主井保护装置及试验方法培训课件

主井保护装置及试验方法培训课件CONTENTS目录01主井概述与安全重要性02主井保护装置系统组成03主井保护装置关键技术04主井保护装置试验方法CONTENTS目录05试验数据分析与评估06安装调试与维护保养07典型案例分析与应用实践01主井概述与安全重要性主井的定义与功能定位主井的核心定义

主井是矿山中专门用于提升煤炭或矿石的竖井或斜井，大中型矿井多采用箕斗作为提升容器，故又称箕斗井。在以平硐开采为主的云、贵、川地区，平巷作为运输大巷也被称之为主井。核心功能：矿石提升

主井的核心任务是担负矿山（坑口）主要提升矿石的重任，是矿井生产的关键咽喉通道，直接关系到矿山的生产效率和产能。辅助功能与限制

部分主井可兼顾废石提升、人员、材料和设备的提运，还可兼作风井用，但箕斗提升的竖井或斜井不能作进风井，也不宜作出风井；混合井作进风井时，必须采取防尘措施，使进入井下的风流粉尘含量不大于0.5mg/m³。主井位置选择与结构特性主井位置选择原则主井位置选择需综合考虑矿区地形、工程地质条件、矿床赋存条件、选厂位置及外部运输条件，宜优先布置于矿体下盘稳固岩层中，避开含水层、流沙层、大断层和破碎带，并与采空区保持不小于20米的安全距离，以确保井筒稳定性和运输效率。主井断面规格确定因素主井断面规格主要由提运设备外形尺寸、装备管缆及附属设施所需断面面积、必要安全间隙和通风要求决定，同时应为矿山未来扩大年产量预留发展空间。主井稳定性影响因素主井稳定性取决于围岩地质条件、应力环境及工程因素，其中井筒施工工艺（如二次支护时间）与支护类型影响显著，深部以变形地压为主的挤压破碎岩层采用柔性支护和适当让压可有效控制岩层位移，保障井筒稳定。主井稳定性影响因素分析01围岩地质条件主井稳定性首要受围岩工程地质条件影响，需避开含水层、流沙层及大的断层破碎带。太平煤矿主井因第四系底含水砂土层渗水，导致井壁在123m、153m及166.92m处出现三处破裂带，涌水量最大达10m³/h。02应力环境作用井筒开挖产生的次生应力与矿区构造应力密切相关，深部地层以变形地压为主。挤压破碎岩层中，若围岩位移得不到控制可能引发垮冒，需通过支护设计平衡应力分布。03施工与支护工艺井筒施工工艺（如二次支护时间）和支护类型直接影响稳定性。深部地层采用柔性支护可有效控制岩层位移；太平煤矿主井采用改性脲醛树脂浆液破壁注浆方案，成功控制因负摩擦力导致的井壁变形破坏。主井安全事故案例警示

违规载人导致的坠亡事故河北邯郸某铁矿因主井梯子间锈蚀及违规载人，导致6人死亡。安全规范明确主井严禁违规运送人员，此类行为严重违反安全规程，需坚决杜绝。

井壁破裂渗水事故太平煤矿主井因砂土层渗水引发井壁破裂，井壁涌水量最大达10m³/h，破裂带分布在第四系与基岩交界面及砂质黏土层等薄弱区域，后采用改性脲醛树脂浆液破壁注浆成功控制变形。

保护装置失效案例湖南某矿曾因主井提升系统防过卷保护装置失效，导致箕斗过卷事故，造成设备损坏。依据国家矿山安全监察局公布案例，保护装置的定期试验与维护是防止事故的关键。02主井保护装置系统组成保护装置总体架构与分类核心架构组成主井保护装置由传感器、控制器和执行器三部分构成。传感器监测压力、温度等参数，控制器处理信号并决策，执行器如阀门等执行保护动作，形成完整安全控制闭环。按保护原理分类分为机械式、液压式和电气式。机械式结构简单可靠；液压式动作灵敏，易自动化；电气式功能全，可与矿井自动化系统联动，满足不同工况需求。按功能模块划分包含装提卸综合保护（如仓门传感器、计量秤）、井筒安全监测（防过卷/过放设施）、智能监控系统（远程操作、故障预警）等，覆盖提升全流程安全需求。传感器模块功能与技术参数

