冲压地压及其防治.doc

行业资料：_冲压地压及其防治单位：_部门：_日期：_年_月_日第 1 页 共 9 页冲压地压及其防治一、冲击地压冲击地压是指在开采过程中，积聚在煤炭体中的能量，瞬间释放出来，产生一种以突然、急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。特征：常伴随有很大的声响、岩体震动和冲击波，在一定范围内可以感到地震；有时向采掘空间抛出大量的碎煤或岩块，形成很多煤尘，释放出大量的瓦斯。根据原岩(煤)体应力状态不同，冲击地压可分为3类：重力型冲击地压、构造应力型冲击地压、中间型或重力一构造型冲击地压。重力应力型冲击地压：主要受重力作用，没有或只有极小构造应力影响的条件下引起的冲击地压。构造应力型冲击地压：主要受构造应力(构造应力远远超过岩层自重应力)的作用引起的冲击地压。中间型或重力构造型冲击地压：主要受重力和构造应力的共同作用引起的冲击地压。根据冲击的显现强度分类：(1)弹射：一些单个碎块从处于高应力状态下的煤或岩体上射落，并伴有强烈声响，属于微冲击现象。(2)矿震：它是煤、岩内部的冲击地压，即深部的煤或岩体发生破坏，煤、岩并不向已采空间抛出，只有片带或塌落现象，但煤或岩体产生明显震动，伴有巨大声响，有时产生矿尘。较弱的矿震称为微震。(3)弱冲击。煤或岩石向已采空间抛出，但破坏性不很大，对支架、机器和设备基本上没有损坏；围岩产生震动，一般震级在2.2级以下，伴有很大声响；产生煤尘，在瓦斯煤层中可能有大量瓦斯涌出。(4)强冲击。部分煤或岩石急剧破碎，大量向已采空间抛出，出现支架折损、设备移动和围岩震动，震级在2.3级以上，伴有巨大声响，形成大量煤尘和产生冲击波。根据震级强度和抛出的煤量分类：(1)轻微冲击：抛出煤量在10t以下，震级在1级以下的冲击地压。(2)中等冲击：抛出煤量在10t50t以下，震级在1级2级的冲击地压。(3)强烈冲击：抛出煤量在50t以上，震级在2级以上的冲击地压。一般面波震级Ms=1时，矿区附近部分居民有震感；Ms=2时，对井上下有不同程度的破坏；Ms2时，地面建筑物将出现明显裂缝破坏。根据发生的地点和位置分类：(1)煤体冲击。发生在煤体内，根据冲击深度和强度又分为表面、浅部和深部冲击。(2)围岩冲击。发生在顶底板岩层内，根据位置有顶板冲击和底板冲击。二、冲击地压机理冲击地压成因的机理：对冲击地压成因和机理的解释主要有强度理论、能量理论、冲击倾向理论和失稳理论。1、强度理论该理论认为，冲击地压发生的条件是矿山压力大于煤体-围岩力学系统的综合强度。其机理为：较坚硬的顶底板可将煤体夹紧，阻碍了深部煤体自身或煤体-围岩交界处的变形(见下图)。由于平行于层面的摩擦阻力和侧向阻力阻碍了煤体沿层面的移动，使煤体更加压实，承受更高的压力，积蓄较多的弹性能。从极限平衡和弹性能释放的意义上来看，夹持起了闭锁作用。在煤体夹持带内，压力高、并储存有相当高的弹性能，高压带和弹性能积聚区可位于煤壁附近。一旦高应力突然加大或系统阻力突然减小时，煤体可产生突然破坏和运动，抛向已采空间，形成冲击地压。2、能量理论该理论认为，当矿体与围岩系统的力学平衡状态破坏后所释放的能量大于其破坏所消耗能量时，就会发生冲击地压。刚性理论也是一种能量理论，它认为发生冲击地压的条件是：矿山结构（矿体）的刚度大于矿山负荷系(围岩)的刚度，即系统内所储存的能量大于消耗于破坏和运动的能量时，将发生冲击地压。但这种理论并未得到充分证实，即在围岩刚度大于煤体刚度的条件下也发生了冲击地压。3、冲击倾向理论该理论认为，发生冲击地压的条件是煤体的冲击倾向度大于实验所确定的极限值。可利用一些试验或实测指标对发生冲击矿压可能程度进行估计或预测，这种指标的量度称为冲击倾向度。其条件是：介质实际的冲击倾向度大于规定的极限值。这些指标主要有：弹性变形指数、有效冲击能指数、极限刚度比、破坏速度指数等。上述三种理论提出了发生冲击地压的三个准则，即强度准则、能量准则和冲击倾向度准则。其中强度准则是煤体破坏准则，能量准则和冲击倾向度准则是突然破坏准则。三个准则同时成立，才是产生冲击地压的充分必要条件。4、失稳理论近年来，我国一些学者认为，根据岩石全应力应变曲线，在上凸硬化阶段，煤、岩抗变形(包括裂纹和裂缝)的能力是增大的，介质是稳定的；在下凹软化阶段，由于外载超过其峰值强度，裂纹迅速传播和扩展，发生微裂纹密集而连通的现象，使其抗变形能力降低，介质是非稳定的。在非稳定的平衡状态中，一旦遇有外界微小扰动，则有可能失稳，从而在瞬间释放大量能量，发生急剧、猛烈的破坏，即冲击地压。由此，介质的强度和稳定性是发生冲击的重要条件之一。虽然有时外载未达到峰值强度，但由于煤岩的蠕变性质，在长期作用下其变形会随时间而增大，进入软化阶段。这种静疲劳现象，可以使介质处于不稳定状态。在失稳过程中系统所释放的能量可使煤岩从静态变为动态过程，即发生急剧、猛烈的破坏。