煤礦安全與綜采技術關系探究

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摘要：伴隨著我國采煤行業相關技術的持續發展進步，采煤領域的作業安全情況取得了顯著改善。不過在煤礦領域作業安全得到顯著改進的前提下，需要清醒地認識到采煤相關技術獲得進步之后帶來的某些挑戰和問題。經過分析國內的煤礦行業的生產作業安全現狀，討論了煤礦領域作業安全和采煤技術之間的關聯性，期望為煤礦行業的安全生產工作提供一些借鑒。

關鍵詞：煤礦開采；采煤相關技術；安全生產

我國的煤礦行業中絕大多數礦場都是采用井工挖掘開采的模式進行生產，其中的安全生產問題是困擾煤礦行業相關企業一個非常棘手的難題。煤礦企業安全生產事故的出現不但會給相關的企業造成非常巨大的財產損失，同時還會引起比較惡劣的社會負面影響。在絕大多數的狀況下，煤礦企業安全生產事故的出現不但和煤礦礦區的自然地質環境條件的不確定性有較大關聯性，還和相關企業的煤炭挖掘相關技術有比較緊密聯系。近年來，我國國有性質的煤礦企業基本上都實現了全面的機械化生產方式進行煤炭的挖掘操作，煤礦企業生產作業的狀況獲得很大程度的改進和提升。不過還是需要深刻認識到煤炭開采相關技術的進步所引起的某些潛在風險。本文基于國內煤礦行業生產安全的現狀實施深入研究，討論了煤礦領域作業安全和煤炭開采相關技術之間的辯證聯系。

1國內煤礦行業的生產安全現狀研究

近些年來，隨著政府部門以及煤礦行業相關企業多年來的持續努力和拼搏，煤礦行業生產過程的安全狀況獲得了顯著的改進和提升。礦場出現重大甚至特大安全事故的次數顯著降低，煤礦企業百萬噸級別的人員死亡率逐年減少。下文將詳細分析國內煤礦領域相關企業生產安全工作獲得的卓越成就以及面臨的嚴峻挑戰[1]。

1.1煤礦安全生產取得的成就

我國的煤炭資源總產量從建國初期的3.3×107噸增長到2020年的3.82×109噸，實際增加多達116倍，煤炭資源的供應從總體上實現了平衡。煤礦企業（百萬噸級別的）人員死亡率是其生產安全工作的一個關鍵衡量指標。在2002年我國煤礦企業的百萬噸級別的人員死亡率達到了歷史上的最大值6.18%。此時由于國內對于煤炭行業生產相關政策比較寬松，私人開設的煤礦大量涌現，安全開采工作沒能有效落實。為了扭轉此種局面，我國相關部門在2004年起開始逐漸把煤炭資源的開采權利收歸為國有，迅速淘汰了大量煤炭挖掘相關技術比較落后、生產安全狀況堪憂的礦井，大幅度地改善了煤礦行業生產安全的情況。為了確保煤礦行業的生產安全，相關部門相繼頒布了一整套的有關政策和法規，有效保護了煤礦行業工作人員，特別是現場工作人員的生命安全。當中最有效的就是《煤礦安全規程》《煤礦礦長保護礦工生命安全七條規定》《煤礦安全監察條例》。經過針對煤礦行業企業的相關主管領導的安全責任制度，進而實現對于礦工的生命最大化保護。除此以外，還陸續設立了國家安全生產監督管理總局這個新的監管機構，實現了對煤炭開采行業生產過程中安全工作的全方位監督和管理，有效應對以及預防煤礦企業的安全生產事故[2]。

1.2煤礦企業生產安全工作所面臨的嚴峻挑戰

盡管現階段國內的煤礦領域的生產安全狀況獲得了大幅度的改善和提升，然而其生產過程中的安全工作依舊面臨著極大的挑戰和問題。目前國內煤礦行業（百萬噸級別的）人員死亡率雖然已經達到了歷史上的最低檔位（詳見圖1），不過國內的煤炭行業由于產量非常高，煤炭資源在開采過程中導致的死亡人數依舊比較巨大。值得相關人員關注的一個重大問題是，國有性質煤礦的生產過程的安全性雖然得到了有效保證，但是某些地方性質煤礦生產過程的安全卻難以得到有效保證。形成這種差異的重要原因即為國有性質的煤礦資金相對充裕，能夠在安全生產工作方面更加游刃有余地投入，然而地方性煤礦因為資金相對匱乏，安全方面的設備以及宣傳方面的投資相對較少。除此以外，在地表淺部的煤炭資源枯竭以后，煤炭礦區發生地質災害的可能性也就會大大增加，比如沖擊性地壓、煤炭和瓦斯氣體發生突出。更為關鍵的問題是，沖擊性地壓與煤炭和瓦斯發生突出的有關災害的生成機理目前還沒有明確定論，這種情況就給相關部門對于災害的預防和治理帶來了非常大的難度。上述問題均為后期在煤炭生產過程中將會發生的棘手難題，是亟需妥善解決的核心問題。

2煤礦生產安全工作和采煤相關技術之間的聯系

上文著重研究了煤礦行業的安全生產現狀，其工作的改善涉及到很多層面的因素。下文將著重探討煤炭挖掘相關技術和煤礦企業安全的相互聯系。煤炭挖掘相關技術發展一方面有益于改進煤礦企業的生產安全狀況，另一方面也有可能引發某種特定的災害。在煤礦企業開采作業的過程中，相關煤礦企業必須依據企業本身真實狀況選擇科學合理的煤礦開采技術。相關煤礦安全生產技術人員為了改進煤礦安全任務，必須加大對安全管理及安全設施的資金投入[3]。領先的煤礦開采技術可以最大限度地提升煤礦的生產效率，為相關煤礦開采企業帶來可觀的經濟效益。基于此，煤礦開采企業必須將安全與經濟的關系進行合理平衡。

