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论文题目  《现代矿井提升机钢丝绳安全监管模式探讨》                                        

申报学科组                   学科组代码                    

作者姓名  王天中   职称  工程师      年龄    37           

工作单位（详细）同煤集团机电管理处    职务  副科长          

通讯地址 山西大同矿区新四区机电处     邮编     037003       

联系电话  0352-7825414        18903427857                 

推荐单位  同煤集团科协                               

                                    2011 年 12 月 19日

现代矿井提升机钢丝绳安全监管模式探讨

王天中

               （大同煤矿集团公司，山西 大同 037000）

摘要：结合生产实际，指出了提升钢丝绳传统检验方法弊端，从现代化煤矿建设的观点出发，阐述应用弱磁检测技术手段监控钢丝绳安全的必要性和可靠性，对提升钢丝绳安全监管的现代化模式进行有益探索实践

关键词：提升钢丝绳安全检测；弱磁检测技术；钢丝绳在线自动检测；钢丝绳安全监管模式

中图分类号：TD532  文献标志码：B  文章表编号：1003-496X（2011）01-0148-02

随着现代化煤矿建设的不断深入，我国绝大部分国有煤矿都在创建数字化、信息化矿井，以实现煤矿的本质安全。但是，矿井运输提升设备的安全管理仍停留于传统管理阶段，与现代化煤矿管理相比显得格格不入，迫切需要应用先进的现代化管理手段彻底改变这一落后现象。

一、现代煤矿提升运输设备急需先进的检测技术

提升运输设备在煤矿生产中起着十分重要的作用。作业人员、原煤、物料等的运输提升都由其完成。在提升运输过程中，钢丝绳维系着职工的生命安危，直接关系到设备、财产安全是矿井“咽喉”。因此，提升钢丝绳是煤矿机电设备管理的重点和难点。

在大同煤矿集团公司，尽管提升钢丝绳的安全运行一直备受关注，但由于缺少可靠的检测手段，长期以来，大同煤矿集团公司仍沿用人工外观检验方法和定期换绳措施保证提升钢丝绳的安全运行。这种落后且不可靠的方法，使提升钢丝绳的使用管理始终存在以下几方面问题。

1、不安全。据《中国煤矿事故暨专家点评集》统计，截止到1995年，全国煤矿运输提升事故死亡19871人，占煤矿死亡总人数的15.06%，仅次于顶板和瓦斯事故，是煤炭系统第三大灾难事故。钢丝绳由此成为煤矿企业给类运输提升设备当中的高度危险构件。

2、不经济。为避免钢丝绳事故，各钢丝绳使用企业普遍采用定期更换的措施。这种到期一律更换新绳的做法导致了钢丝绳用绳成本的提高。日本有统计结果表明：被强制更换的钢丝绳，有一半以上的强度为新绳强度的90%以上，还有不少超过100%，即还处在磨合期。而美国的调查结果：约70%被强制更换的钢丝绳只有很小或没有强度损失。

3、效率低。人工检查效率低下，浪费了大量的生产时间。以煤炭开采为例，按照《煤矿安全生产规程》的要求，每班需对钢丝绳检查一次，每次检查约1h，一年浪费330h以上宝贵的生产时间，按照年产100万/t的生产能力，每小时提煤200t，330h少提煤66000t，若按500元/t的煤价，经济效益损失每年将达3300万元。

4、不可靠。人工检测只能部分检出钢丝绳外部较明显的损伤，而对钢丝绳内部的磨损、锈蚀、断丝，尤其是疲劳等损伤则根本无法检测，因而许多重大事故隐患根本无法实现。

5、危害大。钢丝绳一旦发生断绳事故，必然导致重大危害，钢丝绳事故造成的设备、矿井修复、停产整顿，间接损失巨大；如事故造成人员伤亡，对遇难者家庭的伤害将是无法用经济方式衡量和弥补。

为改变被动的钢丝绳使用管理现状，大同煤矿集团公司与其它煤矿企业一样，迫切需要改变落后的钢丝绳使用管理现状，一直在积极寻求可靠的钢丝绳无损检测设备，希望能借助先进、可靠的检测技术手段，用以提高运输提升设备的安全管理水平。

二、TCK便携式无损探伤仪改善钢丝绳管理状况

在对提升钢丝绳安全监管探讨中，大同煤矿集团公司机电管理部门对钢丝绳检测技术进行较深入的调研分析，基本了解和掌握了该类技术的成果和未来发展趋势。

在过去的100年里，钢丝绳无损检测领域基本是强磁检测技术一枝独秀。强磁检测技术虽然在一定程度上解决了钢丝绳部分损伤的检测问题，但由于其不是定量分析损伤结果，不能判断钢丝绳剩余承载能力、安全系数和使用寿命等关键技术问题，因此很难被客户所接受。强磁探伤仪主要缺陷是，存在热不稳定性，检测重复率和检测结果一致性都比较差，检测受速度影响大。强磁检测产品的笨重和检测结果难以解读也是非常大地问题。；例如，用于检测直径为30mm钢丝绳的设备就重达20kg，且只有经验丰富的技术人员能够解读检测结果。

