煤矿架空乘人装置安全性能检测与评价方法

闫艇

山东金阳矿业集团有限公司

摘要：本文针对煤矿架空乘人装置的安全性能问题，梳理了机械结构、电气控制系统及井下运行环境三类检测技术的应用现状，分析了风险矩阵、故障树与状态监测等安全评价方法的理论框架与实践路径，探讨了检测评价体系的集成优化与智能化升级方向，并结合现场工程案例验证了优化方法的有效性，以期为煤矿架空乘人装置的安全管理与风险防控提供理论参考与技术支撑。

关键词：煤矿；架空乘人装置；安全检测；性能评价；智能化；风险防控

引言

煤矿架空乘人装置作为井工煤矿人员运输的核心装备，承担着将作业人员安全送达采掘工作面的重要职能，其安全性能直接关系到人员生命安全与矿井生产秩序。由于井下环境复杂多变，装置长期受高湿度、高粉尘、强振动、腐蚀性气体及地质条件变化等多重不利因素影响，机械部件磨损加剧、电气系统绝缘老化及控制逻辑失效等隐患日益突出。因此，建立科学完备的安全性能检测与评价方法体系，及时发现潜在故障并实施有效预控，对预防运输事故、保障人员安全具有重要现实意义。

一、煤矿架空乘人装置安全性能检测技术的应用现状

（一）机械结构安全检测技术

机械结构是架空乘人装置承载与运行的物理基础，其安全检测主要涵盖驱动轮、托绳轮、钢丝绳、抱索器及张紧装置等关键受力部件。当前检测手段以目视检查、尺寸测量、磁粉探伤与超声波无损检测为主，通过定期巡检掌握部件表面磨损程度、疲劳裂纹扩展情况及内部缺陷分布状态。驱动轮与托绳轮的轮衬磨损量、钢丝绳断丝率与直径缩减量、抱索器夹紧力衰减幅度是日常监测的重点指标。现有检测技术虽能有效发现显性结构缺陷，但对微裂纹早期识别及材料内部渐进性损伤的探测灵敏度仍有不足，检测周期设置偏长且高度依赖检验人员的现场经验，自动化与智能化程度有待提升[1]。

（二）电气控制系统检测技术

电气控制系统是装置安全运行的神经中枢，检测内容涵盖电机绕组绝缘性能、变频器输出波形特性、各类保护继电器动作可靠性、急停回路响应时效及速度传感器与限位开关的信号准确性。目前主要采用绝缘电阻测试、回路导通试验、耐压试验及模拟故障注入等方式进行功能性验证。随着变频调速技术与可编程逻辑控制技术的普及应用，电气控制系统的软硬件复杂度显著提升，传统检测方法难以全面覆盖控制逻辑的完备性验证与异常工况下的容错能力评估，对强电磁干扰环境下的系统稳定性检测手段相对匮乏，制约了电气安全检测的全面性与时效性。

（三）运行环境适应性检测技术

煤矿井下特殊作业环境对装置安全性能具有显著影响，运行环境检测内容包括巷道坡度变化、顶底板支护条件、通风换气状况、空气温湿度及瓦斯浓度监测等方面。通过环境参数采集与装置运行数据的关联分析，评估外部环境因素对机械磨损速率、电气绝缘性能及人员乘坐舒适度的耦合作用。当前环境检测多作为辅助性手段独立开展，与装置本体检测数据之间缺乏有效的融合分析机制，难以形成环境因素驱动下的综合安全态势判断，检测结果的系统性指导价值有待进一步挖掘与提升。

二、煤矿架空乘人装置安全评价方法的理论与实践

（一）基于风险矩阵的安全评价方法

风险矩阵法通过将故障事件发生的可能性等级与后果严重程度等级进行交叉映射，构建直观的二维评价模型，实现对装置各子系统风险水平的快速判定与分级管理。该方法操作简便、结果清晰，适用于日常安全管理中的风险筛查、资源优先级排序及整改计划制定。但在实际工程应用中，风险等级的划分标准多依赖专家主观经验判断，量化精细程度不足，对于多因素耦合引发的复杂关联故障难以准确刻画其风险传递路径，评价结果的客观性与动态适应性存在一定局限[2]。

