翟振华

（阳泉煤业集团和顺新大地煤业有限公司，山西 阳泉 045000）

引言

目前，我国综合机械化开采工艺已经取得较大的发展，综采工作面的单产也有了很大的突破，很多高产矿井设一个综采队，布置一个综采工作面就可达产。综采工作面单产产量直接影响着矿井的经济效益。然而综采工作面单产产量是一个多因素共同作用的复杂工程系统，除受本身矿井水文、地质条件等因素外，综采机电设备以及管理等因素对单产产量的也有很大影响［1］。

根据综采队单产产量多因素定性分析与定量分析相结合、多目标决策的特征，本文采用AHP模型，层次结构分析法对影响综采工作面单产影响因素进行分析，验证了综采设备各项性能指标，采煤机截割能力、液压支架移架速度是影响工作面单产产量的主要因素。之后，从机电事故的安全防范以及机电设备集约化管理两个方面，分析了现代化矿井过程中，加强机电设备安全防范和实现机电设备集约化管理的途径。

1 机电设备对综采产量的影响分析

1.1 影响因素

AHP首先是将确定影响目标的各因素，各因素应该具有全面性、细化性的特点。然后是构造层次模型，将之前得到的各因素按层级进行归类。其次，构造比较矩阵，按照各个因素的重要性，进行比较。之后，构造检验矩阵对比较矩阵进行一次性检验，检验合格后，确定最底层因素的相对权重。最后，通过确定的最底层因素的权重，通过计算得到判断矩阵［2－5］。

综采工作面单产影响因素分析，主要从开采机械设备、水文地质结构参数、工作面管理状况等方面来确定评价对象因素。分层后各层指标如下：开采机械设备：采煤机截割（牵引）能力、液压支架移架速度、输送机输送能力；水文地质结构：工作面采高、工作面倾角、工作面长度、煤层硬度、煤层厚度；工作面管理状况：各工序的配合、人员分配、人员操作熟练程度；其他因素：设备故障、煤壁片帮、顶板冒落［6］。

1.2 构造层次模型

建立分层次的综采工作面单产影响程度模型，该框架图共分为3个层，如下页图1所示。

1.3 模型结果

经层次分析模型运算，确定了各因素对工作面单产权重的大小（见表1）。

表1 因素权重排序表

图1 框架图

通过表1可以看出，在井下综采工作面开采过程中，采煤机截割能力、液压支架移架速度对综采工作面单产的影响较大。

采煤机截割能力、液压支架移架速度以及输送机输送能力是制约综采工作面单产的主要因素，对综采面单产影响权重超过50%。提高开机率和液压支架移架速度可以在很大程度上提高综采工作面单产产量。可见，当前以综采装备为代表的机电设备升级对提高煤矿生产效率有着极其重要的作用。

2 机电事故的安全防范

机电事故是指机电设备运输、设备运转过程中以及输电网、架空线发生的触电事故，是多发的一类。2005～2010年在煤矿顶板、瓦斯、水灾、运输、机电、爆破事故中，机电设备死亡人数占总人数的13.7%，占第5位［7］。其中机电设备事故中，又以机电设备引发的瓦斯爆炸事故最为严重。

1）瓦斯爆炸三因素。瓦斯爆炸必备的三个条件，瓦斯浓度（5%～16%）、引爆温度（650～750 ℃）、必要的氧气含量。在采掘工作空间，氧气作为工人呼吸必备的一个条件存在，因此，控制防止瓦斯爆炸就是控制其他两个条件，井下高温热源与瓦斯浓度。

如果采煤工作面、掘进工作面有微风，以及高瓦斯矿井尾巷瓦斯容易积聚，机电设备线路绝缘层老化较易引发瓦斯爆炸事故。另外，在高瓦斯矿井，需要采取区域防突措施，井下铺设的瓦斯抽采管路就是一个瓦斯通道、瓦斯容库。如果瓦斯抽放管路密闭不严，有瓦斯泄漏，而附近又有机电设备局部发热或是电源线路短路，就容易引发爆炸。

2）案例分析。较为典型的一起由机电设备引发的瓦斯爆炸事故是2009年2月22日2时20分山西焦煤集团西山煤电公司屯兰矿发生的特别重大瓦斯爆炸事故。事故共造成78人死亡，114人受伤（其中重伤5人）的严重后果，直接经济损失达到2 386.94万元。

