關于召開 2024 山西省煤炭學會煤礦智能化委員會年會暨千人智庫科創(chuàng)服務站工作會的通知

隨著現(xiàn)代化煤礦建設的不斷深入，我國絕大部分國有煤礦都在創(chuàng)建數(shù)字化、信息化礦井，以實現(xiàn)煤礦的本質安全。但是，礦井運輸提升設備的安全管理仍停留于傳統(tǒng)管理階段，與現(xiàn)代化煤礦管理相比顯得格格不入，迫切需要應用先進的現(xiàn)代化管理手段徹底改變這一落后現(xiàn)象。

一、現(xiàn)代煤礦提升運輸設備急需先進的檢測技術

提升運輸設備在煤礦生產(chǎn)中起著十分重要的作用。作業(yè)人員、原煤、物料等的運輸提升都由其完成。在提升運輸過程中，鋼絲繩維系著職工的生命安危，直接關系到設備、財產(chǎn)安全是礦井“咽喉”。因此，提升鋼絲繩是煤礦機電設備管理的重點和難點。

在大同煤礦集團公司，盡管提升鋼絲繩的安全運行一直備受關注，但由于缺少可靠的檢測手段，長期以來，大同煤礦集團公司仍沿用人工外觀檢驗方法和定期換繩措施保證提升鋼絲繩的安全運行。這種落后且不可靠的方法，使提升鋼絲繩的使用管理始終存在以下幾方面問題。

1、不安全。據(jù)《中國煤礦事故暨專家點評集》統(tǒng)計，截止到1995年，全國煤礦運輸提升事故死亡19871人，占煤礦死亡總人數(shù)的15.06%，僅次于頂板和瓦斯事故，是煤炭系統(tǒng)第三大災難事故。鋼絲繩由此成為煤礦企業(yè)給類運輸提升設備當中的高度危險構件。

2、不經(jīng)濟。為避免鋼絲繩事故，各鋼絲繩使用企業(yè)普遍采用定期更換的措施。這種到期一律更換新繩的做法導致了鋼絲繩用繩成本的提高。日本有統(tǒng)計結果表明：被強制更換的鋼絲繩，有一半以上的強度為新繩強度的90%以上，還有不少超過100%，即還處在磨合期。而美國的調查結果：約70%被強制更換的鋼絲繩只有很小或沒有強度損失。

3、效率低。人工檢查效率低下，浪費了大量的生產(chǎn)時間。以煤炭開采為例，按照《煤礦安全生產(chǎn)規(guī)程》的要求，每班需對鋼絲繩檢查一次，每次檢查約1h，一年浪費330h以上寶貴的生產(chǎn)時間，按照年產(chǎn)100萬/t的生產(chǎn)能力，每小時提煤200t，330h少提煤66000t，若按500元/t的煤價，經(jīng)濟效益損失每年將達3300萬元。

4、不可靠。人工檢測只能部分檢出鋼絲繩外部較明顯的損傷，而對鋼絲繩內部的磨損、銹蝕、斷絲，尤其是疲勞等損傷則根本無法檢測，因而許多重大事故隱患根本無法實現(xiàn)。

5、危害大。鋼絲繩一旦發(fā)生斷繩事故，必然導致重大危害，鋼絲繩事故造成的設備、礦井修復、停產(chǎn)整頓，間接損失巨大；如事故造成人員傷亡，對遇難者家庭的傷害將是無法用經(jīng)濟方式衡量和彌補。

為改變被動的鋼絲繩使用管理現(xiàn)狀，大同煤礦集團公司與其它煤礦企業(yè)一樣，迫切需要改變落后的鋼絲繩使用管理現(xiàn)狀，一直在積極尋求可靠的鋼絲繩無損檢測設備，希望能借助先進、可靠的檢測技術手段，用以提高運輸提升設備的安全管理水平。

二、TCK便攜式無損探傷儀改善鋼絲繩管理狀況

在對提升鋼絲繩安全監(jiān)管探討中，大同煤礦集團公司機電管理部門對鋼絲繩檢測技術進行較深入的調研分析，基本了解和掌握了該類技術的成果和未來發(fā)展趨勢。

