、制造、應用上更加成熟穩定，各項指標、性能更貼近生產實踐。

參考文獻：

[1] 機械原理[M].北京：科學出版社，2020.

[2] 機械設計課程設計手冊[M].北京：高等教育出版社，1998.

[3] 煤礦安全規程[M].北京：應急管理出版社，2022.

[4] 選煤實用技術手冊[M].北京：中國礦業大學出版社，2008.

[5] 礦井運輸提升[M].北京：中國礦業大學出版社，2000.