技术装备创新 煤矿安全生产的根本保证

肖思文

(湖南科技大学机电工程学院，湖南 湘潭 411201)

安全问题一直是制约煤矿企业持续发展的根本问题。我国煤矿重特大事故的频繁发生及百万吨死亡率的居高不下已构成影响煤炭工业健康发展的“瓶颈”，并通过产业关联的传导和放大对整个国民经济的持续协调发展产生影响。多年来，理论界和实践界就此问题分别从政策层面、管理层面、文化层面、从业人员素质等方面进行过大量的探讨和研究，取得了一系列的科研成果，这些成果的推广应用为煤矿安全生产的逐步好转提供了有效的保证。党和国家政府对煤矿安全生产也十分重视，相继出台了一系列煤矿安全管理法规制度，产生了良好的效果。尽管如此，目前我国煤矿安全状况与世界上其他产煤大国相比，差距仍然很大。据统计，近年我国煤矿百万吨死亡率2006年、2007年、2008年分别为2.04%、1.49%、1.18%，呈逐年下降之势，但即使在情况最好的2008年，我国煤矿百万吨死亡率1.18%相较美国煤矿目前百万吨死亡率0.03%的数据来说[1]，仍然有40倍之多。这么大的一段差距，靠什么方法来缩短呢？笔者认为，要从根本上解决煤矿安全生产问题，降低我国煤矿百万吨死亡率，赶超世界上其他产煤大国，一定要从技术装备创新上作文章，以技术装备创新作为提高煤矿安全生产的突破口。

1 制约我国煤矿安全的技术障碍和装备问题

1.1 制约我国煤矿安全的技术问题

煤矿安全技术是揭示井下各种自然灾害的发生机理和发展变化规律，用于防治各种自然灾害的理论方法和应用技术[2]。近年来，我国在煤与瓦斯赋存预测、瓦斯抽放技术、煤与瓦斯突出和冲击矿压预测等方面取得了新的进展。但还存在许多亟待解决的共性的、重大的技术问题。

(1)基础理论研究薄弱，用于基础理论研究的经费投入及人才缺口比较大。在煤与瓦斯突出发生机理研究方面不够深入，对诸如矿井瓦斯赋存、运移规律及煤与瓦斯突出发生机理不能很好掌控，对冲击地压的变化、发生规律、安全技术层次不能准确的预测预报，因而无法有效防控煤与瓦斯突出等灾害事故的发生。

(2)资源勘探、探测技术落后。受煤层赋存条件的影响，我国煤炭资源勘探程度低，区域预测结果精度与矿井实际生产要求有偏差，不能直接指导煤矿采掘作业。据统计，目前我国煤炭资源中精查、详查资源量分别占25%和17%，其余大部分为地质工作程度低的普查资源量[3]。由于探测技术落后，对深部煤层赋存的瓦斯地质条件、水文地质情况和各种地质构造特征掌握不清，导致瓦斯、水害、火灾等灾害安全预报及防治技术无法有效实施。

(3)煤矿矿井瓦斯抽放率低。我国煤炭资源赋存地质条件复杂，大部分煤矿开采的煤层属于石炭二迭纪煤层，高瓦斯突出煤层构造软煤发育，透气性低，瓦斯抽放难度大。随着开采规模的扩大，集约化程度的提高，采动诱发的应力场、煤岩体裂隙场及瓦斯流动场更加复杂多变，在一定的条件下容易诱发煤与瓦斯突出及瓦斯突然涌出现象，造成瓦斯事故，严重威胁着煤矿安全生产。

1.2 制约我国煤矿安全的装备问题

煤矿生产装备是煤矿最基本的生产力要素，安全装备是防治煤矿事故的重要手段。我国煤矿生产装备、安全装备(安全仪器、仪表)与国外差距大。主要表现在：

(1) 机械化开采程度低

实现煤矿生产机械化，除了可以提高矿井的生产效率，还能更好地保证开采安全。可长期以来，我国能源供应短缺，为满足经济发展对煤炭的需求，煤炭工业最初走的是一条粗放发展的道路，煤矿布局分散、规模小、数量多、生产技术水平低、装备落后，非机械化采煤的情况大量存在。高峰时期，全国小煤矿数量多达8万余处，中小企业的煤炭生产量达到全国总产量的70%，迄今为止仍然有一大批高耗、低效设备长期在煤矿超龄服役，如果不下决心淘汰，将成为安全生产的大隐患。

