探索煤矿掘进技术及安全管理.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：褚磊磊（1982），男，汉族，山东枣庄人，本科，助理工程师，现任职枣庄矿业（集团）济宁岱庄煤业责任有限公司，研究方向为采矿工程。-25-探索煤矿掘进技术及安全管理 褚磊磊 刘 东 杨 旭 枣庄矿业（集团）济宁岱煤公司，山东 济宁 277606 摘要：摘要：随着我国经济的快速发展，以及产业领域的创新，社会对煤炭资源的依赖性也在日益增强，因此煤矿资源开发项目也呈现出不断增加的趋势，从而造成了煤炭资源日益枯竭。我们应该注意到，矿井采掘处于深采阶段，作业过程中存在着太多的不确定性和不可控制的因素，使得施工过程中存在着较高的安全事故风险。在煤矿生产过程中，如果出现安全事故，不仅会给国家、给企业带来重大的经济损失、危及人员生命，而且还会对整个社会的和谐发展产生重大的影响。在此基础上，必须对新的煤矿掘进技术进行研究与应用，抓好煤矿的安全管理工作。关键词：关键词：煤矿；掘进技术；安全管理 中图分类号：中图分类号：TD263 0 引言 煤炭资源是我国能源构成的主体，对我国经济发展起到了巨大的促进作用，煤炭资源转换为动力、电力等生产生活必须的能源，为我国的社会主义现代化建设奠定了坚实的基础。随着矿井开采的深入，矿井所处的地质环境也变得更加复杂，掘进作业也就越加困难，因此，煤矿企业必须具有针对性的对现有掘进工艺和安全管理进行持续改进，减少安全事故的发生。为了保证矿井的安全生产，必须采取先进的采掘工艺，制定与优化安全管理措施。1 煤矿掘进技术的重要性 在煤矿开采中，合理地运用掘进技术是十分重要的，它能有效地提高矿井的生产率与质量，确保企业盈利。掘进技术就是对已开发的煤炭资源通过采掘巷道掘出。由于采掘巷道需要重复使用，所以，巷道的稳定性是保证矿井安全的根本保证。在科学技术飞速发展的今天，煤矿企业对掘进技术的安全性优化与技术创新两个方面提出了更高的要求，通过采取有效措施来支护巷道，使得巷道的稳定性得以有效提升。另外，还要将矿井的排水、通风能力，以及井下岩体的稳定等方面作为管理重点，以保证矿井的生产安全，并将事故风险进行有效降低。2 煤矿掘进技术简析 2.1 钻爆法掘进技术 煤矿在开采前，必须对施工现场阻碍正常开采的障碍物进行清除，例如地表或地面上的碎石等，清除的目的在于便于施工人员更为准确的判断和掌握煤矿资源的实际情况。钻爆法是一种在工地上对地层进行处理的掘进技术。第一，技术人员应对施工场地进行实地勘察，收集相关信息，以便于正确选择爆破场地，以及具体的布置方式。对岩石进行爆破处理，需要明确钻孔爆破施工技术的适用条件，并对其存在的主要安全隐患进行分析。第二，要根据岩石的具体条件及施工场地条件，谨慎选择爆破方式，爆破前要提前做好规划，切勿盲目施爆，防护措施以及应急预案要做好，确保爆破作业不会受到岩石含水量的影响。钻爆法是一种高风险的掘进工艺，它需要有关专家对施工场地进行研究，根据现场情况做好设计，对炸药的破碎位置进行选择，并根据现场的情况，选用足量的炸药进行破碎，同时还要确保施工方式科学合理。2.2 掘锚机组掘锚一体化掘进技术 掘锚一体机是煤矿生产中用于矿井下巷道掘进与支护的一种机械装置，可实现边掘进边支护，有效的开展一体化作业，属于一种综合性较强的设备。