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1、近距离煤层工作面综采设备系统可靠性分析 郭志雄 山西阳城阳泰集团有限责任公司 摘 要： 由于近距离煤层开采工作面超前支承压力对煤壁压酥作用不大, 导致采煤机组截煤、破煤困难, 机电事故较多。因此, 通过综采设备系统可靠性指标的定位与计算法则手段对 8423 工作面综采设备系统的故障测定, 找出并分析主要故障因素, 对相临的 8425 工作面进行改进, 以提高采煤系统的可靠性。关键词： 近距离煤层开采; 综采设备; 系统可靠性; 作者简介：郭志雄 (1966) , 男, 毕业于大同大学采矿工程专业, 本科, 工程师, 就职于山西阳城阳泰集团有限责任公司, 从事煤矿机械管理、煤矿安全生产技术研究工
2、作。收稿日期：2017-10-25Reliability Analysis of Fully Mechanized Mining Equipment System in Working Face of Close Distance Coal SeamGuo Zhixiong Yangtai Group Co., Ltd.; Abstract： Because of close distance coal seam mining face abutment pressure of coal wall pressure crisp little effect, resulting in the c
3、oal machine cutting coal, coal breaking difficulties, electrical accidents more. So by measuring fault location reliability indicators of mining equipment system and calculation method for 8423 law of fully mechanized mining equipment system, this paper find outs and analyzes the main fault the fact
4、ors, the working face of 8425 adjacent improvements, greatly improving the reliability of the mining system.Keyword： close distance coal seam mining; fully mechanized mining equipment; system reliability; Received： 2017-10-251 综采设备系统可靠性指标的定位与计算法则在进行近距离煤层开采工作的时候, 往往会形成一个独立的、串联的、可以被自动修复的系统, 系统是由一个采煤班和
5、 n 个不同的环节构成, 并且在对系统进行衡量的时候, 有多项参数指标, 其中 Ai表示系统可靠性指标, M s表示系统平均寿命, R s表示系统平均修复时间, i 表示不同的环节 (i=1, 2, 3, , n) , 并且, 在近距离煤层采煤工艺系统当中, 不同环节之间的时间分布也不尽相同, 呈现出分布函数的规律, 设在每一个组成环节中, 设备的运行时间为 Ti, 每个环节运行时间的指数参数为 ai、b i, 系统发生故障后, 故障的持续时间为 ti, 系统开始工作的时间为 t, 那么, 可有每个环节运行时间的分布函数如式 (1) 所示, 系统发生故障后, 故障的持续时间的分布函数如式 (2
6、) 所示。如果出现的任何一个环节都正常工作, 那么整个系统就都处于正常的状态当中, 一旦某一个环节出现故障, 采煤机便会终止采煤状态, 整个系统处于障碍当中, 在这期间, 所有环节都是停止运行的状态, 找到故障环节点, 修复故障环节点后整个的系统的所有环节才开始重新恢复正常运转, 及近距离煤层工作面开始出煤。采煤机在整个采煤工艺系统当中, 每一个采煤环节都可以看做是相互独立事件, 并且, 系统在正常状态与故障状态之间的转化具有不可预知性。通过以上的分析, 我们可以得知一个完整的近距离煤层采煤工艺系统可以用齐次马尔科夫链来进行描述, 状态空间可以表示为:因此, 可得出, 在近距离煤层采煤工艺系统
7、可靠性计算当中, 系统可靠性指标公式为式 (5) , 系统平均寿命公式为式 (6) , 系统平均修复时间公式为式 (7) :2 测定及分析近距离煤层工作面 1 故障因素在对近距离煤层采煤工艺系统工作面 1 进行考察的时候, 根据实际考察数据 (故障时间小于 1 h 不计) , 得出如下页表 1 所示的各个环节运行故障时间统计以及如下页表 2 所示各个环节的停工延误图。通过对表 1、表 2 进行详细的分析, 可以得出工作面 1 近距离煤层采煤工艺系统中综采设备系统可靠性的主要因素为顶板环节, 工作面输送环节以及工作面液压支架环节, 从整体来看, 事故的影响占据整个事故时间的 65.93%2。3
8、测定及分析近距离煤层工作面 2 故障因素工作面 1 为为近距离煤层采煤工艺系统中的首采工作面, 工作面 2 是开采结束之后与它相邻的另外一个工作面。两者之间井下的地质条件以及开采的技术条件需求大致相同。所以在进行系统故障因素查找的时候, 能够通过对比两者之间的不同来对技术进行相应的改进, 巷道支护参数等等都是可以被改进的内容。由于在工作面 1 当中, 通过应用漏顶填充技术以及超前的加固技术3, 顶板的事故原因可以得到很好的解决, 在工作面 2 当中的表格里就删掉了顶板这一个变量。工作面 2 当中的综采设备系统不同环节之间运行时间和故障时间具体如表 3 所示, 误工时间如表 4 所示。表 1 工
9、作面 1 各个环节运行故障时间统计表 下载原表 表 2 工作面 1 各个环节的停工延误图 下载原表 从表 3 表示对比分析得出, 在工作面 1 当中, 影响设备可靠性的主要因素为液压支架, 顶板和工作面输送机。而改进后的工作面 2 影响综采设备可靠性的主要因素为工作面输送机, 破碎机以及采煤机这三个环节。由于故障时间被大幅度减少, 总体来说表现非常不错。表 3 工作面 2 各个环节运行故障时间统计表 下载原表 表 4 工作面 2 各个环节的停工延误图 下载原表 4 比较不同类型综采设备系统可靠性与效率指标4.1 近距离煤层采煤工艺系统可靠性指标比较根据表 1, 2, 3 中的数据可以得知, 不
10、论是进行理论研究还是进行工业性实验, 在对工作面 1 进行改进的时候, 只要采取合理有效的手段。就能将整个设备系统的有效率提高 4.32%, 并且在此基础上, 延长系统的平均使用寿命 2 615.7 min, 从某种程度上来说, 这对于采煤系统的可靠性有了强有力的支持。4.2 近距离煤层采煤工艺系统效率指标比较在对近距离煤层采煤工艺系统中开采技术进行研究时, 工作面 2 的经济效果是明显高于工作面 1 的, 并且保证了近距离煤层综采工作面能够安全、高效地进行下去。5 结语将不同的近距离煤层工作面综采设备不同的影响参数做成表格, 进而将两者对比, 改进后的工作面无论是故障影响时间还是整体性能, 都有较大的提升幅度。以此类推, 就能够找到相关类型当中主要的故障因素, 在一定程度上提高采煤系统的可靠性。参考文献1李超, 张志发, 廖宇.近距离煤层大采高工作面设备选型J.煤矿安全, 2015, 46 (7) :222-224. 2张豫龙, 刘新华.国投塔山矿近距特厚煤层综放工作面设备选型与配套关键技术J.煤矿开采, 2016, 21 (3) :52-54;142. 3付净, 年军.近距离厚煤层综采工作面安全开采技术研究J.中国煤炭, 2016, 42 (7) :40-43.