(2)安全装备配备不足

我国煤矿安全装备严重不足。据统计，2006年我国国有煤矿安全欠帐高达500多亿元，其中45户重点监控企业安全欠帐197.4亿元。全国561处国有大中型矿井中有227处属于高瓦斯矿井。其中有154处未建立瓦斯抽放系统，有231处无安全监控系统，部分矿井的通风设备还是20世纪50年代的苏制产品。不少矿井没有安设防隔爆设施，部分配备了防隔爆设施的矿井，离安全规程的要求也相距甚远[4]。

安全装备的不足与落后，煤矿安全可靠性差，构成了煤矿重特大事故频发的“诱因”。如此贫乏的安全装备状况，原因有三：第一，自从煤矿管理体制改革后，国家不再投入，煤矿安全暂时成了无源之水。第二，煤矿企业由于受市场经济的影响，连年出现亏损，本身无能力投入或者不愿意投入。第三，相当多的小煤矿主受短期利益机制驱动，仍然采用巷道和手工开采，安全设施成了“盲区”，安全隐患、安全事故多。

(3)智能化、自动化监控监测水平低

我国国有煤矿装备目前仍有很多停留在建井时的水平，智能化、自动化监控监测水平低。主要表现在：①早期发火识别预报装置、火灾报警及自动灭火装置智能化、自动化程度低。②矿井通风系统设备老化，稳定性、可靠性差，抗灾应变能力弱。大风量、长距离、高效、低噪声通风机系列新产品品种单一，应用面欠广。③矿井瓦斯预测装置、瓦斯抽放装置、瓦斯煤尘爆炸防治专用装备精度低。④安全仪器、仪表年久失修，超工龄服役等。随着矿井开采规模的扩大，开采深度的延伸，开采范围的拓宽，瓦斯涌出量、地应力、瓦斯压力会逐渐增大，安全隐患逐渐增多，采掘危险程度加强，对智能化、自动化监控监测技术及装备提出了更高、更先进的要求，必须下大力气加以改善。

(4)煤矿装备制造业自主创新能力差

自主创新是指企业通过自身努力探索产生技术突破，攻破技术难关，并在此基础上依靠自身的能力推动创新的后续环节，完成技术商品化，获取商业利润，达到预期目标的创新活动。自主创新是指要摆脱技术引进方式下对国外技术的依赖，依靠自己的力量进行创新。我国煤矿装备制造业自主开发和技术创新能力差。主要表现在：①大多数装备的核心技术依赖进口，具备自主知识产权和核心技术的产品少。比如液压支架电液阀的核心技术要依靠国外公司提供，交流电牵引采煤机用的变频器，通常从国外购买地面用通用变频器后，再拆卸改造，重新装配。这种改造过的变频器，抗震、抗凝雾、抗干扰性能差。②产品开发周期长，企业对市场快速反应能力差。据中国煤炭机械工业协会对我国2000种机械产品的抽样调查结果显示，我国煤炭装备新产品开发周期平均为18个月，而美国新产品设计周期在1990年就缩短到3个星期，试制周期也仅为3个月，差距明显[5]。③煤炭装备制造业赖以生存和发展的技术基础——制造工艺技术，与发达国家相比差距很大。柔性制造、干切削、快速原型制造、虚拟现实、网络制造等先进制造技术起步晚，步子小，普及率低。

