地下铲运机使用时的危险因素与安全措施

今天给各位分享关于铲运机的干货了！

机械安全一直是人们比较关注的问题，特别是近十年来，它已被提高到十分重要的位置上，因为矿山机械安全既危及人们的安全和健康域行为所致也直接影响到机械产品的国内外贸易。在激烈的市场竞争中，用户希望买到高质量的机械产品，而安全性能则是机械产品质量的重要组成部分，而且是决定产品质量的关键性技术指标。有些用户不愿用国产机械，宁愿花大量外汇进口国外设备，其中一个很重要的原因就是国产机械设备安全性不好。

在对外贸易中，机械安全也是贸易技术壁垒中的最大障碍。欧洲共同体规定，从1995年1月1日起，凡进入欧洲统一市场的产品必须贴有“CE”标志。所以安全性不好的机械产品存在难以进入国际市场的问题，即使进入了，往往也会因为机械设备的不安全原因而遭到退货或索赔。

近年来，国内外对产品的安全问题越来越重视。欧共体率先成立了23个机械安全方面的技术委员会，继之，国际标准化组织（ISO）于1991年1月正式成立了“机械安全技术委员会”，我国也于1994年11月成立了“全国机械安全标准化技术委员会”，积极开展机械安全方面的有关工作。

安全涉及到人和物两个方面。过去对人的不安全行为注意了防止，而对物的不安全状态却重视不够。实际上，许多安全事故，不仅是由于人的各种不安全行为导致，而且与物的安全状态不好也有很大的关系。若物的状态很好，即使使用者（或操作者）由于疏忽进行了误操作，或由于无操作知识（或无操作能力）的人的意外行为等，也不会产生安全事故，或不至于酿成大事故。

根据20多年来调查、搜集国内外地下铲运机的使用资料，地下铲运机在机械安全方面存在较多的问题，如：地下内燃铲运机动力装置柴油机排气中的HC和CO等有害气体对人体健康和生命的危害，底下电动铲运机无漏电保护装置，致操作或其他工作人员，可能因电缆磨损、断裂漏电而造成触电身亡，地下铲运机在斜坡道工作时，由于制动装置失灵，且缺乏紧急制动装置，致使设备撞坏，司机受伤，地下铲运机噪声超标，影响操作人员的身体健康和工作情绪等。

当然，

上述这些能够威胁到司机人生安全的问题。

两种Alpha的远程遥控系统了解一下？

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除了上述安全事故的主要原因外，其他影响地下铲运机安全运行的因素还有：地下铲运机行走与卷缆不同步，地下铲运机的转向装置失灵，地下内燃铲运机在斜坡道上运行时，其动力装置——柴油机突然熄火，且制动力不够，司机驾驶室的顶棚承受不了落石的打击，地下铲运机纵向或横向稳定性不好，导致倾翻或侧翻，液压泄露，发动机机油泄露造成粘缸抱瓦等。

1.国内外地下铲运机发展和使用

简况：

机械安全问题必须从产品的设计、制造阶段就开始考虑，为了更好地从“物”的方面来考虑地下铲运机的安全问题，有必要简单地回顺一下国内外地下铲运机发展和使用的历史地下铲运机的前身是50年代在美国称之为＂ Gismo＂的设备，它是一个三卷简电扒绞车操纵的轮式耙斗、在美国＂ Grandview＂铅锌矿出矿、将矿石产量由15t /工?日提高到100t /工?日、从而于1955年引起世界的重视。后来将“Gismo”的工作装置——扒斗安置在履带上，由拖位机牵引。这种原始的底卸式装运机、第一次将地下矿山装、运、卸三项作业由单机单人独立完成、这对将装载和运输作业分开进行的传统工艺是一项重大的突破。再后，为了提高其机动性，又将履带行走改为轮胎行走，定名为“ Transloader＂(运输式装载机)。第一台柴油机驱动、轮胎行走的＂ Transloader”于1958年在＂ Grandview＂矿投入使用。它由美国Joy公司制造，该机由两部分铰接而成:一部分装有柴油驱动装置和司机室、另一部分则由装矿部分和扇形闸门组成液压传动铲斗。与现在使用的地下内燃铲运机结构、形式完全一致，堪称真正意义上的第一台地下铲运机是1962年由美国Wagner公司和Eicchd公司制造，1963年在”Grandview”矿投入使用的ST-5型地下铲运机。

