王　巖

(永煤集團(tuán)公司城郊煤礦)

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自動(dòng)化技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中的作用

王巖

(永煤集團(tuán)公司城郊煤礦)

摘要煤礦生產(chǎn)過程受到多種自然災(zāi)害的影響，存在大量的不安全因素，稍有疏忽，便可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。煤礦井下作業(yè)地點(diǎn)生產(chǎn)環(huán)境非常惡劣，存在各種安全隱患，嚴(yán)重影響了煤礦的安全生產(chǎn)。為此，分別從煤礦防治沖擊地壓、火災(zāi)預(yù)警、粉塵治理等方面詳細(xì)分析了自動(dòng)化技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中的作用，認(rèn)為加強(qiáng)安全經(jīng)費(fèi)投入、研發(fā)煤礦安全自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)(設(shè)備)以及提高員工安全意識有助于提高煤礦安全生產(chǎn)水平。

關(guān)鍵詞自動(dòng)化技術(shù)煤礦安全生產(chǎn)沖擊地壓火災(zāi)預(yù)警粉塵安全意識

現(xiàn)階段，隨著煤礦數(shù)字化、信息化水平的逐步提高，井下生產(chǎn)的安全性盡管得到了一定程度的提高，但煤礦安全生產(chǎn)所面臨的形勢依然嚴(yán)峻。以鄭州大平煤礦“10·20”事故為例[1-3]，該事故是由于井下巷道局部通風(fēng)不暢，導(dǎo)致煤與瓦斯突出之后瓦斯逆流，進(jìn)而導(dǎo)致西大巷瓦斯氣體濃度上升，高濃度瓦斯氣體在遇到電機(jī)車火花后發(fā)生爆炸，從瓦斯突出到爆炸發(fā)生，整個(gè)過程僅30 min，若能夠采用自動(dòng)化檢測設(shè)備對巷道入口及巷道內(nèi)部的瓦斯氣體濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在瓦斯?jié)舛冗_(dá)到臨界值之前自動(dòng)切斷電源，并及時(shí)向巷道內(nèi)的作業(yè)人員發(fā)出警報(bào)信號，及時(shí)疏散作業(yè)人員，勢必能夠有效降低瓦斯爆炸事故所造成的損失。近年來，隨著自動(dòng)化技術(shù)和信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，相當(dāng)一部分國有大中型煤礦在井下作業(yè)中大量應(yīng)用了自動(dòng)化控制、監(jiān)測系統(tǒng)，以大同煤礦集團(tuán)為例，通過建設(shè)“智能化數(shù)字礦山”，充分發(fā)揮了自動(dòng)化技術(shù)的作用，進(jìn)一步提高了開采作業(yè)效率，同時(shí)還有效保障了井下作業(yè)安全。從安全管理方面來看，塔山煤礦以先期完成的各類系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合自動(dòng)化、信息化技術(shù)，建立了覆蓋整個(gè)煤礦的以生產(chǎn)、經(jīng)營、設(shè)計(jì)等多個(gè)層面為一體的綜合化煤礦安全自動(dòng)化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對作業(yè)人員、環(huán)境、設(shè)備等方面的詳細(xì)信息統(tǒng)計(jì)，對于保障生產(chǎn)安全具有重要作用。本研究在對上述成果分析的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析煤礦自動(dòng)化技術(shù)對于確保礦井安全生產(chǎn)的作用，并就確保井下安全生產(chǎn)的措施進(jìn)行討論。

1煤礦自動(dòng)化技術(shù)作用

隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的快速壯大，煤礦安全生產(chǎn)工作面臨著巨大挑戰(zhàn)：①國有大中型煤礦對部分煤礦進(jìn)行了并購、重組，該類被并購的煤礦由于規(guī)模、經(jīng)營模式、安全管理水平存在差異，仍待進(jìn)一步整合；②部分煤礦經(jīng)過多年開采，進(jìn)入到衰減期，開采深度較大，增加了安全管理工作的難度；③部分小煤礦因無序開采，導(dǎo)致大小煤礦間形成復(fù)雜的聯(lián)通，小煤礦中的瓦斯、水等向大煤礦串流，大大增加了大煤礦的安全風(fēng)險(xiǎn)。對此，有必要通過應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)有效防治瓦斯、水、火等災(zāi)害，同時(shí)加快對小煤礦的技術(shù)改造和整合，確保煤礦生產(chǎn)安全。

1.1沖擊地壓防治

相當(dāng)一部分煤礦的煤層及頂?shù)装宥驾^為堅(jiān)硬，伴隨沖擊地壓事故的發(fā)生，易影響工作面采煤工作的正常進(jìn)行，并對井下安全生產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重影響[4]。對此，以某煤礦為例，通過對工程現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地調(diào)查并結(jié)合室內(nèi)巖土力學(xué)分析，根據(jù)沖擊地壓產(chǎn)生的原因及表現(xiàn)出的規(guī)律，本研究提出了淺埋深堅(jiān)硬頂板弱化處理方法，為防治沖擊地壓提供了有效解決方案。另外，通過運(yùn)用各類監(jiān)測儀器，實(shí)現(xiàn)對煤礦各工作面以及巷道內(nèi)沖擊地壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并對各測段的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合對比分析，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)頂板弱化處理后，巷道內(nèi)的沖擊地壓得到了有效控制，煤體與煤柱的壓力下降較明顯，有效保障了煤礦井下作業(yè)安全。