2 以煤矿安全生产为中心的技术装备创新战略

为了从根本上解决我国煤矿安全生产中存在的问题，确保煤矿企业又快又好发展，应从以下方面着手努力：

2.1 重视基础理论研究及新技术的开发应用

基础理论是科学理论体系中起基础性作用并具有稳定性、根本性、普遍性特点的理论原理，是科学之母。基础理论是应用研究行动的指南，可以为煤矿应用技术研究提供具有指导意义的共同的理论基础。新技术的开发及广泛应用，增强了煤矿开采的计划性和对安全隐患的可预见性，减少了煤炭采掘中的意外险情，有助于矿井救险预案的制订。实施基础理论研究及新技术开发，要重点解决：①煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等灾害事故的发生机理问题。②复杂条件下瓦斯、煤尘、水害、火灾等灾害预测、预报及防治技术问题。③稀薄瓦斯抽放及开发利用技术。④深层煤矿床形成机制、赋存状态、开采地质条件勘探精查技术。⑤薄、急倾斜煤层先进开采技术。⑥机器人或无人工作面开采技术等。

2.2 加快普及机械化开采进程

机械化开采，提高了工作效率，减少了井下人员的数量，也就减少了容易遇险的人群[6]。就拿矿山设计中的综采来说，第一，采用液压支架作支护，顶板事故极少发生。第二，综采工作面可大幅减少面上工作人员数量，有利于减少事故数量和事故损失。第三，综采工艺运输机械化和连续化程度高，可减少运输和机电事故。第四，综采开放不需要穿孔爆破，放炮事故，炮烟的危害可消除。

加快普及机械化开采进程，第一，国家要继续加大了对煤炭科技的投入力度，完善全国煤矿机械装备制造体系，建立中小煤矿技术服务中心。第二，大型煤矿企业要致力于自主创新，争取拥有一批具有自主知识产权的核心技术。第三，中小煤矿也要积极采用先进的适用技术开展技术改造，提高机械化水平，给早日实现矿井机械化创造条件。

2.3 提高煤矿装备制造业自主开发创新能力

创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达不竭动力。美、澳等世界上其他产煤大国，煤矿生产效率高，安生事故率低，关键的因素之一是其自主开发创新能力强，新产品不断涌现，并占据了煤炭装备制造领域大部分份额。

作为煤炭生产和消费大国，我国煤炭装备制造业生产总量位居世界前列。主要产品如采煤机、液压支架、刮板输送机等产品生产总量居世界第一。但我国煤炭制造业大而不强，缺乏参与国际竞争的实力，多数企业只能在低层次的产品上参与竞争。我国煤炭装备制造业要走自主创新之路。首先，要逐步建立以企业为主体，以市场为导向，产学研一体化的技术创新体系。其次，要建立起具有较强创新能力的研发中心，从事原创性的技术研究和具有自主知识产权的新产品开发工作。第三，要准确制定企业技术创新战略，加强与各高校、科研院所以及国际上知识跨国公司的技术合作。加大科研经费投入力度，将研发重点放在装备的集成创新及关键技术的突破上。就拿综采工作面上的核心设备采煤机来说，要重点解决好超大功率、大截深、快牵引等核心技术研发工作，同时实现齿轮、轴承、电机、电控、滚筒的长寿命以及智能化监测、预报型故障诊断、监护系统普及，实现机电系统一体化目标。

2.4 提高自动化、智能化监控监测水平

建立在微处理机基础上的智能监控、监测和保护系统，可实现交互式人机对话、远近控制、无线电随机摇控、工况监测及状态显示、数据采集存储及传输、故障诊断及预警、自动控制等多种功能，全方位随时随地检查发现各类设备故障、设备隐患，查明矿区自然安全条件，包括煤尘、水文地质、瓦斯、自然发火、突出等各类灾害及地质条件变化的预测、预报与防治，实现日、周、月、年安全工作，开采条件统计、汇总、分类、立案、储存、建库，做到事前安全隐患实时检测整改处理，事后安全开采有效查询。有了这样的智能监控监测系统，对于相对不安全的矿井，作为现场隐患排查重点单位，可及时下发停产整改通知，整改后经验收符合矿井安全生产各项要求，允许恢复生产。对不服从整改通知，不合符安全生产规程的矿井，有关部门要依法进行处罚直至关闭，并作为重点教育警示单位予以广泛宣传。对可能引起伤亡事故和危害矿工健康的严重行为应追究刑事责任。