地下铲运机集装载、运输和卸料作业于一身，机动灵活性好，作业效率高，功能全面，经济效益显著，所以一经问世，便使地下采矿技术进入了一个全新的阶段，在全世界形成了无轨化采矿的浪潮。地下铲运机的使用已由地下金属矿山发展到煤矿。由大矿山发展到小矿山，由采掘工作面发展到士要运输大巷，目前全世界共拥有近270种型号、15000多台地下运机在各类矿山使用、斗容从0.3m3或0.38m3(法国E·M公司的CTS00HE型和美国 Wagner公司的EHST-05型)到15m3(芬兰 Tamrock公司的Toro2500E型)运输能力从0.6t到25t。既有内燃铲运机，又有拖曳电缆、蓄电池和架线等多种供电方式的电动铲运机、再加上视距遥控、遥控铲运机，品种和多样、规格齐全，可满足各种不同类型矿山、不同采方法和不同地质条件的需要。

我国从70年代初开始引进和使用地下铲运机。

70年代初，我国首先在浙江象山和山东黄岛地下油库的施工中使用瑞典生产的LM1641型地下装载机。1975年河北寿王坟铜矿从波兰引进5台斗容为2m3的LK-I型地下柴油铲运机，用于工作面出矿。1980年我国黄金矿山从美国Wagner公司引进11台斗容为0.76m3的地下内燃和电动铲运机，其中5台EHST-IA 型是我国首次引进的地下电动铲运机。在河北金厂峪矿使用。至今，据不完全统计，我国从美国、芬兰、德国、法国和波兰等国共引进34种型号的地下铲运机500余台，整机购置费、易损备件费和技术转让费等累计花费外汇折合人民币约达4.4亿元。

国产第一台地下内燃铲运机是1976年由长沙矿山研究院、天津工程机械研究所与柳州工程机械厂在ZL50型装载机的基础上，改型设计的DZL50型地下装载机，国产第一台电动铲运机是1979—1980年由南昌矿山机械研究所和南昌通用机械厂合作开发的WJD—0.75型地下电动铲运机（1979年河北铜矿研究所将波兰LK-1型地下内燃铲运机改装成地下电动铲运机）。从最早研制地下铲运机的柳州工程机械厂和厦门工程机械厂到目前仍在小批量生产地下铲运机的南昌通用机械厂，江西拖拉机厂矿机分厂和衡阳有色治金机械总厂等，我国共有20余家企业、矿山先后研制、生产了44种型号的地下铲运机400余台(其中内燃钟运机24种、电动运机20种、斗容为0.38-6.1m3)

目前，我国共有国产和进口地下铲运机900余台，服务于近70个地下矿山和施工工程中，如表1所示：

注： ①据不完全统计，我国共有近70个地下矿山和施工工程使用了地下铲运机。其中主要的56个矿山中，使用内燃铲运机占多数的矿山25个，使用电动运机占多数的矿山31个②据不完全统计，我国共拥有进口及国产铲运机900余台，型号多达到80种，其中以柴油机为动力源的铲运机约占总数的70%。

2. 地下铲运机在矿山中使用的危险因素

地下铲运机在其寿命期间内，因物理性能及预定使用而在各阶段可能产生的危险因素有:

(1)前、后车铰接处绞销剪断戓弯曲；(2)尾部与车斗挂接处插销剪断;(3)油路系统(特别是动臂举升油缸)泄漏;(4)油路系统失火;(5)噪声过大;(6)倾翻（含侧向翻车）；(7)工作制动失效;(8)停车制动失效；(9)转向操纵失灵;(10)电动铲运机电缆卷放与铲运机运行不同步；(11)电动铲运机未接地保护;(12)电动铲运机主电路对地绝缘电阻值不当；(13)内燃铲运机排气中有害成分(NOx、HC、CO等）危害人体健康及生命安全。