12304工作面采用皮带巷与轨道巷进风，尾巷回风，即“二进一回”的通风方式。事故发生时，1号联络巷处有两部2×30kw 局部通风机和4台风机，向工作面尾巷14 号联络巷密闭施工点供风。在1号联络巷靠尾巷侧约6m 处设一料石密闭墙，密闭墙上设有一个调节风窗（如图2所示）。

图2 工作面1号联络巷位置

事故调查组经分析认定，事故发生的直接原因：1号联络巷处于微风或无风状态，造成瓦斯局部瓦斯积聚并达到了爆炸浓度，位于联络巷内的背风侧的风机开关失爆产生火花引爆瓦斯。随后局部的爆炸破坏了瓦斯抽放管路，导致管路内瓦斯参与爆炸并沿瓦斯抽放管路传爆。

经现场勘查发现，12403工作面1号联络巷内的风机开关负荷接线腔接线柱有明显放电和过火痕迹，隔爆面有从接线腔内爆炸生成物和高温高压气体向外喷射的痕迹，电缆外护套在电缆引入装置压线板外爆裂，内部芯线冲出电缆外护套，电缆外护套无其他外力作用痕迹。

3）教训总结。1号联络巷为倾斜巷道，开关放在联络巷的背风侧，是瓦斯易积聚区。国家明令淘汰的产品、不合格产品要立即淘汰，坚决杜绝井下失爆。提高安全管理精细化水平。另外，应严格按照《煤矿安全规程》，执行将电缆应与瓦斯抽放管路分挂巷道两侧的规定。

3 机电设备集约化管理的途径

煤矿装备的集成化、自动化，一方面为提高生产效率提供了充实的保证，另一方面高效生产还需要高素质人员的配备，以及集约化的管理模式。

1）机电设备操作人员岗前培训制度。有关数据表明，在煤矿机电事故中有70%～80%是由于人员操作不当引起的［8］。机电设备正常运转的前提是操作人员的正确操作，这就要求操作人员工作前，能够对设备各项性能熟悉。

建立职工培训中心，操作人员在地面进行模拟操作，进行岗前培训，是保证操作人员熟悉设备的一个有效途径。工种岗位施行责任制，特种设备施行持证上岗制度，也是保证设备安全正常运行的一个重要途径。

2）机电设备专人负责制度。机电设备在实际生产工作过程不同时期工况会发生改变，如果操作人员频繁调换，不利于设备的安全运转和维护。实施设备专人负责制度，可以很大程度上使得操作人员对机器更有适应能力。使设备经常处于最佳的工况区间运转。

3）机电设备定期检查维护、更换制度。井下环境不同于地面，设备在不同的工作环境，故障率以及寿命都有可能不同。因此，对井下机电设备进行定期检查维护就显得尤为重要。一方面，定期检查可以及时掌握井下设备状况，延长设备寿命。另一方面，可以及时发现设备问题，对隐患进行排除。之外，对收集的机电问题，可以记录表单，有利于以后设备选用，使地面维修以及井下设备的保养工作更有针对性和有效性。

4 结语

当前以综采装备为代表的机电设备升级对提高煤矿生产效率有着极其重要的作用。一方面，依靠提升装备技术水平，配合先进生产工艺是提高煤炭企业竞争力和盈利能力的根本途径。另一方面，现代化矿井建设离不开完善的制度和先进的管理水平。此外，提高生产效率的前提是安全，只有在机电管理具体细节方面不放过一丝漏洞和紧抓薄弱环节，才能保证安全高效生产。

［1］严正方，徐东来.综采工作面高产途径探讨［J］.1993，9（12）：74－82.

［2］许柏树.层次分析法原理［M］.天津：天津大学出版社，1988.

［3］扬扬，冯乃琦，余珍友，等.基于层次分析和模糊数学的采空区稳定性综合评价［J］.有色金属（矿山部分），2008，60（5）：38－39.

［4］王新民，赵彬，张钦礼.基于层次分析法和模糊数学的采矿方法选择［J］.中南大学（自然科学版），2008，39（5）：876－878.

［5］虞晓芬，傅玳.多指标综合评价方法综述［J］.统计与决策，2004，19（11）：119－121

［6］李殿臣，柴连银，王月星，等.优化综放工艺提高工作面单产［J］.煤炭科技，2008，7（7）：61－63.

［7］孙继平.工矿自动化［J］.煤矿机电及运输事故防治的紧迫性研究，2011，33（4）：48－51.

［8］吴海军.科技资讯［J］.我国煤矿机电事故原因分析，2013，10（15）：156－158.