三、冲击地压的防治根据冲击地压发生的原因，可以制定防治冲击地压的措施。主要从两个方面着手，一是避免产生应力集中区或降低应力集中，既防范措施，如避免形成孤立煤柱；二是对已产生的应力集中区，想方设法如何缓慢释放集中区煤岩体内积聚的弹性潜能，既解危措施，如煤层预注水。第 5 页 共 9 页冲压安全:人机系统工程人放首位冲压设备易操作,零配件成型效率较高,因此在各种制造型企业中使用越来越广泛,与此同时,冲压事故也日趋上升。如何预防、减少冲压事故,目前已经成为刻不容缓的课题。尤其是人机工程在冲压中的应用,已显得越来越重要。现就两起冲压工伤事故进行人机工程分析并浅探其安全对策。某冲压厂员工甲某在操作冲床时,与另一员工两人同机,当两人各用一手按下按钮时,甲某左手还在冲床合模区内未能及时抽出,且此机台光电保护装置设置过高,未能起到保护作用,导致冲床下行时压伤左手,造成无名指、中指末端粉碎性骨折,小拇指和食指压伤。某冲压厂员工乙某操作冲床过程中发现料未送到位,立即用以手遮挡光电保护装置的方式停机,不想右手穿过光电保护装置并进入合模区后,虽然光电保护激活,但由于惯性,上模仍然下行了一段距离。结果乙某右手被导柱压入导套,导致其右手中指全部和食指远程两节离断。一、工伤原因分析第一起事故事发原因主要是:甲某违反操作规范,两人同机操作冲床;光电保护装置设置过高,起不到保护作用;安全意识不强。第二起事故事发原因主要是:乙某违反操作规范使用光电设备紧急停机;事故冲床之光电保护装置的光幕盲区过大,造成保护作用滞后。二、对冲压加工的人机系统分析以往对冲压事故往往就事论事,头痛医头脚痛医脚,以至效果不太明显。大量的事故使我们不得不考虑:为什么冲压设备事故发生率居高不下?是设备原因还是人的原因?安全人机工程学告诉我们事故的发生往往是由于人的不安全行为和物的不安全状态在轨迹上的交叉,因此对于冲压事故必须以系统的思想来分析,才能克服事故处理的片面性,才能较为全面地提出可靠的安全对策。冲压,就是根据冲压工艺的需要,在冲床上加装模具,在人的操作下达到某种生产目的的过程。因此它具有人机系统的共性,所以对事故的分析不能简单化。在上述两起事故中,事故原因既有人的不安全行为,又有设备的不安全状态。如作业人员违反操作规程作业、设备光电保护装置安装过高或光幕盲区过大等。正是由于人的不安全行为和物的不安全状态在同一时间交叉出现,所以才导致事故的发生。三、机系统分析安全是指人、机、环境的协调共处,保证系统处于正常工作的状态。因此从安全的角度来分析,任何要素的异常,都是导致事故发生的原因,而排除事故的潜在因素正是保证系统安全的重要条件。冲压机系统是由各种不同元器件组成的动态传动结构,各组件是相互制约的,一旦其中某一部件发生故障就失去传动功能或者表现出异常的冲压动作。在上述两起事故中光电保护装置都处于异常状态(装置安装过高或光幕盲区过大),当作业人员出现不安全行为时,保护装置不能起到正常的保护作用,因此就会导致人员或设备受到伤害。另外,作为冲压工艺的一部分,必须在冲压机系统内对模具加以考虑,加工过程中模具是人机的主要结合面,事故的多发点。事实上冲压事故的发生大部分都与模具有关,由于模具设计的缺陷,人机不能协调,自模具装上后隐患就已经潜在了,操作者在送料、取料等过程中必须将手伸入危险区内,从而使事故趋向必然。我们关注冲压系统的安全目的主要是在使冲压机事故发生的随机性变为可控性,即解决“机宜人”的问题。如目前园区在冲床上安装的“双手联动装置”、“光电保护装置”等,它使冲压机从上模死点到下模死点位移时事故的不可控变为可控。无论任何形状的零件冲压加工,应以人体不进入危险区为原则,如连续模,从设备上减少了人体进入危险区的几率,从而实现“机宜人”的安全效果。四、人系统分析在人机系统中人的因素是极其重要的,近年来园区冲压工伤事故,大都是由于人的因素导致的。上述两起事故中也主要是由于员工违反操作规范引起的(双人共机操作冲床、使用光电保护装置紧急停机)。冲压人机系统的信息传递是单向的,即由人向机下达指令,特别是当机器发生故障时,人往往不能作出紧急情况下的各种处理反应,而处于惊慌、痴呆状态,从而使事故严重性加剧。冲压生产现场一般噪声较大,冲压工作本身又具有简单、重复的特性,而人员在这种作业环境下连续工作几个小时,容易产生单调感,从而产生心理、体力上的疲劳,降低注意力,事故往往于此时发生。五、安全对策浅探为预防事故的发生,应加强对员工的安全教育,提高员工工业安全意识,提高安全操作技能,严禁两人共机;还应规定所有安全保护装置不得随意移动位置,或违反操作规程进行错误操作;另外还需加强对设备的日常检查和保养,确保设备安全、正常。安全人机系统工程告诉我们:安全必须从人和机的安全着手,只有都做到了安全,才能保证人员、设备、作业环境的整体安全。在人机结合处,从最佳安全状态出发,必须把人的安全行为放在首位。事故的安全对策可以从人的安全行为、设备的安全状态上面去考虑。规范人的安全行为主要是加强员工安全