我国煤矿安全技术的现状及发展方向.pdf

第3 5 卷第5 期煤炭科学技术 2 0 0 7 年5 月 煤科总际5 0 年 我国煤矿安全技术的现状及发展方向 邵军 煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆4 0 0 0 3 7 摘要回顾了我国煤矿安全技术近年来取得的主要研究成果以及存在的主要问题，分析了煤矿安 全技术以后的重点研究内容和发展方向。 关键词煤矿安全；现状；发展方向 中图分类号T D 7 6文献标志码A文章编号0 2 5 3 2 3 3 6 2 0 0 7 0 5 0 0 0 l 一0 4 P r e s e n ts t a t u sa n dd e V e l o p m e n td i r e c t i o no f c o a lm i n es a f e t yt e c h n o l o g yi nC h i n a S H A 0J u n 吼D 唧i 增脲删℃ ‰砒u 把，c i 凡nc 0 甜R ∞锄r c 托m M 把，吼。嘲i 增4 0 0 0 3 7 ，c 洳 A b s t 阳c t T h ep a p e rr e v j e w e dt h em a j nr e s 朗r c ba c h i e v e m e n t so ft h ec o a 】m i n es a f e t yt e c h n 0 1 0 9 ，o b t a j n e di nf h er e c e n ty e a r si nC h i n aa n d t h em a i np r o b l e m se x i s t e d ．T h ep a p e ra n a l y z e dt h ek e yr e s e a r c hc o n t e n t sa n dd e V e l o p m e n td i r e c t i o no ft h ec o a lm i n es a f b t yt e c h n o l o g yi n t h ef u t u r e ． K e yw o r d s c o a lm i l l es a { 白y ；p r e s e n ts t a t u s ；d e v e l o p m e n td i r e e t i o n 我国煤炭开采条件复杂、灾害严重，安全问题 一直是制约煤炭工业健康发展的主要因素之一。建 国以来，国内科研机构、高等院校围绕瓦斯治理、 通风防尘、水害和火灾防治进行了长期研究，取得 了一系列成果，其推广应用为煤矿安全生产形势的 逐步好转提供了有力支撑。但是，我国煤矿安全领 域还存在许多共性、关键技术难题，煤炭开采向深 部延伸也带来了一些新的技术难题，还需要加强基 础研究和科技攻关，灾害防治技术与装备才能取得 重大突破，煤矿安全生产局面才能得到根本改善， 煤炭工业才有可能持续、稳定、健康地发展。 1 我国煤矿安全技术发展现状 1 ．1 煤与瓦斯突出防治技术 “六五”至“九五”期问，我国建立了“四 位一体”的突出防治技术体系⋯。近年来的研究 重点是区域预测技术、非接触连续预测技术以及 区域防突技术。其目的一是为了避免防突工作的 “短兵相接”，提高防突工作本身的安全性；二是 为了减少防突工程量，彻底解放生产力。 在区域预测技术方面，形成了基于地球物理、 瓦斯地质和动力区划方法的煤与瓦斯突出区域预测 方法及指标，实现区域预测结果的可视化；对钻孔 无线电波透视技术与装备进行了完善与改进，系统 地开展了煤岩地层雷达探测理论模型、防爆探地雷 达仪器和井下工作方法的研究，形成了井下雷达探 测的成套技术和装备，探测距离达到6 0m ’2 1 。 在突出区域防治技术方面，形成了保护层结合 瓦斯抽采综合防治突出成套技术。包括多重上保护 层结合底板穿层钻孔抽瓦斯、远距离下保护层和地 面钻孑L 抽瓦斯、特厚煤层首采分层结合底板穿层钻 孑L 或高抽巷抽瓦斯等。 在连续预测技术方面，进一步完善提高了基于 瓦斯动态涌出规律、A E 声发射原理和电磁辐射原 理的工作面连续监测技术与装备，连续预测技术投 入实际应用。 1 ．