在過去的100年里，鋼絲繩無損檢測領域基本是強磁檢測技術一枝獨秀。強磁檢測技術雖然在一定程度上解決了鋼絲繩部分損傷的檢測問題，但由于其不是定量分析損傷結果，不能判斷鋼絲繩剩余承載能力、安全系數(shù)和使用壽命等關鍵技術問題，因此很難被客戶所接受。強磁探傷儀主要缺陷是，存在熱不穩(wěn)定性，檢測重復率和檢測結果一致性都比較差，檢測受速度影響大。強磁檢測產(chǎn)品的笨重和檢測結果難以解讀也是非常大地問題。；例如，用于檢測直徑為30mm鋼絲繩的設備就重達20kg，且只有經(jīng)驗豐富的技術人員能夠解讀檢測結果。

21世紀初，弱磁檢測技術及其檢測產(chǎn)品的出現(xiàn)，改寫了鋼絲繩的檢測領域只有有強磁無損檢測技術的歷史。 TCK鋼絲繩無損探傷儀，基于空間磁場矢量合成原理、采用弱磁檢測方法、使用“竇氏元件”高靈敏度傳感器，結合應用了數(shù)字集成化技術。該儀器不僅可以準確定量檢測鋼絲繩內外部各種損傷，正確評估鋼絲繩使用壽命，而且能在隨機的液晶顯示屏即時顯示檢測結果。通過現(xiàn)場使用驗證，TCK無損探傷儀對鋼絲繩損傷的定量檢測結果可信可靠，且直觀、明確，對鋼絲繩承載能力的評估正確客觀，滿足了煤礦對鋼絲繩安全定量管理的需求。適合于工況現(xiàn)場。儀器重量輕（1.8kg）、操作簡單方便，更有利于在煤礦普及和推廣使用。

2006年5月，隨著TCK便攜式無損探傷儀的投入使用，大同煤礦集團公司提升鋼絲繩安全監(jiān)管邁上了新臺階。采用TCK鋼絲繩無損探傷儀，一是改變了提升鋼絲繩只能人工檢測的落后管理現(xiàn)狀；二是可以及時發(fā)現(xiàn)鋼絲繩內外部各種損傷，尤其是疲勞損傷等事故隱患，做到有效預防鋼絲繩事故；三是科學、準確評估鋼絲繩剩余承載能力、安全系數(shù)和使用壽命，為科學用繩，降低用繩成本提供了可靠依據(jù)。從管理意義上說，TCK鋼絲繩無損探傷儀為大同煤礦集團公司的提升鋼絲繩安全管理提供了可靠的高科技保障。

三、創(chuàng)建提升鋼絲繩安全監(jiān)管新模式

提升鋼絲繩運行安全向來都是礦用提升機安全管理的難點。礦井提升作業(yè)工況惡劣、復雜，鋼絲繩因長期遭受到地下水、酸堿腐蝕物或氣體等的侵蝕，易出現(xiàn)腐蝕性損傷；在提升運行中，鋼絲繩始終遭受擠壓、拉伸、彎曲、拉壓等各種應力集中持續(xù)作用，產(chǎn)生疲勞；生產(chǎn)作業(yè)中，因人的不當操作造成鋼絲繩受到意外損傷或創(chuàng)傷。還有其它如鋼絲繩制造、運輸、倉儲等環(huán)節(jié)也會使其受到損傷。這些損傷隨時都有可能造成鋼絲繩事故。