（二）基于故障树分析的安全评价方法

故障树分析以顶事件为逻辑起点，逐层向下追溯导致装置失效的基本事件及其之间的逻辑与或关系，通过求解最小割集与最小径集识别关键故障传播路径与薄弱环节。该方法能够系统揭示单个部件故障与系统整体安全性能之间的因果传递机制，为装置的结构优化设计与维护策略调整提供科学依据。然而，故障树的精准构建需要大量历史失效数据作为支撑，在煤矿现场数据积累尚不充分的情况下，基本事件概率的合理确定存在较大不确定性，影响了定量评价结论的可靠性与工程适用性。

（三）基于状态监测的动态评价方法

状态监测评价依托分布式传感器网络实时采集装置运行过程中的振动、温度、电流、张力等多维参数，结合时域趋势分析与频域特征提取实现安全状态的动态评估。该方法突破了传统定期静态评价的时空限制，能够捕捉运行过程中的异常波动并提前发出预警信息。目前主要应用于驱动系统轴承温度监测、钢丝绳张力在线监测及电机负载电流监测等场景，但多源异构数据的深度融合处理、评价阈值的自适应更新及评价模型的现场迁移能力仍是技术难点，评价体系的泛化能力与鲁棒性尚需加强。

三、安全性能检测与评价方法的优化及工程验证

（一）检测评价体系的集成优化

针对现有检测手段分散、评价标准口径不一的突出问题，集成优化路径在于建立涵盖机械结构、电气控制、运行环境多维度的一体化检测评价框架，统一数据采集格式、传输协议与评价指标体系。通过制定分层分级、动静结合的检测规程，将日常巡检、定期检验与专项诊断有机结合，形成覆盖装置设计选型、安装调试、运行维护直至报废处置全生命周期的检测评价闭环，提升安全管理的系统性、规范性与可追溯性。

（二）智能化检测技术的引入

智能化升级是突破传统检测效率瓶颈与提升评价精度的关键方向。通过引入机器视觉自动识别、声发射无损检测及红外热成像分析等先进技术手段，实现对机械表面损伤、内部裂纹及电气连接过热的自动识别、精确定位与趋势预判。同时，构建基于大数据挖掘与机器学习算法的安全评价模型，使评价过程从经验驱动向数据驱动转变，增强对潜在渐进性故障的预测能力与评价结果的客观性[3]。

（三）现场应用效果与验证分析

将优化后的集成检测方案与智能评价系统应用于某矿井架空乘人装置的安全管理实践中，通过连续跟踪采集运行数据与实施定期复检比对，装置关键受力部件的早期故障识别率得到显著提高，异常运行状态的预警提前量明显延长，因设备隐患导致的非计划停机事件得到有效遏制。实践表明，检测评价方法的优化与智能化升级能够切实提升装置的安全运行水平与维护管理效率，为同类矿井的人员运输设备安全管理提供了可借鉴的技术路径与实施经验。

结语

随着煤矿智能化建设的深入推进，架空乘人装置的安全性能检测与评价正朝着智能化诊断与全生命周期精细化管理方向加速演进。未来应进一步健全检测评价技术标准体系，推动多源异构感知技术与智能算法的深度融合，加强检测评价人员的专业能力建设与新技术应用培训，促进检测评价理念与现场管理实践的有效结合，切实保障煤矿人员运输系统的本质安全与长期稳定运行并提供有力保障。

参考文献

[1]王成, 曹恒. 煤矿架空乘人装置设计及分析 [J]. 煤矿机械, 2026, 47 (6): 31-35.

[2]于宝民, 于凇琪. 井工煤矿架空乘人装置安全改造设计与应用研究 [A]. 2025装备服务工匠团队创新发展论坛暨成果发布会论文集[C]. 中国机电装备维修与改造技术协会: 2025: 182-184.

[3]刘志国, 王鑫. 煤矿环境中架空乘人装置的安全性能检测与验证 [J]. 设备管理与维修, 2025, (6): 103-105.

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