張連軍,劉 穎,華 佳
(安標國家礦用產品安全標志中心有限公司 技術檢驗部,北京100013)
煤礦事故給國家造成了巨大的經(jīng)濟損失,也威脅著人民的生命安全,究其原因,其中一部分災害主要是對于煤礦井下瓦斯與水、地質構造等災害源的狀況掌握不明確,無法進行有效的預防。地質勘探技術能夠很預先掌握井下的煤田地質構造等關鍵因素,在礦井瓦斯災害防治、礦井水害防治、頂板事故預防等方面起著重要作用。隨著新技術、新設備的不斷涌現(xiàn),煤礦安全生產對地質勘探設備提出愈來愈高的要求,而設備性能必須通過相應標準來管理和規(guī)范,因此地質勘探標準化研究尤為重要。為了提升地質勘探設備的標準化管理水平,開展該領域標準體系研究非常重要。從使用功能來分,地質勘探設備主要包括鉆探設備、物探設備2 大類,本文以這2 類產品為切入點,展開相關標準的分析與研究。
地質勘探設備主要是指對礦體或地質體探明形態(tài)、結構及儲量的工程勘探技術用到的設備。煤礦地質勘探中,通常以鉆探工程和坑探工程為主,輔以地球物理勘探和地球化學勘查。根據(jù)勘探方法的不同,主要分為鉆探設備和物探儀器設備2 大類。
煤礦井下鉆探設備基本可以分為水平定向鉆機、煤層氣鉆機、鑿巖機、安全工程鉆機、錨桿鉆機、乳化液鉆機、鉆裝機、巖心鉆機、膠輪鉆機、反井鉆機,及配套的鉆頭、鉆桿、泥漿泵、泵車、隨鉆測量裝置、空氣壓縮機、液壓泵站等。
目前,鉆探設備類標準共24 項,其中基礎標準6 項,通用標準5 項,專用標準13 項;鉆機類標準共7 項,其中基礎標準0 項,通用標準1 項,專用標準6 項;鉆探配套設備類標準共5 項,其中基礎標準0 項,通用標準1 項,專用標準4 項。這三類產品標準級別均以GB(國家標準)、MT(煤炭行業(yè)標準)、AQ(安全標準) 標準為主,標準類型均以專用標準為主,管理標準相對較少,且部分現(xiàn)有標準標齡過長、指標落后、內容重復,亟需修訂和整合。
現(xiàn)有物探類儀器設備按照原理不同,可細分為水文物探類、地質構造類、鉆孔測量類、監(jiān)測監(jiān)控類4 類。
(1) 水文物探類包括電法儀,瞬變電磁儀、坑透儀、音頻電透儀等。
(2) 地質構造類包括瑞利波探測儀、等槽波地震儀。
(3) 鉆孔測量類包括全方位測斜儀、手持測斜儀、鉆孔軌跡測量儀,無線電磁波測量儀、鉆孔成像儀、開孔定向儀等等。
(4) 監(jiān)測監(jiān)控類包括水文監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、微震(在線) 監(jiān)測系統(tǒng)、電阻率在線監(jiān)測系統(tǒng)、鉆孔軌跡在線監(jiān)測系統(tǒng)等。
目前,物探設備類產品共有標準19 項,其中基礎標準6 項,通用標準5 項,專用標準8 項;測量設備類共有標準5 項,通用標準3 項,專用標準2 項,標準類型包括MT 等;透視設備類共有標準3 項,其中通用標準1 項,專用標準2 項,標準類型包括MT 等;其他物探設備類共有標準4 項,其中通用標準1 項,專用標準3 項,標準類型主要有MT 等。這些產品標準級別均以GB(國家標準)、MT(煤炭行業(yè)標準)、AQ(安全標準) 標準為主。
鉆探設備種類相對較少,但是其行業(yè)標準適用性不強,引用不足,主要體現(xiàn)在以下方面。
(1) 由于科技發(fā)展等原因導致某些標準的適用性不能夠全面覆蓋,建議對現(xiàn)行時間較長的行標進行修訂,例如MT/T 790-2006 煤礦坑道勘探用鉆機。
(2) 部分新產品沒有合適的行標,均是參考其他產品的標準,例如煤礦坑道鉆機配套用履帶式泥漿泵車等。