21世纪初，弱磁检测技术及其检测产品的出现，改写了钢丝绳的检测领域只有有强磁无损检测技术的历史。 TCK钢丝绳无损探伤仪，基于空间磁场矢量合成原理、采用弱磁检测方法、使用“窦氏元件”高灵敏度传感器，结合应用了数字集成化技术。该仪器不仅可以准确定量检测钢丝绳内外部各种损伤，正确评估钢丝绳使用寿命，而且能在随机的液晶显示屏即时显示检测结果。通过现场使用验证，TCK无损探伤仪对钢丝绳损伤的定量检测结果可信可靠，且直观、明确，对钢丝绳承载能力的评估正确客观，满足了煤矿对钢丝绳安全定量管理的需求。适合于工况现场。仪器重量轻（1.8kg）、操作简单方便，更有利于在煤矿普及和推广使用。

2006年5月，随着TCK便携式无损探伤仪的投入使用，大同煤矿集团公司提升钢丝绳安全监管迈上了新台阶。采用TCK钢丝绳无损探伤仪，一是改变了提升钢丝绳只能人工检测的落后管理现状；二是可以及时发现钢丝绳内外部各种损伤，尤其是疲劳损伤等事故隐患，做到有效预防钢丝绳事故；三是科学、准确评估钢丝绳剩余承载能力、安全系数和使用寿命，为科学用绳，降低用绳成本提供了可靠依据。从管理意义上说，TCK钢丝绳无损探伤仪为大同煤矿集团公司的提升钢丝绳安全管理提供了可靠的高科技保障。

三、创建提升钢丝绳安全监管新模式

提升钢丝绳运行安全向来都是矿用提升机安全管理的难点。矿井提升作业工况恶劣、复杂，钢丝绳因长期遭受到地下水、酸碱腐蚀物或气体等的侵蚀，易出现腐蚀性损伤；在提升运行中，钢丝绳始终遭受挤压、拉伸、弯曲、拉压等各种应力集中持续作用，产生疲劳；生产作业中，因人的不当操作造成钢丝绳受到意外损伤或创伤。还有其它如钢丝绳制造、运输、仓储等环节也会使其受到损伤。这些损伤随时都有可能造成钢丝绳事故。

要解决上述安全管理难点，杜绝事故隐患，无疑必须应用先进的检测手段。大同煤矿集团公司共有主、副矿井52对，生产负荷大，运输提升的安全显得尤为重要。为保证提升钢丝绳运行安全，在2006年引进了TCK便携式无损探伤仪后，确实使提升钢丝绳的检测效率和安全管理水平得到很大的提高，在提升设备安全管理上前进了一大步。但在设备的使用实践中，仍感到便携式探伤仪还未能安全消除人为因素对设备本质安全的影响。况且，矿井工况复杂，出于安全考虑，有些提升钢丝绳是检测人员持仪器无法检测的。所以，要彻底解决矿井提升钢丝绳安全监管难题，还需进一步创新管理模式，而最佳方案是实现钢丝绳的在线实时连续检测。

为探索钢丝绳在线自动检测的先进管理模式，大同煤矿集团公司曾做出过一定的努力。然而，由于传统强磁检测技术缺乏突破，一直无法克服通过性差得弊端而无法实施在线实时检测，所以，长期以来在线实时检测只能是一种愿望。直到弱磁检测技术出现，钢丝绳在线实时检测真正得以变成现实。这是因为弱磁检测采用的传感器灵敏度高，比霍尔元件精细数万倍，所以即使体侧体与被侧物体之间的间距达30mm。仍然可以准确拾取信号，实现宽距非接触检测。这一技术上的重大突破，也决定了目前只有弱磁检测技术可以实现真正意义上的钢丝绳在线实时自动检测。拥有弱磁检测技术的TCK公司经过一年多时间的开发，成功研制了TCK钢丝绳在线实时自动检测系统。该系统采用独创的弱磁检测核心技术，根据重大运输提升设备的安全运行需要，通过定制化配备的模式组合的检测装置、声光预警装置、终端主控装置，在线实时自动对钢丝绳的断丝、磨损、锈蚀、疲劳等内外部损伤进行定性、定量、定位检测，同时自动综合分析各类损伤信息、存储和记录检测结果，打印检测报告，有效消除了人工检测的种种弊端。

2009年，大同煤矿集团公司在21对主力矿井装备了TCK钢丝绳在线实时自动检测系统，分别用于单绳缠绕、四绳落地摩擦、六绳落地摩擦提升机钢丝绳在线检测。

四、结语

随着TCK钢丝绳在线实时自动检测系统的安装使用，一个全新的钢丝绳安全监管模式在大同煤矿集团公司得以创建。采用了TCK钢丝绳在线实时自动检测系统，这些矿井的提升钢丝绳运行便始终处在了安全受控的检测状态，从根本上杜绝了事故隐患，确保了安全；由于在正常生产的同时就能完成检测，所以使生产、检测合二为一，既增加了有效作业时间、提高了产能，还大幅降低了专门用于钢丝绳检测的空转能耗。同时，使用该系统还可以科学延长钢丝绳使用寿命，节约换绳时间，降低用绳成本。总之，这一先进的钢丝绳在线实时自动检测系统的使用，彻底改变了大同煤矿集团公司提升机钢丝绳安全管理的的落后现状，为大同煤矿集团公司解决了“隐患、消费、低效”同在的三大矛盾，实现了“安全、节约、高效”三重管理目标。

应用TCK钢丝绳在线实时自动检测系统创新提升钢丝绳安全监管模式，使大同煤矿集团公司的运输提升设备管理步入了数字化、智能化、自动化，圆满实现了与大同煤矿集团公司各方面现代化管理的有效接轨。

参考文献

1《矿用钢丝绳的检测及事故案例分析》，（1999年，煤炭工业出版社）

2《钢丝绳（缆）在线无损定量方法和判定规则》。MT/T970-2005