该设备可以有效地解决由于锚杆支护引起的掘进速度降低的问题，它通过掘进机与锚杆机相结合，一种装备两种功能，达到协同工作的目的，作业效率很高。基于挖掘、锚固一体化工艺，掘锚一体机可缩短空顶间距，使其满足实际作业要求。另外，掘锚一体机还可以在矿井的工作区域设置防尘和通风装置。与其它掘进方式相比，掘锚一体化掘进技术是一项比较先进的施工方法，在矿井生产中得到了广泛的应用。煤矿所应用中国科技期刊数据库 工业 A-26-装载和运输作业，锚机起到了很大的作用。施工人员在进行切割的过程中，应该时刻注意煤炭是否落到集煤头机构，然后通过集煤头、耙爪等设备将煤炭运送到输送机，然后在卷扬机完成后，停止车辆的煤炭输送。当以上的工作都做完以后，就可以用一台跨式输送机将煤炭装上，再到主传送系统中。对于挖掘锚固一体的智能化快速掘进设备可将掘进速度提升2-3倍，可有效优化煤炭开采不平衡问题，在很大程度上保障了国家能源安全可靠供给。与此同时，通过对相关技术进行科学利用，可以提高采煤效率，同时将安全隐患降低到最低限度，在许多方面代替了传统的人工作业，节省企业的劳动力成本，在很大程度上提高了开采效率，为实现矿井的智慧建造和安全生产，提供了必要的技术支持。2.3 光面爆破掘进技术 光面爆破掘进技术是一种用于岩体爆破的关键技术之一，与传统的钻爆法相比，它的适用范围更广泛，但是其施工条件相对来说是较为复杂的。为了满足光面爆破掘进方法的技术要求，施展爆破前必须做好提前准备，事先利用钻爆法进行粗断面的开挖，预留好光面，进行爆破位置的设计和施工。只有严格按照上述要求措施实施爆破，才能保证施工外区域岩体等不受到扰动，保证施工效果。与其它爆破方法相比较，光面爆破掘进技术具有较强的先进性，它能满足施工团队对施工环境的要求，有利于施工人员更为安全、顺利地完成采矿工作，同时也有效解决了原爆破技术的高成本、高风险，提高了企业经济效益。2.4 对煤巷综合机械化的掘进工作 对于煤巷综合机械化掘进技术，在设计阶段，需要将悬臂式掘进机和通风除尘设备组合起来，通过合理方式降低能耗，提高其应用价值。在掘进的同时，也要做好相应的施工设计工作。随着社会经济的发展，各种机械设备的运用日益广泛，在初期施工阶段，需要先对施工设计工作面进行优化，然后才能投入使用掘进机。从而使掘进机在巷道中心位置进行高效切割，并使切割头按照从左到右，从上到下依次进行切割。切割完毕后，完全自动化煤炭运输，然后拉起掘进机，切断电源，进行铺网等维护工作，最后进行顶锚索的安装。在开展截割工艺时，应根据所要求的巷道围岩断面尺寸进行选择。载割过程中，切割头能够依照作业要求左右摆动。对于厚煤层来说，需要依照工艺要求从下往上进行，利用好检测与控制技术，保障掘进机的自动化技术的应用价值。掘进过程中，应对掘进机的掘进方向进行实时监控，及时发现问题并及时作出判断，避免事故的产生。2.5 掘进自动化技术的应用 在矿井掘进作业过程中，如何有效地利用巷道采集到的各种信息数据，是实现巷道智能掘进技术应用的关键。通过合理地输入指令，可以对所测得的数据进行自动调节。在停止掘进作业后，要对支护参数进行精确的计算，施工人员要按照具体的支护要求进行掘进施工。在厚煤层开挖过程中，要对每条巷道和以后的支护工程留出一定的空间。信息技术、计算机应用技术的快速发展，智能管理系统在煤矿行业中具有巨大的发展空间，通过新技术、新手段实现深部煤层的有效挖掘，充分保障矿井掘进施工的安全性。在深部煤层开采作业中，企业应采取措施来提高采掘与防护的自动化程度。