2.5 加强人才的培养与储备

当年时代，是人才和科技竞争的时代，人才资源存量水平的高低决定了国家、民族以及企业的发展。我国煤炭企业人才存量水平低，素质出现滑坡，主要原因：①受工作环境差、劳动报酬低以及安全系数不高等因素的影响，整个行业缺乏吸引人才的亮点。②20世纪80年代中期，连续多年出现全行业亏损，全国15家煤炭院校开始改制转型，撤销了采矿、地质类专业。原有的从各院校毕业分配到煤矿工作的大、中专毕业生大部分跳槽或改行，素质较高的国有工人随着年龄的增长自然减员，或因煤矿企业改制分流或因效益下降逐步退出企业。③改革开放后，随着国家对煤炭行业用工制度的不断放松，乡镇煤矿的不断增多。大量文化程度不高，缺乏技能，对工作条件和安全保障不敢奢望的农民工队伍通过“协议工”、“合同工”、“轮换工”，甚至“黑工”、“包身工”的方式进入煤矿企业工作。要改变目前我国煤矿企业人才储备少以及职工队伍素质滑坡的落后面貌，可以从以下几方面着手考虑：①树立终身教育的理念，定期开展岗位培训。在不影响企业生产的前提下，有计划有选择性的分批将安全管理、工程技术及技术操作工人送出去参加学习培训，不断提高他们的专业知识、管理水平及基本操作技能。也可以定期组织举行各种讲习班、研讨班。聘请经验丰富的专家、教授作学术报告、技术讲座或经验介绍，抓好在职技术人员业务培训。②鼓励自学提高。对通过自学提高成才的业务骨干，要有适当的配套奖励措施，除给予适当的奖励外，在学费方面给予部分资助，在学习期间减少部分工作量，在职称评聘、提干或年终评奖等方面优先考虑，调动大家通过自学提高的积极性和主动性。③致力于吸引和留住人才。提高煤炭企业工程技术人员、技术操作工人以及安全管理人员工资、福利、津补贴及住房待遇，吸引并防止人才流失，促进煤矿安全生产健康发展。④设置煤矿企业从业人员准入标准。受雇新工人被录用后，先接受安全基础知识培训和法规教育，做到“先培训后上岗、不培训不上岗、培训不合格不上岗”[7]。⑤国家要加大财政支持力度，采取免除学费、提高助学金、设置奖学金等制度恢复煤炭院校对采矿、地质等专业的招生规模，为煤矿企业提供高素质的专门人才。

3 结论

(1)论文提出通过技术装备创新来实现煤矿安全生产的科学理念，并阐述了两者之间的联系，对指导煤矿安全生产有一定的现实意义。

(2)针对我国实际，提出了以煤矿安全生产为中心的技术装备创新战略，希望能引起企业决策者对“创新”的高度重视，为煤炭工业可持续发展提供保证。

(3)限于篇幅，对具体操作当中的细节问题有待更深一步的探索研究。

[1] 李艳梅,张雷. 中美煤矿安全比较与借鉴[J].中国安全科学学报, 2005,15(11):44-48.

[2] 范维唐. 我国安全生产形势、差距和对策[M].北京:煤炭工业出版社,2003.

[3] 中国矿业年鉴编辑部. 中国矿业年鉴[M].北京:地震出版社,2004.

[4] 林柏泉,常建华等. 我国煤矿安全现状及应该采取的对策分析[J].中国安全科学学报,2006,5(5):42-46.

[5] 肖思文,文泽军. WTO条件下我国机械制造业面临的机遇、挑战及对策[J].现代制造工程,2007,321(6):20-23.

[6] 何国家,刘双勇等. 煤矿事故隐患监控预警的理论与实践[J].煤炭学报,2009,34(2): 212-217.

[7] 郭朝先.我国煤矿安全生产问题——基于劳动力队伍素质的视角[J].中国工业经济,2007,235(10):103-109.