下面就其中几项主要危险因素作进一步阐述。

2.1内燃铲运机排气中有害成分对人体的危害

内燃铲运机的柴油机废气中，对人体健康和生命危害最大的是氮氧化合物(NOx)、碳氢化合物（HC）和一氧化碳(CO)。NOx是各种的氧化物的混合物，主要有NO、NO2，NO4，HNO2和HNO3等。NO是在柴油机燃烧吋的高温条件下产生的、当温度降低时(低于620℃))，NO就氧化成NO3；而在温度更低(低于140℃)的条件下、NO2就聚合成微黄色液体N2O4，柴油机燃烧时NO的生成量与负荷，燃烧室结构等很多因素有关。从柴油机废气测定资料中知:NOx的浓度一般都比CO的浓度高、且毒性强，NOx中，NO的浓度在0-2000×10^-6之间，多数为300～1000×10^-6，NO2的浓度在0-200×10^-6的范围内。NO2的毒性比NO大5倍。NO的致毒特点主要是使血液中的血色素变为变性血色素。此外，对中枢神经系统也有作用。NO2主耍是对肺脏有刺激作用，与肺中的水分结合生成可溶性硝酸，严重时引起肺水肿。NOx对眼、鼻和咽喉的粘膜也有损害作用。所以职业安全和健康国际研究所防毒分部的发言人认为:“利害悠关的成分是NOx”。柴油机废气中，含有少量未燃的或部分氧化的碳氢化合物，CnHm的浓度在0～1000×10^-6 C(为按碳计算的百万分之一浓度）之间、CnHmO的浓度在0～80×10^-6 之间。碳氢化合物的组成十分复杂、其中大部分是无害的(如烷烃)、少部分则是有害的，如醛类(甲醛、，丙烯醛等)和多环芳烃。甲醛和丙烯醛对鼻眼和呼吸道粘膜有刺激作用、会引起结膜炎、鼻炎、支气管炎和喉炎等。而高分子量的多环芳烃(如蔥和菲等)是柴油机废气中有致癌作用的物质。

一氧化碳(CO)是柴油机中碳和碳的化合物在不完全燃烧时生成的产物、其浓度在0-3000×10^-6之间，多数为(300-600）×10^-6。它有剧毒，对人体非常有害，它进入人体后、经肺脏吸收进人血液、很快与血色素化合成碳氧血色素、使血色素丧失运输氧的能力，造成全身组织严重缺氧、引起空息性中毒，以致死亡。

柴油机废气中的二氧化硫(SO2)、颗粒(未完全燃烧的碳粒等)也是有害成分。由于这些有害成分的影响、如果矿山通风条件差，地下铲运机的净化系统失效、轻则熏黑巷道壁(如中条山有色金属公司)、重则使地下铲运机的司机出现头晕、刺眼、恶心和咳喘、甚至晕倒等(如红透山铜矿)、致使司机不愿继续开车、要求调动工作岗位。

上述二矿早期使用LK-1型地下铲运机的3-5年中，其司机便调换了好几批。

2.2地下铲运机的噪声对人体的危害

国内外对工作场所的噪声控制标准规定:允许工人在9odB(A)的噪声中工作8h；噪声每增加5dB(A)，工人的工作时间减毕。全部噪声都按时间加权平均计算。加拿大矿产与能源科学技术中心，在安大略省某铀矿对ST-5A型内燃铲运机司机耳朵旁的噪声进行测定，测得的典型噪声级为101dB(A)，它由以下不同的噪声源发出：驱动系统——101dB(A)(在第四挡额定转速时）；发动机——97dB(A)（功率136kW，转速2300r/min/风冷式八缸柴油机空转时)；冷却风扇——94dB(A)（空转时）；吸气管——90dB(A)（空转时）；排气口——93dB(A)(变速器失速时）。

地下电动铲运机不用消声装置时，其噪声低于95dB(A)。加拿大Javis-Clark 公司对斗容为3.8m3内燃和电动铲运机的噪声进行了测定，分别为101dB(A)和90dB（A),后者明显地比前者低。噪声的危害是多方面的，在地下矿山中最突出的危害是损伤人耳的听力，影响安全生产和降低劳动生产率。

2.3制动失效、转向操纵失灵

国内外地下铲运机的制动系统普遍采用紧急制动、停车制动和工作制动。国外地下铲运机的制动系统较先进、中小型铲运机的紧急制动和停车制动多采用湿式全封闭的多盘制动器(一般安装在变速箱的惰轮轴上)，大型铲运机的停车制动采用弹簧制动、液压松闸、全封闭和强制冷却温式多盘制动器(安装在桥的输入轴上)。

