張　興

（西山煤電東曲礦， 山西　古交　030200）

引言

綜采工作面配套設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，不但會(huì)影響煤炭產(chǎn)量還會(huì)影響生產(chǎn)安全，所以，必須要準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障發(fā)生原因，分析故障發(fā)生時(shí)間，通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析來(lái)對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判，做好預(yù)防措施和檢修安排，從而增強(qiáng)對(duì)采煤工藝的支持，保證采煤機(jī)開(kāi)機(jī)率有效運(yùn)行。筆者在具體探究的過(guò)程中，以白山煤礦為研究對(duì)象，對(duì)綜采工作面配套設(shè)備故障發(fā)生的原因和時(shí)間進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，注重分析的深度和廣度，融合設(shè)備特點(diǎn)、工藝特點(diǎn)和地理環(huán)境特點(diǎn)，分析設(shè)備的適應(yīng)性和配套合理性，為提升綜采工作面配套設(shè)備可靠性提供支持。研究的主要方向包括工作面生產(chǎn)各環(huán)節(jié)運(yùn)行可靠性、系統(tǒng)設(shè)備配置的可靠性與主運(yùn)輸系統(tǒng)的可靠性兩個(gè)方面。

1　設(shè)備可靠性統(tǒng)計(jì)原理介紹

1.1　設(shè)備可靠性介紹

在進(jìn)行具體研究之前，首先要理解設(shè)備可靠性的含義，經(jīng)過(guò)相關(guān)人士的研究，一致認(rèn)為，設(shè)備可靠性主要是指在有效的壽命范圍之內(nèi)，發(fā)揮其使用功能的可能性指標(biāo)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是設(shè)備在其退役以前是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，相關(guān)功能是否可以有效發(fā)揮。另或是在規(guī)定時(shí)間和規(guī)定條件之下設(shè)備完成規(guī)定功能的能力。

通常情況下，設(shè)備可靠度（R）與設(shè)備成本費(fèi)用和維修費(fèi)用之間關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)。對(duì)于設(shè)備成本費(fèi)用而言，設(shè)備可靠度越低，成本費(fèi)用越低。對(duì)于維修費(fèi)用而言，設(shè)備可靠度越高，維修費(fèi)用就越低，屬于反比例關(guān)系。對(duì)于工作面設(shè)備裝配水平、開(kāi)采煤層的實(shí)際情況、組織管理現(xiàn)狀等都可以通過(guò)工作面設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性來(lái)反映，這一系統(tǒng)具有可修復(fù)的特點(diǎn)，根據(jù)設(shè)備及系統(tǒng)處于正常狀態(tài)的有效度（A）來(lái)分析和評(píng)價(jià)系統(tǒng)以及設(shè)備的可靠性[1]。

1.2　歸集與工作面設(shè)備單元和生產(chǎn)系統(tǒng)相關(guān)的可靠性數(shù)據(jù)

1）要對(duì)設(shè)備單元和生產(chǎn)系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)所包含的內(nèi)容進(jìn)行確定，避免遺漏，經(jīng)過(guò)實(shí)踐研究，主要包括單元無(wú)故障時(shí)間和單元故障時(shí)間。其中，單元無(wú)故障時(shí)間主要是指正常開(kāi)機(jī)時(shí)間、無(wú)故障性停機(jī)時(shí)間以及停機(jī)原因，而對(duì)于單元故障時(shí)間是指，單元故障修復(fù)時(shí)間，故障發(fā)生的環(huán)節(jié)以及實(shí)際的修復(fù)情況。

2）對(duì)工作面生產(chǎn)系統(tǒng)的主要設(shè)備進(jìn)行確定。主要包括采煤機(jī)、膠帶輸送機(jī)、液壓支架、刮板運(yùn)輸機(jī)、供電、轉(zhuǎn)載機(jī)、煤倉(cāng)以及泵站共8個(gè)主要功能單元，經(jīng)過(guò)實(shí)際的研究，這些單元的故障在分布方面都服從于負(fù)指數(shù)狀態(tài)。有關(guān)于發(fā)生故障之后的修理時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間也服從負(fù)指數(shù)分布規(guī)律[2]。

3）維修度的定義。通常情況下，在規(guī)定的條件和時(shí)間約束下，通過(guò)一定手段，使設(shè)備或系統(tǒng)保持或者恢復(fù)到要求的功能狀態(tài)，這一過(guò)程發(fā)生的概率被稱之為維修度，與之相關(guān)的分布函數(shù)相對(duì)較多，比如說(shuō)故障密度函數(shù)、修復(fù)密度函數(shù)、可靠度函數(shù)、維修函數(shù)等，每個(gè)函數(shù)都具有各自的特點(diǎn)，這里不做贅述。對(duì)于K單元平均無(wú)故障間隔時(shí)間TMBF在計(jì)算時(shí)，具體公式如下：

式中：tfi代表的是單元第i次無(wú)故障時(shí)間情況，min；n代表的是單元無(wú)故障發(fā)生的次數(shù)統(tǒng)計(jì)值。利用這種模式對(duì)每個(gè)單元及主運(yùn)輸系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析，得出相關(guān)數(shù)據(jù)，然后據(jù)此評(píng)價(jià)設(shè)備配置可靠性程度，分析出系統(tǒng)當(dāng)中的隱患所在以及需要加強(qiáng)的環(huán)節(jié)，從而為綜采工作面配套方案的設(shè)置提供支持，保證其最優(yōu)[3]。