(3) 部分標準年代久遠,隨著科技的發(fā)展,部分標準已經(jīng)不能涵蓋當前產品的性能要求,應修訂老標準對新產品提出明確的、可行性高的要求。
物探儀器設備國標和行標中的系列標準均較為完善,尤其是一些環(huán)境試驗標準對試驗的要求和試驗方法規(guī)定準確。大多數(shù)標準能夠按時修訂完善,符合產品設計、生產制造、檢驗的實際。但是隨著新技術的發(fā)展,新產品的出現(xiàn),物探儀器設備相關標準也存在一些問題,主要體現(xiàn)在以下方面。
(1) 礦用井下電子電工產品行業(yè)標準MT209/210/211 作為儀器類行業(yè)標準的典范,是井下電器類產品常采用的標準。標準發(fā)布了近三十年,至今未修訂, 而該標準引用的防爆標準為GB3836-1983,現(xiàn)已經(jīng)修訂過3 次,已為GB/T3836-2021。MT209/210/211 系列標準已經(jīng)無法滿足目前生產制造水平的要求,是亟需解決的問題。
(2) 井下地球物理勘探類、鉆孔測量類行業(yè)標準。地震勘探、電磁法勘探以及鉆孔測斜類標準也約20 年,建議盡快進行修訂。另外,為了更加規(guī)范行業(yè)發(fā)展,建議部分行業(yè)標準視情況轉為強制標準。
(3) 針對井下便攜式物探裝備線纜,現(xiàn)有標準適應性不夠,例如礦用電纜類標準,對井下使用的電纜按照移動式、固定式、電壓等級、使用對象等制定標準。井下便攜式物探裝備線纜用于信號采集傳輸,線芯多,長度短,井下工作幾小時,線路中沒有電能量,但也需要按照行業(yè)標準執(zhí)行,導致井下便攜式產品使用便攜性大打折扣,或部分技術與裝備由于線芯、線數(shù)和接插件等無法在煤礦井下有效使用。
在整理分析現(xiàn)有標準、吸收借鑒國內外先進標準管理方法的基礎上,提出了地質勘探設備標準體系層級框圖,如圖1 所示。標準層級為3 層,第1層為基礎標準,第2 層為通用標準,第3 層為專用標準?;A標準主要包括術語標準、圖形符號標準、分類標準以及標志標識標準,為通用標準及專用標準提供標準制定基礎;通用標準為某類設備的通用技術要求,為專用標準提供標準制定基礎;專用標準為某個具體產品的專用技術要求。
圖1 地質勘探設備標準體系框圖Fig.1 Standard system framework diagram of geological exploration equipment
體系框圖中“01.1.1”中01 表示體系框架代碼(用于與煤礦其他產品體系區(qū)分),第二位數(shù)字為標準層級代碼(基礎標準—1;通用標準—2;專用標準—3),第三位數(shù)字表示每個層級標準代碼。該體系框圖在鉆探設備、物探設備基礎上提出的開放性的體系框架構建思路,可以根據(jù)需要擴充內容。
通過梳理和劃分地質勘探設備標準,總結了我國地質勘探設備標準的現(xiàn)狀,分析了標準存在的問題。
(1) 現(xiàn)行標準年久失修問題嚴重。我國地質勘探領域的標準約有50 多項,標準類型包括國標、MT、AQ 行標。在現(xiàn)行地址勘探標準中,主要以管理標準和技術標準為主,產品標準相對較少,且部分已有標準標齡過長、指標落后,不少標準近30年未修訂。
(2) 現(xiàn)行標準重復和個別重要標準缺失現(xiàn)象依然存在。對于現(xiàn)行標準中存在部分標準內容重復的情況,建議該類標準合并處理。此外,還有部分重要產品的標準亟需制定,比如電法儀、瞬變電磁儀、槽波地震儀等設備,沒有適用的標準。
(3) 標準體系尚未建立,需全局考慮。目前,尚未建立一套科學、高效的地質勘探標準體系,體系還不完整,甚至部分重要產品標準缺失,需關注和完善地質勘探標準體系。