1.2火災(zāi)預(yù)警

火災(zāi)是煤礦常見的安全災(zāi)害之一，針對煤礦生產(chǎn)中的火災(zāi)隱患，需結(jié)合礦井具體結(jié)構(gòu)，合理布置火災(zāi)監(jiān)測點(diǎn)，建立全面覆蓋的井下火災(zāi)綜合監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。在系統(tǒng)安裝完畢后，需經(jīng)安全性、可靠性和穩(wěn)定性測試之后方可投入應(yīng)用，確保系統(tǒng)可長時(shí)間的可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，為安全管理工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持，降低火災(zāi)隱患引發(fā)的煤礦安全事故的發(fā)生概率。

1.3粉塵治理

(1)液壓支架架間粉塵治理。井下煤炭粉塵主要集中于每2個(gè)液壓支架的前探梁之間、頂煤放置處、液壓支架前連桿與掩護(hù)梁鉸接的位置，需重點(diǎn)治理。針對該類區(qū)域的煤炭粉塵，可采用液壓支架架間噴霧系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)防治，該系統(tǒng)主控裝置根據(jù)下風(fēng)側(cè)的接收器發(fā)出的動(dòng)作信號實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)開啟和關(guān)閉的自動(dòng)控制，同時(shí)可設(shè)置系統(tǒng)定時(shí)開啟和關(guān)閉，還可對噴霧系統(tǒng)直接進(jìn)行遙控操作。

(2)煤炭運(yùn)輸過程中的粉塵治理。煤炭在運(yùn)輸過程中，伴隨物料的抖動(dòng)、摩擦等運(yùn)動(dòng)會(huì)有大量煤塵產(chǎn)生，尤其在前部刮板輸送機(jī)卸載處和帶式輸送機(jī)拐彎處，煤炭粉塵產(chǎn)生量較大，加之該2個(gè)位置的空氣易改變流動(dòng)方向，易形成渦流，進(jìn)而導(dǎo)致煤炭粉塵隨空氣渦流進(jìn)入采煤工作面。在候補(bǔ)刮板輸送機(jī)的位置由于支架的阻擋作用，空氣流速小，所產(chǎn)生的粉塵量稍少于前部。對此，可采用聯(lián)動(dòng)噴霧方式和水平噴霧方式治理粉塵[5-7]。該類噴霧裝置主要通過超聲波傳感器和雷達(dá)傳感器監(jiān)測輸送帶上的物料是否處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對噴霧裝置的自動(dòng)控制。當(dāng)傳感器監(jiān)測到輸送帶上的物料處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，向主控裝置發(fā)出信號，主控裝置在接收到信號之后，控制噴霧系統(tǒng)開啟噴霧。但由于該方式在噴霧過程中噴霧量較大，水霧易聚集形成水滴，因此，通常被用于輸送帶上的粉塵防治，但在人行巷道中則不適用，以免導(dǎo)致人行巷道含水量過高，引發(fā)不必要的安全問題。通過利用自動(dòng)化噴霧系統(tǒng)防治煤炭粉塵，可大幅度降低井下空氣中的煤炭粉塵濃度，有效減少粉塵對井下工作人員身體健康的影響，進(jìn)一步提高煤礦企業(yè)的安全效益和生產(chǎn)效益。

2煤礦安全問題改善措施

(1)加強(qiáng)安全經(jīng)費(fèi)投入。煤礦企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步加大對煤礦生產(chǎn)安全方面的經(jīng)費(fèi)投入，通過研發(fā)、引進(jìn)先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備替換陳舊的機(jī)械設(shè)備，并加強(qiáng)對新設(shè)備及先進(jìn)技術(shù)的推廣和應(yīng)用。加強(qiáng)與科研院所的合作，深入研究煤礦各類安全問題產(chǎn)生的原因和治理方案，引進(jìn)各類先進(jìn)工藝、自動(dòng)化系統(tǒng)，改善煤礦生產(chǎn)環(huán)境，加強(qiáng)對煤礦作業(yè)過程中各類因素的有效監(jiān)控，全面保障煤礦生產(chǎn)安全。

(2)研發(fā)煤礦安全自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)(設(shè)備)。煤礦企業(yè)需進(jìn)一步加強(qiáng)對煤礦安全綜合自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備和技術(shù)的研究，進(jìn)一步提高綜合自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測精度及運(yùn)行的可靠性。以現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行改造和升級，減少數(shù)據(jù)采集、傳輸過程中的誤差，提高電氣設(shè)備的靈敏度，進(jìn)一步提升瓦斯防治的水平。同時(shí)，通過合理應(yīng)用對綜合性防火滅火系統(tǒng)，可更為準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)火警，提高采空區(qū)火災(zāi)隱患的防治水平，保障井下作業(yè)安全。

(3)提高員工安全意識。煤礦員工的安全意識水平是影響煤礦生產(chǎn)安全的重要因素，對此，有必要進(jìn)一步強(qiáng)化煤礦員工的安全生產(chǎn)意識，將其作為煤礦生產(chǎn)工作中的重點(diǎn)工作進(jìn)行開展，提高員工操作各類井下自動(dòng)化設(shè)備的水平，最大限度地發(fā)揮自動(dòng)化設(shè)備對于確保井下安全生產(chǎn)的作用。

3結(jié)語

自動(dòng)化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)過程中的應(yīng)用對于確保煤礦生產(chǎn)安全具有重要作用。為此，分別分析了自動(dòng)化技術(shù)在井下沖擊地壓防治、火災(zāi)預(yù)警以及粉塵治理方面的應(yīng)用并就提高井下安全生產(chǎn)水平的措施進(jìn)行了探討，對于提高煤礦生產(chǎn)的自動(dòng)化水平以及井下生產(chǎn)的安全性有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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(收稿日期2015-12-23)

王巖(1984—)，男，工程師，476600 河南省永城市。