2　對(duì)設(shè)備可靠性觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和分析

首先對(duì)工作面設(shè)備及生產(chǎn)系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行介紹，具體見(jiàn)圖1。

圖1　工作面設(shè)備及生產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成圖

2.1　對(duì)工作面開(kāi)機(jī)率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

筆者根據(jù)白山煤礦7月31日至8月31日之間，試驗(yàn)綜采工作面相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，結(jié)果顯示，觀測(cè)期間工作面日開(kāi)機(jī)率的分布情況如圖2所示，對(duì)工作面日平均開(kāi)機(jī)率進(jìn)行計(jì)算，數(shù)值為70.4%，為了便于研究，可以將其分為兩個(gè)階段，第一階段為工作面推進(jìn)245.6 m，這一階段的平均開(kāi)機(jī)率通過(guò)計(jì)算為64.4%，將其定義為設(shè)備磨合階段。第二階段在劃分時(shí)，工作面推進(jìn)屬于區(qū)間值，為245.6～398.5 m，通過(guò)計(jì)算得出該階段的平均開(kāi)機(jī)率為81.5%，這一階段的工作面設(shè)備處于正常生產(chǎn)能力狀態(tài)[4]。

圖2　試驗(yàn)工作面日開(kāi)機(jī)率分布圖

2.2　工作面系統(tǒng)單元故障原因分析

在具體分析過(guò)程中，要根據(jù)系統(tǒng)可靠性理論來(lái)進(jìn)行相關(guān)結(jié)論的支撐，首先要將試驗(yàn)工作面生產(chǎn)系統(tǒng)劃分為7個(gè)基本單元，分別是外部運(yùn)輸系統(tǒng)單元、內(nèi)部運(yùn)輸系統(tǒng)單元、液壓支架單元、采煤機(jī)單元、供電系統(tǒng)單元、大塊引起的運(yùn)輸故障單元。除此以外，還要根據(jù)具體情況，增設(shè)其他單元。

假設(shè)每天有三個(gè)班，每個(gè)班工作的時(shí)間為6 h，總計(jì)為1 080 min，這是其總生產(chǎn)時(shí)間，通過(guò)對(duì)52 d觀測(cè)數(shù)據(jù)的整理和統(tǒng)計(jì)，得出系統(tǒng)各單元故障時(shí)間的比例，其中外運(yùn)系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，占比為34.1%，平均每班影響時(shí)間在32.07 min左右，內(nèi)運(yùn)系統(tǒng)故障時(shí)間占比為30.8%，平均每班影響時(shí)間為28.91 min。具體見(jiàn)表1。

表1　試驗(yàn)工作面各生產(chǎn)系統(tǒng)單元故障統(tǒng)計(jì)結(jié)果

進(jìn)行總結(jié)性分析：其一，內(nèi)運(yùn)系統(tǒng)在初期采集階段，主要的影響因素為順槽坡度，當(dāng)將順槽皮帶的托輪改為托板時(shí)，皮帶摩擦力增加，故障時(shí)間縮短；其二，主要影響外運(yùn)系統(tǒng)因素是占外運(yùn)系統(tǒng)比例較大的東膠皮帶，投入使用后，外運(yùn)系統(tǒng)穩(wěn)定性增強(qiáng)；其三，主要影響支架因素是平衡千斤頂漏液，當(dāng)更換電液控制閥和截止閥之后，有所改變；其四，采煤機(jī)的使用效果與其性能和技術(shù)含量有關(guān)，高科技設(shè)備安全性更強(qiáng)；其五，供電系統(tǒng)的高開(kāi)、變電所跳閘、工作面發(fā)生閉鎖等會(huì)造成一定的影響，但影響較小；其六，影響大塊煤因素是超前支撐壓力上升，煤體受到壓縮出現(xiàn)裂隙，在推進(jìn)時(shí)，片幫增加，大塊尺寸增加，導(dǎo)致故障時(shí)間增加；其七，瓦斯故障是由于探頭淺脫和顯示出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)引發(fā)故障時(shí)間增加[5]。

3　結(jié)語(yǔ)

煤礦行業(yè)必須要重視開(kāi)采過(guò)程的安全、質(zhì)量和效率，對(duì)于綜采工作面配套設(shè)備的可靠性進(jìn)行客觀分析、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，判斷其實(shí)際狀態(tài)，防患于未然。除此以外，還要在管理制度和技術(shù)方面進(jìn)行調(diào)整，結(jié)合礦區(qū)實(shí)際特點(diǎn)、相關(guān)工藝以及設(shè)備管理等方面的內(nèi)容，使用高科技產(chǎn)品，保證綜采工作面擁有最優(yōu)化的配套設(shè)備。

[1]郝全明，祁偉，程志明.綜采工作面配套設(shè)備的可靠性分析[J].西部探礦工程，2012，24（11）：141-144.

[2]郝長(zhǎng)勝，程志明，李銘，等.大采高綜采工作面生產(chǎn)設(shè)備的可靠性分析[J].西部探礦工程，2012，24（5）：98-100.

[3]渠志霞.綜采設(shè)備選型與工作面設(shè)備尺寸配套研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2015（8）：56-57.

[4]曹稔.煤礦綜采工作面設(shè)備適應(yīng)性分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（21）：101.

[5]劉中海，李巖松，王啟佳.綜采成套設(shè)備的配套原則分析[J].煤礦機(jī)械，2012，33（8）：99-101.