要解決上述安全管理難點，杜絕事故隱患，無疑必須應用先進的檢測手段。大同煤礦集團公司共有主、副礦井52對，生產(chǎn)負荷大，運輸提升的安全顯得尤為重要。為保證提升鋼絲繩運行安全，在2006年引進了TCK便攜式無損探傷儀后，確實使提升鋼絲繩的檢測效率和安全管理水平得到很大的提高，在提升設備安全管理上前進了一大步。但在設備的使用實踐中，仍感到便攜式探傷儀還未能安全消除人為因素對設備本質安全的影響。況且，礦井工況復雜，出于安全考慮，有些提升鋼絲繩是檢測人員持儀器無法檢測的。所以，要徹底解決礦井提升鋼絲繩安全監(jiān)管難題，還需進一步創(chuàng)新管理模式，而最佳方案是實現(xiàn)鋼絲繩的在線實時連續(xù)檢測。

為探索鋼絲繩在線自動檢測的先進管理模式，大同煤礦集團公司曾做出過一定的努力。然而，由于傳統(tǒng)強磁檢測技術缺乏突破，一直無法克服通過性差得弊端而無法實施在線實時檢測，所以，長期以來在線實時檢測只能是一種愿望。直到弱磁檢測技術出現(xiàn)，鋼絲繩在線實時檢測真正得以變成現(xiàn)實。這是因為弱磁檢測采用的傳感器靈敏度高，比霍爾元件精細數(shù)萬倍，所以即使體側體與被側物體之間的間距達30mm。仍然可以準確拾取信號，實現(xiàn)寬距非接觸檢測。這一技術上的重大突破，也決定了目前只有弱磁檢測技術可以實現(xiàn)真正意義上的鋼絲繩在線實時自動檢測。擁有弱磁檢測技術的TCK公司經(jīng)過一年多時間的開發(fā)，成功研制了TCK鋼絲繩在線實時自動檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用獨創(chuàng)的弱磁檢測核心技術，根據(jù)重大運輸提升設備的安全運行需要，通過定制化配備的模式組合的檢測裝置、聲光預警裝置、終端主控裝置，在線實時自動對鋼絲繩的斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等內外部損傷進行定性、定量、定位檢測，同時自動綜合分析各類損傷信息、存儲和記錄檢測結果，打印檢測報告，有效消除了人工檢測的種種弊端。

2009年，大同煤礦集團公司在21對主力礦井裝備了TCK鋼絲繩在線實時自動檢測系統(tǒng)，分別用于單繩纏繞、四繩落地摩擦、六繩落地摩擦提升機鋼絲繩在線檢測。

四、結語

隨著TCK鋼絲繩在線實時自動檢測系統(tǒng)的安裝使用，一個全新的鋼絲繩安全監(jiān)管模式在大同煤礦集團公司得以創(chuàng)建。采用了TCK鋼絲繩在線實時自動檢測系統(tǒng)，這些礦井的提升鋼絲繩運行便始終處在了安全受控的檢測狀態(tài)，從根本上杜絕了事故隱患，確保了安全；由于在正常生產(chǎn)的同時就能完成檢測，所以使生產(chǎn)、檢測合二為一，既增加了有效作業(yè)時間、提高了產(chǎn)能，還大幅降低了專門用于鋼絲繩檢測的空轉能耗。同時，使用該系統(tǒng)還可以科學延長鋼絲繩使用壽命，節(jié)約換繩時間，降低用繩成本?？傊@一先進的鋼絲繩在線實時自動檢測系統(tǒng)的使用，徹底改變了大同煤礦集團公司提升機鋼絲繩安全管理的的落后現(xiàn)狀，為大同煤礦集團公司解決了“隱患、消費、低效”同在的三大矛盾，實現(xiàn)了“安全、節(jié)約、高效”三重管理目標。

應用TCK鋼絲繩在線實時自動檢測系統(tǒng)創(chuàng)新提升鋼絲繩安全監(jiān)管模式，使大同煤礦集團公司的運輸提升設備管理步入了數(shù)字化、智能化、自動化，圓滿實現(xiàn)了與大同煤礦集團公司各方面現(xiàn)代化管理的有效接軌。

參考文獻

1《礦用鋼絲繩的檢測及事故案例分析》，（1999年，煤炭工業(yè)出版社）

2《鋼絲繩（纜）在線無損定量方法和判定規(guī)則》。MT/T970-2005