装煤运输机械系统的可靠性对巷道快速掘进的影响分析

摘要 本文用可靠性理论，定量分析了装煤运输机械系统的可靠性对巷道快速掘进的影响。掘进时，提高装煤运输机械系统的可靠度可显著提高单位时间的出煤量，缩短掘进循环中的装、运时间，进而加快掘进速度，是实现快速掘进的一个有效途径。

关键词 装煤运输机械；可靠性；巷道；快速掘进

中图分类号TD4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）112-0122-02

机械化作业线生产能力的发挥，需要由设备的可靠性来保证，若设备的可靠性不够，即使掘进机械化设备达到最优配套，也会由于系统设备可靠性的影响，而发挥不出应有的生产能力。因此，保证系统设备运行的可靠性是配套设备正常运行的前提。

1 系统分析

掘进时，在割煤工作结束后，就要进行装煤工作，根据已确定的施工机械化配套设备，将工作面施工中破落的煤通过装、转、运，出井。从工作面某一静止点煤流开始运动，通过机组小溜、转载机及运输设备运出。根据煤经不同的设备，划分为不同单元。

丁集煤矿辅运巷采用一套装运设备，煤流属于同向单流状态。工作面用机组小溜装煤、转载机转载、运输设备运出落煤，根据落煤从某一静止点开始运动，流经不同设备，划分为三个单元。

2 可靠性分析

串联系统功能有两个单元1和2，代表装煤运输设备。这个系统的每个单元（设备）有两种工作状态：工作正常；失灵。设单元1设备的故障率为，修复率为；单元2设备的故障率为，修复率为。各单元在任意时刻以各自的由（机械工作状态）转移到（失灵状态），而以维持在；以的比率从转移到，而以的比率停留在。

装运设备状态的转移概率矩阵可由马儿柯夫过程理论写出：

式中：-第个单元

在图1中，系统工作状态有个，即。其中，表示单元1，2均正常，表示单元1失灵，单元2正常，以此类推。这样，就可以转化为定量研究装煤运输机械系统的可靠性。以下研究分别在单一维修小组和多个维修小组情形下装煤运输机械系统的可靠度。

2.1 单一维修小组

单元1和单元2用一个维修小组，表示系统状态正常，为出故障时的3种情况。

若出现，立即处理单元1，若出现，立即处理单元2，使其转化为；若出现状态，处理顺序为，因为先恢复单元2，可使单元2正常（即运送其他东西），再使单元1恢复，整个系统便会处于正常状态。

系统状态转移概率矩阵为

设系统处于稳定状态后的状态概率向量为，则，系统稳定后处于状态的概率，分别为。

系统稳定后处于状态下的概率为，亦即单元1、2都正常的概率，称为系统的可靠度，用表示，于是，即

2.2 两个独立维修小组

装煤运输机械系统有两套独立的维修小组，即单元1、2有独立维修小组（数学上称n重维修）时，单元1、2设备的故障率以表示；维修小组对单元1、2设备的修复率以表示。

系统状态转移概率矩阵：

由及求得

系统在n重维修条件下的可靠度为，即

对比和可知，。即求串联系统的可靠度时，维修组数对可靠性的影响可以忽略。因此，可简化为用一个式子求系统的可靠度。对于一个串联系统，若有n个单元，每个单元已知，则该系统可靠度求解公式为：

3 结论

实践证明，综合机械化掘进技术在煤巷快速掘进过程中有着不可替代的作用。本文以丁集煤矿辅运巷掘进工作面为基础，定量分析了掘进装煤运输机械系统的可靠性对快速掘进技术的影响。掘进时，在机械化配套最优方案已经确定，以及其他因素均不变的情况下，仅提高装煤运输机械系统的可靠度，就可以大大提高单位时间的出煤量，缩短掘进循环中的装、运时间，进而加快掘进速度。因此，提高装运系统的可靠度，也是实现快速掘进的一个有效途径。

参考文献

[1] 丛树民， 孙树江. 平巷掘进装岩运输机械系统可靠性分析[J]. 阜新矿业学院学报，1988，4.

[2] 张建强， 何鑫， 张飞龙. 巷道快速掘进技术的研究与应用[J]. 中国高新技术企业，2011，27.