国内外地下铲运机或由于制动系统出现故障(如我国早期进口的德国GHH公司的LF-4型铲运机，制动系统故障就较多，而且该机结构布置过于紧凑，检査、维修均较困难，或由于道路质量不好，斜坡道断面面积小、坡度大和不规则(如凡口铅锌矿早期使用铲运杌时，其充填水泥沙浆经常溢到坑道底板上，造成很深的污泥积水)；或由于司机操作不合理(如有的司机不顾巷道环境和道路状况，猛踩油门、快速冲入矿堆、轮胎打滑甚至冒青烟也不松脚踏板;行驶吋，转弯也不减速；遇到障碍或到达溜井时猛刹车)、曾多次发生飞车和撞车事故。

2.4地下电动铲运机漏电

电动铲运机虽然噪声较小、且不污染井下空气、但由于井下潮湿、电缆经常来回拖动容易破损、断裂（如在上海梅山治金公司铁工作的电动铲运机、其国产电缆使用寿命为6个月左右)、再加上国产电气元件不过关，易因电缆漏电过量而导致人身触电事故。

2.5油路系统泄漏和失火

有的地下铲运机由于设计不合理(如我国早期进口的芬兰产TORO 100 DH 型铲运机、主传动油冷却器在柴油机飞轮壳上方、散热条件差、冷却能力小、油温常超过80℃，油的粘度下降)、内漏现象増大，致使铲取力不足而被迫停车冷却。

国产地下铲运机，由于国产液压元件不过关，有时油路泄漏严重，若再发生油箱油温过高、设备发热严重的情况，可能引起油路系统失火、据调查资料反映、我国地下矿山曾因此而发生过地下铲运机失火的事故。

除上述危险因素外，地下铲运机因结构设计平衡性不够合理，曾发生过倾翻(或侧翻)的事故。前、后车架铰接处，铰销的强度或刚度不足，也会导致绞销剪断或弯曲。

3. 加强地下铲运机的安全性

针对以上所述的危险因素，地下矿山用户、地下铲运机制造厂商、设计人员以及行政管理部门分别从设计、制造、使用和管理等方面采取措施，以加强地下铲运机的安全性。如制订地下铲运机安全要求的强制性标准，规定对地下铲运机柴油机排气中有害成分、噪声的限值及制动距离的要求，设置醒目的安全标志，加装漏电和安全保护装置，配置灭火设备，提高受力件的材料性能，电气元件和液压元件等的加工质量和装配质量，加强地下铲运机司机的培训和地下铲运机的维修管理等。

除了上述措施以外，还应该改进不合理的结构设计，积极采用新技术、新装置，防止上述危险因素的产生。下面是近年来在涉及提高地下铲运机安全性方面的一些新进展。

3.1减少或消除地下内燃铲运机排气中的有客成分

为了彻底避免柴油铲运机排气中有害成分对地下工作环境的污染及对周边工作人员健康的危害和生命的威胁，交、直流电动铲运机、蓄电池铲运机、架线式供电铲运机以及架线与拖曳电缆联合供电的铲运机应运而生。随着高容量，大功率高能蓄电池的出现和发展，既无污染、又机动灵活的蓄电池铲运机将是地下矿山最有发展前途的一种装运卸设备。

在蓄电池容量与功率均有限而限制了蓄电池铲运机广泛应用的今天，地下内燃铲运机的动力主要采用德国 Deutz(道依次)、美国 Caterpillar(卡特彼勒)和 Detroit(底特律)三家公司的低污染柴油机。Deutz公司生产的风冷二级燃烧涡流室低污染柴油机，为早期国外大部分地下内燃铲运机所采用。Caterpillar公司生产的柴油机，其燃油系统采用电子控制，可调节燃油喷射时间，自动控制气油比、燃烧充分，排放正常，经济性好，寿命长。 Detroit公司生产的60系列柴油机，具有先进的计算机电子控制装置(DDEC)，可接受传感器传递的各种电子信号，精确控制燃油喷油量和喷油时间、揭示故障位置，进行故障诊断。它可使然油消耗減少3％～5％，降低NOx、、CO和HC的排放量，延长柴油机使用寿命，故近年来较多地为新发展的地下内燃铲运机所采用。

采用新一代氧催化净化器、烟垢过滤器及水洗箱，也可大大降低柴油机排气中有害成分的危害程度。此外，还可利用计算机软件，最佳化强制通风的风流系统，不仅可合理稀释柴油机排气中的有害成分，且可降低通风费用。

