引言
煤矿搅拌站是保障井下充填、巷道支护等作业的核心辅助设施，其设备运行稳定性直接影响煤矿生产安全与效率。随着服役时间延长，设备老化问题日益突出，故障发生率与安全风险显著上升。本文聚焦煤矿搅拌站设备老化引发的安全风险，剖析老化特征与成因，提出切实可行的应对措施，为设备风险管控提供支撑。
一、煤矿搅拌站设备组成及老化特征
（一）煤矿搅拌站设备组成
煤矿搅拌站由原料储存系统、输送系统、计量系统、搅拌系统、控制系统及辅助系统构成。原料储存系统含水泥仓、砂石料仓等，核心设备为仓体、料位计；输送系统以螺旋输送机、皮带输送机为主，负责原料转运；计量系统包括各类计量秤及传感器，保障物料配比精度；搅拌系统核心为双卧轴强制式搅拌机；控制系统采用 PLC 实现自动化操作；辅助系统含除尘、润滑等设备，保障运行环境。
（二）设备老化的定义与判定标准
设备老化是指设备在长期使用中，受物理磨损、化学腐蚀等因素影响，性能下降、功能劣化，无法满足设计或使用标准的渐进过程，具有不可逆性与累积性。判定标准主要包括：性能指标下降，如搅拌效率降低、计量偏差超标；外观结构变化，如锈蚀、变形、密封破损；故障频率升高，无故障运行时间缩短；能耗增加，电力、润滑油消耗上升；安全性能降低，保护装置失效、稳定性下降。
（三）设备老化的主要表现形式
机械部件老化最为突出，主要体现为磨损、腐蚀与疲劳。搅拌机衬板、叶片因摩擦厚度减薄，输送带、托辊破损变形，轴承间隙增大出现异响；仓体、计量斗等金属部件受粉尘与水汽影响锈蚀，螺旋输送机叶片锈蚀变形；搅拌机主轴、传动轴在交变载荷下产生疲劳裂纹，严重时断裂。电气设备老化表现为线路与元件劣化。线路绝缘层在粉尘、潮湿环境中老化破损，易引发短路、漏电；接触器、继电器触点氧化烧蚀导致接触不良，传感器精度下降影响计量，PLC 模块、触摸屏等控制元件老化造成程序紊乱、响应迟缓。控制系统老化导致控制精度降低与适应性不足。早期固定程序难以匹配工艺优化与原料变化需求，硬件老化引发信号延迟、数据处理能力下降，部分老旧系统缺乏数据存储分析功能，无法监控设备状态与追溯运行过程。
二、煤矿搅拌站设备老化的安全风险分析
（一）安全事故风险
设备老化易引发多种安全事故。机械部件方面，搅拌机衬板、叶片脱落可能击伤人员或损坏设备，输送带断裂、托辊脱落导致物料坍塌砸伤人员，主轴等关键部件断裂引发设备振动甚至倾覆。电气设备方面，线路短路、漏电造成触电事故，元件故障产生的电火花引燃粉尘、油污引发火灾，粉尘浓度超标时还可能诱发爆炸。控制系统老化导致的设备误动作，如计量失控、突然启动等，也会引发安全风险。
（二）生产中断风险
老化设备故障频发直接导致生产中断。机械故障如搅拌机卡阻、输送设备损坏需停机维修，关键部件更换耗时较长；电气故障可能造成控制系统瘫痪，使搅拌站无法运行；控制系统老化导致的计量精度不足，会使成品料质量不合格，需停机调整。搅拌站产品供应中断将影响井下充填、巷道支护等作业，可能引发顶板垮塌、采掘进度延误等连锁问题。
（三）经济损失风险
设备老化带来的经济损失体现在三方面。维护成本显著增加，故障频发导致备件采购与维修人工费用上升，部分老旧备件需定制加工，进一步提高成本。生产效率下降，设备性能劣化与故障停机时间增加，导致产能降低，可能引发违约赔偿。事故损失巨大，安全事故不仅产生人员伤亡赔偿、设备维修费用，还可能面临罚款、停产整顿等处罚，造成直接与间接经济损失。
三、煤矿搅拌站设备老化的成因分析
（一）设备自身因素
设备设计制造质量与材质性能奠定老化基础。早期搅拌站受技术限制，缺乏对煤矿高粉尘、强振动工况的针对性设计，普遍存在结构强度不足、密封不合理等缺陷，如搅拌机轴端密封采用简单填料密封而非机械密封，粉尘极易侵入轴承腔加速磨损，直接缩短部件使用寿命。部分设备为控制初期成本，核心部件采用普通 Q235 钢材，而非耐磨损的高铬合金或耐腐蚀的 304 不锈钢，在搅拌站恶劣环境中，部件损耗速度较优质材质快 2-3 倍。服役年限是关键因素，多数搅拌站设计寿命为 10-15 年，超过服役年限后，部件磨损、疲劳等损伤呈指数级累积，如运行 15 年以上的搅拌机，其主轴疲劳裂纹发生率较新设备高出 80%，性能自然下降，符合设备老化的自然规律。