仓门状态监测传感器安装于计量斗仓门，用于判断仓门打开或关闭状态，为装卸载流程提供逻辑控制信号。

计量称重传感器设置在计量斗底部，实时监测装载物料重量，确保提升载荷符合安全标准，精度误差通常不超过±0.5%。

物料卸料检测传感器配置于卸载系统，用于检测上行容器是否完成卸料，配合计时器实现卸载超时保护，响应时间≤0.5秒。

位置到位感应器安装在上行及下行容器上，精确检测装/卸载位置，触发相应动作，定位精度可达±5mm。

环境参数传感器监测井筒内温度、湿度、瓦斯浓度等环境参数，温度测量范围-20℃~85℃，瓦斯浓度检测精度0.01%CH₄。控制器与执行机构工作原理控制器核心功能控制器作为主井保护装置的核心，接收传感器传来的参数信号，经处理后控制执行机构动作。它由微处理器、存储器、输入输出接口等组成，具备数据处理和逻辑判断能力，能根据预设策略对异常情况作出响应。执行机构动作机制执行机构根据控制器指令执行保护动作，如当检测到井口压力超设定值时，通过控制阀门开启程度调节压力；在提升系统异常时，可切断电源、启动安全制动等，确保主井安全运行。装提卸综合保护逻辑矿山主井装提卸综合保护装置中，各感应器件通过通讯电缆与PLC控制器相连，PLC控制器协调装载、提升、卸载机构。当监测到仓门异常、计量超标等情况时，按异常分类报警并停运待处理，避免事故发生。装提卸综合保护装置专利技术解析

专利核心构成与布局该矿山主井装提卸综合保护装置包含装载机构、提升机构、卸载机构三大核心部分，提升机构配置上行容器与下行容器，各关键节点均设有监测传感装置，形成全流程安全监控网络。

关键传感监测技术计量斗仓门安装仓门传感器用于判断开关状态，底部设置计量秤实现载荷精确计量；卸载系统配备物料传感器及计时器检测卸料情况，容器上装有装/卸载位置到位感应器，确保各环节精准可控。

智能控制与联动机制所有感应器件通过通讯电缆接入PLC控制器，再经以太网与上位机互联，由上位机统筹协调装、提、卸全过程。当监测到异常时，系统按预设策略分类报警并触发停运保护，有效避免运行事故。

专利创新点与应用价值该装置实现了主井提升系统装、提、卸全流程的实时监测与智能保护，通过多传感器融合与自动控制技术，显著提升了矿山主井提升作业的安全性与可靠性，为矿山智能化建设提供重要技术支撑。03主井保护装置关键技术防过卷防过放保护技术保护装置核心功能防过卷防过放保护是主井提升系统的关键安全装置，用于防止提升容器超越正常停车位置，避免与井架或井底设施碰撞引发事故。技术实现方式通常采用位置传感器（如到位感应器）实时监测提升容器位置，当接近终端停止位置时，触发控制系统自动施闸停车。例如，过卷保护在手动方式下，上提箕斗至正常停车位0.5m时，绞车应自动施闸停车。安全规范要求根据国家安全生产监督管理总局令（第75号），主井必须配备防过卷、防过放设施等专用安全装置，且需定期试验确保功能可靠。试验方法与周期过卷保护试验每小班进行一次，由当班绞车司机与信号工负责。试验时，提升容器处于终端停止位置，联系信号操作工打点使绞车向上运行，验证绞车能否自动断电并制动。事故案例警示河北邯郸某铁矿曾因主井梯子间锈蚀及违规载人导致6人死亡，凸显包括防过卷防过放在内的安全装置正常运行及严格遵守安全规程的重要性。井筒稳定性监测与支护技术

井筒稳定性影响因素井筒稳定性主要受围岩条件、应力环境及工程因素影响。围岩工程地质条件是基础，开挖产生的次生应力与构造应力相关，施工工艺与支护类型也直接影响稳定性。

关键监测指标与技术需监测围岩位移、应力变化及渗水量等指标。可采用井身测力传感器测量颠簸力和震动力，结合井口位移装置监测变形，实时掌握井筒状态。

支护技术应用与案例深部地层采用柔性支护可有效控制岩层位移。太平煤矿主井因砂土层渗水引发井壁破裂，采用改性脲醛树脂浆液破壁注浆后成功控制变形，涌水量最大曾达10m³/h。

支护设计原则针对以变形地压为主的挤压破碎岩层，应采取柔性支护和适当让压措施，使井壁与土层共同承担摩擦力，降低负摩擦力对井筒的影响。智能监控与故障预警系统系统核心组成模块主井智能监控系统由装卸载位置到位感应器、仓门传感器、计量秤、物料传感器及计时器等组成，各感应器件通过通讯电缆与PLC控制器相连，PLC控制器通过以太网与上位机实现数据交互与整体协调控制。实时监测参数与功能可实时监测装卸载仓门状态、提升容器位置、物料装载量、卸载情况等关键参数，具备智能装卸载控制、远程监控及故障预警功能，实现对主井装提卸全流程的动态监测与智能调控。典型应用案例与效益唐口煤业通过增设远程操作及监测传感器，实现主井无人化运行，工作效率提升30%；敏东一矿优化装卸载机构，将单次提升循环时间缩短至113秒，每小时提升量增加810吨。无人化提升技术应用进展