2.1先進的煤炭開采相關技術促進挖掘工作更為安全

煤炭挖掘相關技術的發展歷經了炮采模式的技術、常規的機械化開采技術和綜合類機械化模式的開采技術幾個發展階段，隨著煤炭挖掘相關技術的愈發成熟和進步。煤炭行業相關企業的生產效率以及作業過程的安全均獲得了顯著提高。在應用炮采模式的技術時，礦井內部的頂板是應用單體的液壓支柱實施支護操作，裝煤的流程需要依靠人工來進行，破煤開采使用炸藥的爆破操作來進行。在實施爆破的過程中，有可能將液壓支架震倒，此時就會引發嚴重的冒頂事故[4]。因為炮采模式的技術出煤效率相對不高，作業面需要大量的操作工人。這樣的情況造成炮采模式下，其工作面發生安全事故時，可能帶來比較大的人員傷亡。相關煤炭開采企業在使用先進的綜采技術以后，工作面可實現無人化工作，進而最大程度上確保井下煤礦作業工人的生命財產安全。液壓支架支護頂板支護強度非常高，能夠行之有效降低冒頂安全事故的發生概率。

2.2先進的相關煤炭開采技術所存在的安全問題

先進采煤技術的使用實現了開采速度快、開采厚度大，現階段的綜采挖掘技術的開采高度最大可達到8.95m以上。更高強度的煤炭開采挖掘意味著在煤炭開采挖掘的進程中會對煤礦井下的煤炭巖層產生非常大的振動，該振動將會導致比較大的安全隱患，可能會造成煤礦井下安全事故。因為煤炭開采強度非常大，會造成煤層頂部的綜采工作面出現斷層活化現象，進而導致煤礦安全生產事故的發生。在高強度開采過程中煤體破碎量是非常大的，會造成煤體中釋放出較大量的瓦斯氣體，很可能導致非常嚴重的瓦斯爆炸安全事故的發生。

2.3煤礦開采使用的“三機配套”機械設備

2.3.1采煤機。采煤機是綜采設備的最重要煤礦機械設備。采煤機是一種集機械、電氣及液壓為一體的機電一體化設備，煤礦綜采工作面的工作條件是非常惡劣的，一旦發生設備故障將會引起整個煤炭開采工作的中斷，導致非常嚴重的經濟損失。采煤機是達成煤礦生產自動化、智能化及模塊化的關鍵設備。煤礦礦井下機械化挖掘能夠降低體力勞動、提升安全等級，實現煤炭高產、高效及低能耗的目標。在放頂煤工作面開采的過程中，采煤機使用采煤機械將煤炭從煤壁上破碎下來（破煤）并且裝進綜采工作面的刮板運輸機。采煤機按照預先設置的牽引速度進行行走（牽引），使破煤及運煤工藝步驟可以持續進行。采煤機如圖2所示。2.3.2刮板運輸機。刮板運輸機指的是煤礦開采工作面應用的“鏈式運輸”機械設備。刮板運輸機通常使用在煤礦開采工作面及煤礦開采區域的順槽運輸，該設備也能夠在煤礦巷道及半煤巖層巷道綜掘工作面進行應用。刮板運輸機既可以向上運輸煤炭，也可以向下運輸煤炭，向上運輸煤炭時工作角度通常小于等于35.55°；向下運輸煤炭時工作角度通常小于等于25.55°，但是在綜采工作面刮板運輸機真實的輸送工作角度通常小于等于20.55°。刮板運輸機具備不受貨載寬度及濕度制約的煤炭運輸能力，整體機身最大高度非常適合煤炭的裝載，機身總長度非常便于調整，機身經過CAE模擬仿真分析剛度及強度非常優異，因此在許多大型煤礦開采企業中使用非常廣泛。刮板運輸機如圖3所示。2.3.3液壓支架。液壓支架指的是控制綜采工作面頂部煤礦壓力的煤礦機械設備。綜采工作面礦壓將負載力作用在液壓支架上。在液壓支架與綜采工作面圍巖層之間相互作用的力學體系內，如果液壓支架的各個零部件負載和頂部支撐板作用在液壓支架上的外部負載處于同一直線上，因此此類液壓支架對該綜采工作面圍巖層是非常匹配的。液壓支架如圖4所示。

3結束語

綜上所述，煤礦安全開采作業是煤礦企業需要面對的重要問題，然而煤礦開采技術又是煤礦生產作業的核心內容。科學合理判斷煤礦安全和煤礦開采技術之間的關系有利于煤礦挖掘相關企業實現安全高效作業。國內煤礦企業必須依據本企業真實的生成條件選擇適合的煤礦開采技術，同時做好煤礦開采企業的安全管理工作。

參考文獻：

[1]孫秉成，杜昌昂，丁文龍，等.急傾斜特厚煤層綜采工作面均壓通風技術研究與應用[J].煤炭工程，2021，53（6）：77-81.

[2]李明明.探索煤炭綜采自動化控制系統對煤礦安全生產的作用[J].低碳世界，2021，11（3）：172-173.

[3]王立志，王昊，何光輝.綜采工作面末采掛網新工藝在曹家灘煤礦的應用[J].內蒙古煤炭經濟，2020（12）：134-135+196.

[4]徐建博，錢永坤.利潤與安全雙目標下的國有企業安全激勵機制———基于國有煤礦的理論與實證研究[J].華東經濟管理，2021，35（2）：112-119.

作者:姚建波 單位:冀中能源股份有限公司邢臺礦