（二）运行环境因素
恶劣运行环境加速设备老化。粉尘污染严重，原料输送时皮带输送机卸料点粉尘浓度可达 500mg/m³ 以上，远超国家规定的 10mg/m³ 限值，这些粉尘附着在机械部件摩擦面，会形成 “磨料磨损”，使搅拌机衬板使用寿命从设计的 12 个月缩短至 6 个月以内；粉尘进入电气控制柜后，会在电路板表面形成导电层，导致 PLC 模块短路故障发生率增加 50% 以上。空气湿度大，煤矿区域空气相对湿度常维持在 75%-90%，金属部件表面易形成水膜，引发电化学腐蚀，如砂石料仓内壁每年锈蚀厚度可达 0.3mm，3-5 年便需进行除锈补焊。搅拌与输送设备运行产生的振动加速度可达 0.5g，长期冲击导致螺栓松动频率每周可达 2-3 次，部件连接间隙增大，进一步加剧疲劳老化，同时使计量秤传感器受力不稳定，计量偏差从 ±2% 扩大至 ±5%。温度变化也有影响，夏季厂房内温度可达 40℃以上，导致电气元件温升超标，电容、电阻等元件老化速度加快；冬季低温使润滑油黏度增加 3 倍以上，润滑脂凝固，轴承润滑不良，磨损量较常温时增加 40%，均加剧部件损耗。
（三）管理维护因素
管理维护不到位加剧设备老化与风险。部分煤矿将核心精力放在井下采掘环节，对地面搅拌站设备管理重视不足，未建立专门设备管理部门，多由生产班组兼职负责，导致管理责任模糊。存在 “重使用、轻维护” 现象，据调研，60% 以上的中小型煤矿未制定搅拌站设备专项维护计划，即使有计划也因生产任务紧张难以执行，如润滑油应每 15 天更换一次却延长至 30 天以上，轴承润滑失效问题频发；除尘设备滤袋堵塞后未及时清理，除尘效率从 95% 降至 40% 以下，加剧粉尘对设备的侵蚀。检修模式以事后维修为主，90% 的故障都是在设备停机后才处理，如输送带局部破损未及时修补，最终导致整根皮带断裂，维修时间从 2 小时延长至 12 小时；检修人员多为通用维修工，缺乏搅拌站设备专业培训，对传感器校准、PLC 程序调试等技术掌握不足，维修后设备故障率仍高达 30%。设备运行记录仅简单记载启停时间，缺乏温度、振动、能耗等关键参数记录，无法通过数据追溯老化轨迹，难以制定精准维护策略。
（四）负荷因素
设备运行负荷影响老化速度。井下充填作业常需连续供料，部分煤矿为缩短工期，让搅拌站长期处于 110%-120% 的超负荷运行状态，如设计产能 50m³/h 的搅拌机被强制提升至 60m³/h，机械部件承受的载荷超出设计极限，搅拌叶片磨损速度加快 1.5 倍，主轴弯曲故障发生率增加 2 倍；电气设备负荷过大导致电流超标，接触器触点烧蚀频率从每月 1 次增至每周 2 次，加速元件老化。负荷波动频繁，煤矿生产受地质条件影响，充填需求常出现骤增骤减，设备每天启停次数可达 10-15 次，远超设计的 3-5 次，频繁启停产生的冲击载荷使传动轴产生疲劳裂纹的时间从 2 年缩短至 8 个月。同时，负荷骤变导致控制系统频繁调整输出，PLC 模块运算负荷增加，程序响应延迟从 0.1 秒延长至 0.5 秒，进一步降低设备运行稳定性，形成 “负荷波动 - 性能劣化 - 更易波动” 的恶性循环，加剧设备老化。
四、煤矿搅拌站设备老化安全风险应对措施
（一） 技术升级与设备改造
针对关键老化部件及时更换升级。机械部件方面，用高铬合金、耐磨铸铁等材质更换磨损的搅拌机衬板、叶片，对腐蚀仓体、计量斗采用不锈钢材质或防腐涂层处理，将疲劳损伤的主轴、传动轴更换为高强度合金钢部件。电气设备方面，更换老化线路为阻燃耐磨损电缆，替换氧化的接触器等元件，采用高精度数字式传感器提升计量精度。