3.2防振降噪，改蓉司机的工作条件和安全防护

按照人奖工程学的要求设计驾驶室，使其具有密封防尘、隔音、减振和空调的功能。司机座位带有靠背，设计得舒适、自然和便于操纵，有的设有可据司机体重自行调节的气动弹性底座，座位装有弹簧——悬浮吸振设施，座位高度及弾簧张力均可调。司机室装有TB系统(抗扭曲和弯曲)的翻车保险结构和落体撞击保险结构，转椅俯仰自如，机上电视可显示铲运机側面和后面的工作情況，室内色彩协调，温度适宜，空气清新和视野良好，仪表盘上的仪表高度显露、可调，铭牌和符号易于识别、操纵机构和脚踏板布置得当、司机便于操作，不易疲劳。

采用特殊结构和材料，加强铲运机的坚固性和耐用性。如在铲斗拐角、动臂支承轴颈和后车架后车轮附近的腹板等处，采用加强钢板；车体表面与底盘采用加肋的边角直接连接，增强铲运机的抗冲击、抗损坏能力；铸钢件用板材和型材联成整体、增加强度；动臂由钢管和厚钢板等构件组成，具有高疲劳强度值，动臂各铰接处连接销轴尺寸加大，中央铰接轴极其坚固;液压油缸采用坚固的镀铬杆，杆件端头整体锻造而成，结实耐用、中央铰接处的枢轴设计成锥形滚柱轴承支承，自动对中，增加强度，改善受力情况。工作机构尽可能设计成绞点少、杆件少和可动部件少的结构，以便维修保养……

不断提高铲运机的自动化程度，努力实现铲运机的监控、视距遥控和超视距远程遥控，井由局部自动化向高度智能化和自动化方向发展，以便操作人员远离工作面，增加安全性。

3.3避免触电、失火，加强制动可靠性

为避免电动铲运机的漏电触电事故，我所开发的漏电保护器可在漏电电流达到调定值时，灵敏、可靠地自动断电，有效保护铲运机司机操作过程中的安全。而且其密封性好，结构紧凑，既可承受爆破冲击和潮湿的恶劣工作环境，又可在一定漏电电流值下启动全机，满足电动铲运机生产作业的要求。

减少液压系统的泄漏，降低油温，加强监控，是避免失火的主要措施。绝大多数铲运机的液压系统采用齿轮油泵加开式油路、便于散热和维护。采用加压油箱或小容量油箱，添装油冷却散热器，也可减少油液的发热量。法国E·M公司的集中过滤系统，将油箱分隔为上、下两部分，液压油经过上部的标准过滤滤芯后流到下部，过滤能力大，减少了背压损失和能量消耗。液压油路广泛使用集成块及钢管制造的液压管路，减少泄漏，降低油温。芬兰 TAMROCK公司研制的CECA计算机监控系统，不仅可按时对设备的生产情况进行监控、还能监测发动机油温、油压和变速箱的油温、油压等参数，实现对燃油和液压系统的监控。

铲运机承担着装、运、卸三项作业，经常在地下泥泞巷道、斜坡道和采场中运行及作业，工作环境恶劣，地下矿山中曾经因铲运机制动性能不好或制动系统失效而发生车毁人亡的事故，所以制动可靠对地下铲运机来说是非常重要的。

地下铲运机一般都配备工作制动、停车制动和紧急制动3套系统。制动系统已由原来的蹄式、带式和盘式3种制动器发展为目前普遍采用的湿式多盘制动器。封闭的湿式多盘制动器有3种结构:LCB(液体冷却)制动器、PLCB(行星液体冷却）制动器和POSl-STOP LCB制动器。后者是目前最先进的制动器，弹簧制动、液压松闸，可一身兼三任:完成工作制动、停车制动和紧急制动。一且油管破裂或油压下降到规定值，制动器立即工作，安全有效、为近年生产的铲运机所采用。

此外，像有限打滑差速器(POS1-TORQ LIMITED SLIP DIFFERENTIAL）能消除接合器的振动负荷，直接将打滑的扭矩加到装有最大牵引力的车轮上。制动一转向液压系统中采用压力补偿变量柱塞泵，使发动机功率和液压系统发热最少等，都有利于提高地下铲运机的安全性，限于篇幅就不一一赘述了。

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来源：浩特矿机仓