智能化装卸载系统主井提升系统逐步向智能化发展，具备智能装卸载功能。如敏东一矿优化装卸载机构，将单次提升循环时间缩短至113秒，每小时提升量增加810吨。

远程监控与故障预警通过增设远程操作及监测传感器，实现对主井提升系统的远程监控及故障预警。唐口煤业借此实现主井无人化运行，工作效率提升30%。

装提卸综合保护装置应用矿山主井装提卸综合保护装置通过对装载、提升、卸载各步骤的监控，能及时发现运行异常并按情况分类报警、停运待处理，保障系统及操作工人安全。04主井保护装置试验方法试验目的与基本要求

验证保护装置可靠性通过试验验证主井保护装置在正常及异常工作状态下的可靠性，确保其在关键时刻能有效发挥作用，避免事故扩大，保障矿井安全。

测试响应时间与准确性模拟故障情况，测试保护装置的响应时间和动作准确性，评估其性能是否符合设计要求，确保异常发生时能及时、准确动作。

评估环境适应性评估保护装置在矿井特定环境中（如温度、湿度、腐蚀性气体等因素）的适应性，保证其在复杂工况下稳定运行。

试验基本要求试验应遵循科学性、准确性和可重复性原则，确保试验数据可靠；装置需动作灵敏、可靠，切断电源及时，且易于维护检修，符合相关标准规定。试验平台搭建与设备准备

试验平台总体架构设计搭建包含模拟矿井环境设备、故障模拟装置及数据采集系统的综合试验平台，模拟主井提升系统实际运行工况，实现对保护装置各项性能的全面测试。

关键设备选型与校准根据试验需求选用高精度传感器（如压力、位移、流量传感器）、PLC控制器及执行机构，试验前需对所有仪器设备进行校准，确保测量数据准确可靠。

安全防护措施配置配备紧急停车按钮、过载保护装置及隔离防护设施，设置明显警示标识，确保试验过程中人员与设备安全，符合《煤矿安全规程》相关要求。

试验方案与参数设定制定详细试验计划，明确试验内容、步骤及判定标准，设定故障类型（如过卷、超速、闸间隙异常）、动作阈值及数据记录频次等关键参数。静态与负荷试验操作流程

静态试验操作流程在无负荷和无流动的状态下，测量保护装置各个传感器的基准数值并记录，以此获得传感器的零点基准值，为后续试验和数据分析提供基础。

负荷试验操作流程在恒定负荷条件下，测量保护装置各个传感器的输出数值并记录，验证保护装置在不同负荷下的工作性能，比较其与设计要求的偏差。

试验前准备要点确定试验计划，包括试验内容、装置和方案；检查保护装置的设备和管道是否正常并进行必要维护修理；对试验装置进行校准和检测，确保数据准确性。动态模拟试验与数据采集模拟工况设计模拟主井真实运行状态，包括不同提升速度（如敏东一矿113秒/循环的高速工况）、装卸载循环及常见异常场景（如过卷、满仓、错向运行等）。多参数同步监测采集保护装置响应时间、传感器数据（如仓门状态、计量重量、位置信号）、执行机构动作状态（如闸瓦制动压力、电机电流）等关键参数。故障注入测试人为模拟传感器故障（如仓门传感器误报）、控制器通讯中断、动力系统异常（如闸间隙超标）等故障，验证保护装置的报警及停运逻辑。数据记录规范采用高精度数据采集系统（采样频率≥1kHz），记录故障触发时间、保护动作时序、参数变化曲线，形成试验报告并归档，参照《主井提升机安全保护试验细则》要求执行。过卷保护与限速保护试验细则过卷保护试验方法提升容器处于终端停止位置，联系信号操作工打点使提升绞车向上运行。当箕斗上提至正常停车位0.5m时，绞车应能自动施闸停车，实现过卷保护。过卷保护安全措施绞车的提升方式为“提物”，信号工传递信号前必须确保罐内无任何人员。若试验中未触发自动停车，则试验人员必须及时按下司机台“紧急停车”按钮，试验结束后需按下过卷复位恢复绞车正常状态。限速保护试验方法联系信号工打点，使绞车运行至正常停车位置并停止。由检修电工在上位机测试画面进行速度3m/s的电脑模拟试验，验证限速保护功能。限速保护安全措施提升绞车必须在停止状态下进行限速保护试验。若操作台面板不报超速故障，检修人员应立刻查明原因，试验结束后由检修工复位绞车到正常状态。05试验数据分析与评估试验数据记录规范