自动化技术使得控制系统能够自动采集煤矿生产过程中的相关数据，通过综合分析各种生产数据，并实现自动化运输功能。自动化技术能够实现对矿井生产全过程的实时监控，使得相关人员对煤矿开采过程中发生的故障做到第一时间掌握，并能够依据监测数据对设备进行有效维护。也可对深煤层巷道的作业情况进行全方位的监控，并对巷道掘进作业周边环境状况进行监控。其中，以实时控制为核心的智能化技术，可以极大地减轻工人的劳动强度，降低人工投入。此外，还可研制具有自主知识产权的智能机器人，用于开展巷道扒图作业，通过设计优化，可有效取代人力作业降低人身伤害风险。随着现代人工智能技术的深入发展，矿井采掘过程中智能化的机器人技术是时代发展的大趋势。3 安全管理亟待解决的问题 3.1 安全管理重视程度不足 矿井掘进作业首先要解决的问题就是安全问题，不能因为一味地追求经济效益而忽略了安全的重要性，要把安全风险控制贯穿于整个矿井掘进作业的整个过程。为了确保矿井的安全生产，必须建立一套科学、合理的安全管理体系。在煤矿井下作业过程中，许多作业人员对安全管理不够重视，缺乏对安全风险的防范认识。直到发生了严重的安全生产事故后悔也无济中国科技期刊数据库 工业 A-27-于事。因此，只有严格执行有关安全生产管理规定，才能确保煤矿掘进作业的安全性。3.2 安全管理理念有待改进 在矿井掘进过程中，安全管理是一项十分重要的工作，也是确保矿井安全风险管控效果的核心部分。完善的安全管理体制与管理思想，是确保煤矿安全生产的根本保障。笔者对我国一些中大型煤矿企业的安全管理工作进行调查发现，相当一部分企业在掘进作业中缺少主动、有效的管理体制，而且许多基层管理人员没有足够的安全风险防范意识。此时，安全管理工作具有明显的漏洞，许多煤矿在进行日常管理时，过于注重生产效率和经济效益，同时缺少与之相适应的安全风险管控以及相应的安全管理规章制度，也没有对安全管理系统进行完善与优化，这些不良因素的叠加必将对煤矿生产形成巨大的安全隐患。3.3 安全管理水平较低 采煤自身是一种具有很高安全危险性的领域，它所处的工作环境又是在复杂的地质条件下进行的，从而具有很多产生安全事故的危险因素。因此，如何综合考量煤矿掘进作业中的各种危险因素，建立合理的安全管理体系，是保证煤矿施工安全的关键。许多煤矿企业的安全管理工作中，由于很多管理人员不具备专业理论知识与实践经验，专业素质也不高，因此对企业安全管理体系的有效落实造成了很大难度，企业安全生产管理部门管理松懈，对一些潜在的安全风险等较为忽略。矿井掘进施工中存在的一些安全管理问题，由于缺乏主动、有效的对策，对于煤矿掘进的安全生产无法得以有效保障。4 煤矿开采工程的安全管理策略 4.1 岩石爆破处理工作环节的安全管理工作 岩石爆破处理是有关炸药使用的工作环节，这一环节的作业风险相较于其他的环节来说更高，因此工作人员必须做好关于这一环节的安全管理工作。在进行实际的开工之前，技术人员必须对实际情况进行深入调研，了解施工现场的地质条件、岩石种类，从而来确定最终要应用的爆破掘进技术和爆破工具。工作人员必须严格根据爆破掘进技术的施工标准来进行爆破作业，明确具体的施工步骤，一旦施工过程中出现任何异常情况，施工人员必须第一时间向工程管理人员反馈，以确保异常情况及时得到检查和处理。同时，工作人员必须重视对于顶板的维护和管理工作。