煤矿安全生产影响因素浅析

杨 鹏

(太原理工大学 期刊中心, 太原 030024)

煤炭是国民生产生活的重要能源保障,煤炭生产却是我国社会生产中的高危行业。建国以来,我国煤炭安全生产状况不断变化,历年煤矿死亡人数和百万吨死亡率几经起伏,20世纪70年代开始到2003年,我国煤矿百万吨死亡率大致呈缓慢下降的趋势,而历年煤矿死亡人数呈增加的趋势并最终维持在较高的水平[1],煤矿灾害给国家造成了重大的生命和财产损失。梅国栋等[2]从社会经济方面详细分析了影响我国煤矿安全生产的主要因素,提出从调整煤炭产业结构、整顿煤矿的开采生产秩序和依靠科技进步两方面入手改善煤矿安全生产的状况。徐阳[3]分析了几起大型矿难,指出了当前煤矿生产在自然条件、生产条件、科技投入、管理水平、安全培训五方面存在的安全隐患,并提供了一些预防和减少煤矿事故的具体措施。王龙康[4]将煤矿风险分为宏观风险(矿级)、细观风险(采煤工作面等)、微观风险(具体的人-机-环-管)3个层次,运用煤矿层次化安全管理理论,在某煤矿进行了安全隐患辨识理论、风险定量计算方法、风险层次化动态预警方法的应用研究。本文通过大量的文献调研,分析我国一些煤矿在安全生产方面遇到的问题和对策。

1 煤矿安全风险分类

我国煤矿普遍地质条件较差,作业环境复杂,安全隐患较多,威胁生命和财产安全。对煤矿风险进行分类有助于深入认识风险，这样才能有效规避风险、保证人员和生产安全。从风险管理的角度,王龙康将煤矿风险分为3个层次,分别是宏观风险(矿级)、细观风险(采煤工作面等)、微观风险(具体的人-机-环-管)[4]。从生产方面,我国煤矿经常遇到的问题有顶板事故、瓦斯事故、矿井突水事故、火灾事故、机电设备故障等,本文将从这几个方面分别介绍当前某些煤矿的应对策略。

2 针对不同风险的应对措施

2.1 井巷事故

巷道坍塌是煤矿灾害中最基本的问题,随着开采的进行,煤岩体应力不断增大,极易造成事故。在生产实践中,煤矿针对具体情况研究出了许多不同的方式对巷道进行支护以防止其坍塌造成危险。松散软岩巷道结构松散,自稳能力差,常见的锚杆锚固支护效果在软岩巷道支护中难以完全发挥[5],极易发生坍塌事故。张继华等[6]针对松散软岩岩层粒状力学行为明显的特性,利用粒状材料的概念通过对材料内部单元进行二维受力分析对松散软岩巷道围岩塑性区扩展半径进行了研究,通过在某煤矿实施“超前预注浆+锚网棚+锚注”的联合支护方案,保证了煤矿的顺利施工。

2.2 火灾事故

我国煤矿中具有自然发火危险的矿井占有较大比例,煤炭自燃不仅造成优质煤的损失,煤矿火灾还会造成重大的人员伤亡。煤层防灭火工程十分复杂,要求作业面煤体有合理的通风状况,还要掌握相应的防灭火技术。煤层发火是燃烧过程,要阻止煤层自燃应从阻断煤与氧气的接触和降低温度两个方面入手。水泥喷浆、喷涂泡沫、涂抹纳米改性材料等方法主要是隔绝煤层与氧气的接触。注入惰性气体、三相泡沫等方法可以降低火区氧气浓度达到灭火的目的。喷注强吸水性的盐类可以在煤体表面形成液膜隔绝氧气,同时温度不易升高,达到防灭火的目的。还有很多材料和技术被开发出来应用于煤层防灭火中。刘恩耀[7]在综合不同防灭火技术的适用性和阳煤集团一矿北丈八矿井15号煤层的防灭火具体问题后,采用基于黄土泥浆胶体材料的煤矿防灭火技术进行工作面现场灭火实验,防灭火效果好,经济成本较采用普通的耐高温水胶体材料降低很多。

2.3 瓦斯事故

瓦斯是煤矿的主要灾害之一,严重威胁煤矿安全高效生产[8]。我国的国有重点煤矿中有将近一半属于高瓦斯矿井,有的煤矿还合并有煤层自然发火倾向性[9],很容易由煤层发火引起瓦斯爆炸,造成特别重大的安全事故。瓦斯地质规律是治理、预防瓦斯灾害事故的关键,是指导煤矿安全高效生产的基础。付村煤矿属于瓦斯与煤自燃倾向性共存的煤矿,秦波涛等[10]研究了该煤矿的瓦斯赋存规律,结合煤自燃发火的特点,提出了一套“注—堵”防灭火技术,有效解决了付村煤矿3下煤层综放面的瓦斯,同时也解决了采空区的煤自燃危险性,效果显著,也为具有相似条件的煤矿治理瓦斯与防治火灾提供了借鉴。

2.4 突水事故

矿井突水是影响煤矿安全生产的主要因素之一,严重威胁煤矿企业的安全生产,其危害程度仅次于瓦斯爆炸。曹胜根等[11]将煤矿巷道突水分为巷道顶板突水和巷道底板突水两种类型,并分别对两种情况下的突水原因进行了分析,认为增加围岩有效应力、减小孔隙水压力才能保证巷道围岩的稳定,再通过对浆液流动规律的分析,从注浆材料、注浆压力、预留止浆岩柱厚度、注浆孔排列方式、注浆孔间距、注浆孔深度等参数方面确定了中马村矿井巷道围岩预注浆技术的方案,该方案经过了矿井实践的检验,防突水效果良好,取得了实际应用价值。

2.5 机电设备故障

煤矿开采工作的进行需要依靠多种机电设备,这些设备对于煤矿增加经济效益、实现现代化意义重大,他们的平稳运行对煤矿的安全生产也具有重要的意义。运输绞车是煤矿重要的辅助运输装置,如果出现了故障将会影响生产的进度,甚至可能对工作人员造成伤害,需要确保机电设备的良好运行状况。杜少华[12]通过有限元分析方法对矿用JYB型运输绞车的滚筒作了力学性能分析和安全性评估。有限元分析验证了传统理论计算的正确性,对滚筒的应力应变状况进行了详细的分析,验证了滚筒机械结构的强度及刚度,这些工作为进一步的科学研究奠定了基础。

3 结束语

煤炭为我国的经济发展和人民生活水平的提高提供了重要的能源基础,煤炭开采过程中可能出现的灾难会给国家带来重大的人员和经济损失。随着科学技术的发展、现代信息化系统的开发和应用、人员素质的不断提高、煤矿企业相关管理制度的不断完善,煤矿灾害与过去相比有了大幅度下降。煤炭企业应该做到预防为主、利用好监测预警系统、有合理的灾害应对措施,保障一线人员的生命安全和企业的经济利益。

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