01数据记录基本要求试验数据记录需包含试验时间、试验人员、设备型号、环境参数（温度、湿度）等基础信息，确保数据可追溯。

02核心参数记录内容需记录传感器基准值、负荷试验数据、流量数据、动态响应时间等关键参数，例如静态试验中各传感器的零点基准值。

03异常情况记录要点对试验中出现的报警信息、设备异常动作、数据超差等情况，需详细描述现象、时间及处理措施，如闸间隙超限时的具体数值及停机响应。

04数据记录格式与存储采用标准化表格形式记录，数据需清晰、准确，不得随意涂改；电子数据应即时备份，纸质记录需签字确认并归档保存至少3年。性能指标评估方法

01动作准确性评估通过模拟不同故障类型（如过卷、超速、闸间隙异常），检测保护装置是否能按设计逻辑准确动作，记录误动、拒动次数，计算准确率。

02响应时间测试在动态试验中，测量从故障发生到保护装置动作的时间间隔，要求关键保护（如过卷、安全制动）响应时间不大于设计阈值，确保快速停机。

03抗干扰能力验证在矿井电磁干扰、粉尘、湿度等复杂环境下，通过引入模拟干扰信号，测试保护装置是否出现误报警或信号丢失，评估其稳定运行能力。

04可靠性指标计算基于故障模拟试验数据，计算保护装置的平均无故障工作时间（MTBF）、故障率等指标，参考行业标准评估长期运行可靠性。常见问题诊断与优化建议

保护装置误动与拒动问题误动多因传感器精度不足或抗干扰能力差，如振动导致闸间隙传感器误报；拒动常源于安全回路故障或参数设置错误，需定期校验传感器及回路。

动作时间延迟问题部分保护装置响应时间超过0.5秒设计阈值，影响故障处置效率，建议升级智能控制算法，采用高速PLC控制器提升响应速度。

传感器故障与数据漂移井身测力传感器易受湿度、粉尘影响出现数据漂移，如某矿曾因瓦斯浓度传感器漂移导致误报警，应加强日常校准与防护。

优化建议：智能化升级参考唐口煤业经验，增设远程监控与故障预警系统，实现保护装置状态在线监测，结合历史数据预判潜在故障，工作效率可提升30%。

优化建议：维护周期调整对关键传感器（如闸间隙、过卷保护）缩短校准周期至每周1次，闸盘偏摆保护等每月1次，确保数据准确性与装置可靠性。06安装调试与维护保养安装环境要求与流程

安装环境基本要求安装环境需保持干燥、通风良好，具备稳定的电源供应和可靠的接地条件，避免潮湿、高温及腐蚀性气体等恶劣环境影响装置性能。

安装前准备工作确认主井保护装置型号和规格符合实际需求；准备好螺丝刀、扳手等安装工具及电缆、接线端子等材料；检查设备和管道是否正常，必要时进行维护修理。

安装流程步骤详解第一步，按照厂家提供的安装图纸将装置固定在合适位置，确保牢固可靠；第二步，连接电源线和信号线至相应电源和信号源，保证连接正确、牢固；第三步，依据调试方法和步骤对装置进行调试，确保工作正常、性能稳定。调试步骤与注意事项

调试前准备工作仔细检查主井保护装置的各个部件和连接线路，确保其完好无损、连接正确；准备好所需的调试工具和材料，确认装置型号和规格符合实际需求。

分步调试流程按照静态试验（测量传感器基准数值）、负荷试验（恒定负荷下检测输出）、流量试验（不同流量下验证性能）、动态试验（模拟真实工况运行）的顺序依次进行调试。

调试过程注意要点调试中密切观察装置工作状态和指示灯显示，及时发现并解决问题；确保试验平台安全稳定，模拟故障时做好紧急停车准备，防止意外发生。

调试后检查与记录调试完成后对装置进行全面检查，确认各项性能指标符合要求；详细记录调试数据、故障现象及处理方法，为后续维护提供依据。日常维护与定期检查制度日常维护核心内容每日对装置表面进行清洁，清除灰尘、油污等杂物；检查各连接部位紧固情况，确保连接可靠；对运动部位按要求进行润滑保养，保证运动顺畅。定期检查项目与周期每周检查闸间隙，确保其符合安全标准；每月进行一次远方人工漏电跳闸试验；每小班对过卷保护、错向保护等关键保护进行试验，确保其灵敏可靠。维护保养责任分工日常维护由当班绞车司机与信号工负责；每周及每月检查试验由检修机工、电工等专业人员实施，机运科供电管理组负责统筹安排与监督。维护记录与问题处理建立详细维护