另外，在正式进行爆破处理作业时，施工团队必须确保爆破位置周围没有其他工作人员，整个施工团队在爆破作业时都要待在提前布置好的安全防护地点，以此来避免人员伤亡情况的发生。还有施工团队在进行施工前，必须做好对于施工人员的安全防护知识培训，提升工作人员的安全意识。同时，为了保证施工作业不造成外来人员的伤亡情况，施工团队必须要在施工场地周围建立施工护栏，确保外来人员不能进入施工场地。4.2 水平煤巷作业时的安全管理工作 每个煤矿开采工程实施的施工场地和施工环境都各有差异，因此，施工团队之间不能互相照搬对方团队的安全管理工作措施。在施工场地的顶板数量多并且每个顶板的实际情况都各有差异，因此工作人员必须实施针对性的管理方式。首先，施工人员必须做好对于每个顶板实际情况的考察，对于破碎的顶板和硬度不够的顶板都不能实行爆破处理，必须严格执行人工作业，利用相关的技术设备专门解决。其次，施工人员必须严格根据施工规范进行顶板处理，不规范的处理步骤容易诱发安全事故的发生，造成严重的人员伤亡和财产损失问题。最重要的是所有的爆破步骤必须在一次环节中全部完成，严禁进行反复处理，以防因为对顶板破坏严重从而导致的漏顶问题。4.3 落实安全评价体系的应用 一般来说，煤矿企业在采煤时，都要事先上报有关部门，安全监察部门也要履行自己的监管责任，以保证在采煤期间，确保该企业的安全生产资质符合国家要求。同时，监管机构也要对企业生产情况按期开展评估，从而实现对企业采矿技术、采矿过程的有效控制。不仅如此，安全监察部门也要定期对企业的安全生产情况进行全面的审核，以此来评估企业的实际采矿水平，并依照实际情况来评价其是否符合安全许可证的发放要求，从而减少因资质不足带来的问题。另外，在定期检查中，安全监察部门不但可以提高煤矿企业的安全监督意识，还可以让相关企业进行自身内部的安全管理，以达到国家法律规定的安全等级，获取安全开采证书，并在发展中把安全生产管理作为核心，促使企业能够将大量的资金投入到安全生产硬件的建设与配置中，提高企业煤矿资源开采过程的安中国科技期刊数据库 工业 A-28-全系数。5 结束语 煤矿掘进是一项重要且较为复杂的任务，随着开采难度和深度的增大，掘进条件也越来越复杂，提高煤矿开采效率成为煤矿企业关注的重点。为了使煤矿的生产效率及安全性得到有效提升，研究者需不断地优化煤矿掘进技术，在确保煤矿生产安全、可靠、稳定的基础上提高煤矿的开采效率，做好煤矿掘进过程中的安全管理工作，使作业人员的生命安全有所保障，为煤矿生产长期稳定发展奠定良好基础。参考文献 1谢专.浅谈煤矿通防灾害预警预控技术研究及应用J.内蒙古煤炭经济,2023(13):112-114.2郁学猛;周波;郝昕.煤矿通防事故危险性预警指标的研究J.内蒙古煤炭经济,2022(21):93-95.3高金良.雁宝能源第三煤矿智能矿山建设实践与探索J.工矿自动化,2022,48(2):46-50.4韩明;牛俊国;王同友.煤矿通防大数据智能预警分析系统研究J.内蒙古煤炭经济,2022(18):67-69.5廖巍.蒋家河煤矿瓦斯灾害预警系统研发J.煤炭技术,2021,40(11):128-131.6郭洪杰.探讨煤矿通防灾害预警预控技术的应用J.当代化工研究,2021(18):47-48.7亓习瑞;赵旭.煤矿通防灾害预警预控技术研究及应用J.内蒙古煤炭经济,2021(16):106-107.8高军.试析煤矿通防隐患的预测与预警J.当代化工研究,2020(22):57-58.