对控制系统进行智能化升级，将传统 PLC 系统升级为工业互联网智能系统，实现运行状态实时监控、数据采集分析与远程查看。引入预测性维护模块，通过振动、温度传感器采集数据，利用大数据建立老化预测模型，提前预警故障；增加自动诊断功能，定位故障点并给出维修建议。优化控制程序，适应工艺与原料变化，提高控制精度。
升级环保与安全设备，将袋式除尘器改为脉冲或静电除尘器，在原料出入口增设局部除尘装置，降低粉尘浓度。安装除湿与通风设备控制厂房湿度，对电气控制柜密封并加装防潮加热装置。为设备配备紧急停机、过载保护装置，在运行区域安装红外报警与监控设备，防范机械伤害事故。
（二）强化设备管理与维护
建立完善设备管理制度，制定设备管理办法、维护规程等文件，明确采购、使用、维护等各环节要求。建立设备管理台账，记录型号、服役年限、维护检修等信息，实现全生命周期管理。落实责任制，将管理责任分配到操作人员、维护人员与管理人员，明确考核标准与奖惩机制。
优化维护保养体系，结合设备说明书与运行数据，制定个性化维护计划，明确润滑、清洁、紧固等内容与周期。加强维护过程监督，建立记录核查制度，确保维护质量。定期开展维护技能培训，提高人员操作水平。建立备件管理系统，储备关键备件，与供应商合作保障老旧备件供应。
推行科学检修模式，结合设备老化特点，采用预防性检修与预测性检修相结合的方式。制定检修计划，定期检查关键部件状态；基于智能控制系统数据，分析老化趋势，提前安排检修。组建专业检修团队，开展技术培训与考核；建立检修质量验收制度，确保检修效果。
（三）优化运行环境与负荷管理
改善设备运行环境，对搅拌站厂房进行密闭改造，安装通风除尘系统，定期清理设备表面与内部粉尘。在电气设备区域设置防潮设施，定期检测湿度并调控。采用减震基础安装搅拌与输送设备，在部件连接部位加装减震装置，减少振动冲击。合理规划设备布局，保障散热空间，冬季对设备进行保温处理，确保润滑油性能。科学管理设备运行负荷，根据设备额定产能制定生产计划，严禁超负荷运行。通过优化生产调度，均衡原料供应与成品输出，减少设备启停与负荷波动。在控制系统中设置负荷监控模块，超过额定值时自动报警并调整；定期检测设备负荷状态，及时处理异常。
（四）完善应急保障体系
制定专项应急预案，针对机械故障、电气火灾、粉尘爆炸等老化引发的事故，明确应急组织机构、响应流程、处置措施与责任分工。定期组织应急演练，模拟设备故障与事故场景，提升人员应急处置能力，检验预案可行性并优化。
配备充足应急物资，储备灭火器、急救设备、备用部件等，定期检查物资完好性与有效性，及时补充更换。建立应急救援队伍，由设备、安全、技术等人员组成，具备故障排查、事故处置与人员救援能力；与外部救援机构联动，确保紧急情况得到支援。
（五）加强人员培训与管理
开展全面人员培训，针对操作人员，培训设备正确操作、日常检查与异常识别技能；对维护检修人员，培训部件检测、故障诊断与维修技术，掌握智能系统使用方法；对管理人员，培训设备管理知识与风险管控理念。采用理论教学与实操训练结合的方式，定期考核确保培训效果。建立人员管理机制，实行持证上岗制度，操作人员与检修人员需考核合格方可上岗。建立岗位责任制与绩效考核体系，将设备运行状态、维护质量等纳入考核，与薪酬挂钩。鼓励人员提出设备改进建议，对有效建议给予奖励，激发参与设备管理的积极性。
结论
煤矿搅拌站设备老化是影响煤矿安全生产的重要隐患，其老化表现为机械、电气与控制系统的多维度劣化，可能引发安全事故、生产中断与经济损失等风险，成因涉及设备自身、运行环境、管理维护与负荷等多方面因素。应对设备老化风险需采取综合措施：通过关键部件更换、控制系统智能化与环保安全设备升级实现技术改造；借助完善制度、优化维护、科学检修强化设备管理；通过改善环境、均衡负荷优化运行条件；依托预案、物资与队伍建设完善应急保障；通过系统培训与机制建设提升人员能力。多维度措施协同实施，可有效延缓设备老化进程，降低安全风险，保障煤矿搅拌站安全稳定运行，为煤矿生产提供可靠支撑。
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