2 瓦斯煤尘爆炸防治技术 近年来，国内针对瓦斯煤尘爆炸重大危险源预 测、评价及监测监控技术进行了深入研究，取得了 以下成果①建立了矿井瓦斯煤尘爆炸危险性评 1 万方数据 第3 5 卷第5 期煤炭科学技术2 0 0 7 年5 月 价模型，开发了瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术 和防治专家系统。②开发了基于工业以太环网 现场总线技术的新一代煤矿综合监控系统，主干网 达到1 0 0M b ／10 0 0M b ，系统反应速度、控制灵活 性和系统容量显著提高，集成能力大幅度增强，为 实现重大灾害预警提供了可靠平台。③红外原理 瓦斯检测技术进展顺利。基于非散射红外 N D I R 原理、采用进口敏感元件研制的红外甲烷传感器投 入实际应用，调校周期超过半年，使用寿命可达3 年；以自主开发的敏感元件为核心的红外甲烷传感 器也完成了样机试制，进入了工业性试验阶段。④ 以系统工程理论为指导，监测监控对象从工况、环 境参数拓展到了“人”和“设备”，开发了井下人 员定位系统和电网监控系统。 1 ．3 瓦斯抽采技术 在瓦斯抽采技术方面，国内重点研究的技术和 取得成果有①引进国外千米钻机，开发了顺煤 层千米钻机枝状长钻孔成孑L 工艺技术，钻孔最大深 度达到了10 0 5m ，并在寺河矿、大宁矿分别建立 了8 0 万m 3 ／d 和4 0 万m 3 ／d 能力的瓦斯 煤层气 示范工程‘3J 。②丰富、发展了保护层开采的基本 理论与工程实践，形成了远距离被保护层底板瓦斯 抽放巷道 上向穿层网格式钻孔抽放、低透气性高 瓦斯软厚近水平煤层远程卸压瓦斯抽采、急倾斜近 距离煤层群下保护层开采与卸压瓦斯抽采等成套技 术。③开展国际合作，试验研究了地面钻井抽采 采动区域瓦斯技术，在采动区域瓦斯流动规律分析 与预测、地面钻井产能模拟、地面钻井定位优化等 关键方面取得了突破。④煤矿井下水平长钻孑L 钻 机成孔深度超过8 0 0m ，达到国际先进水平；以顺 煤层螺旋钻机具、压风排渣、高压水射流扩孔为主 要内容的突出松软煤层钻进成套技术成孔深度和成 孔率进一步提高，处于国际领先水平。 1 ．4 矿井通风防尘技术 对矿井通风系统可靠性评价与决策技术、矿井 灾变风流动态模拟及虚拟现实技术进行了深入研 究，完善了矿井自动风门远程控制技术，初步实现 了矿井通风系统监测、分析、决策及控制各环节的 闭环运行，提高了矿井通风系统的抗灾能力。 成功研制了涡流控尘装置、K c s 系列新型湿式 除尘器和c P c 高压喷雾降尘装置。机掘工作面综 合除尘技术配套装备更加完善，采煤机高压喷雾总 粉尘降尘效率提高到8 5 ％以上，用水量减少1 ／3 ， 2 受到煤矿企业的广泛欢迎。成功开发了直读式测尘 仪和粉尘浓度传感器，实现了粉尘浓度的快速、实 时检测，达到国际先进水平。4J 。 1 ．5 矿井火灾防治技术 “六五”至“八五”期问，国内对煤矿火灾 标志气体进行了深入系统的研究。迄今为止，标志 气体仍然是煤矿火灾预测预报最主要的技术手段， 近年来的发展主要集中在与之配套的分析仪器，相 继开发了煤矿专用气相色谱分析仪、红外线分析仪 和井下气体传感器等。井下隐蔽火源探测一直是世 界性的难题，目前仍然没有找到可靠的技术途径， 未能取得突破。 灌 注 浆是一种行之有效的防灭火措施， 围绕新型灌浆材料及其添加剂的研究也取得较好的 成果。针对浆液远距离输送的沉淀、管损、堵管等 难题，开发出新型悬浮剂、胶凝剂、复合胶体材料 及配套工艺设备，解决了砂土、粉煤灰、黄土、山 沙等灌浆材料大流量、高浓度的制浆和悬浮问题。 开发出了以粉煤灰、黄泥为骨料的气固液三相泡 沫，提高了注浆材料在采空区或高冒带的扩散能 力，封装在泡沫之中氮气能较长时间滞留在灌注区 域，改善了防灭火效果。 2 我国煤矿安全技术发展中存在的问题 尽管我国煤矿安全生产形势呈现逐步好转的发 展态势，但事故总量和伤亡人数仍然偏高。其原因 是多方面的，煤矿安全技术发展存在的问题主要有 以下几方面。 1 基础理论研究薄弱。由于科技创新机制 不完善，国内对基础研究的资金和人力投入严重不 足，煤与瓦斯突出等灾害机理仍然停留在假说阶 段，灾害防治技术和装备难有重大突破。 2 共性、关键技术突破困难，现有技术与 装备水平难以满足安全生产的需要。一方面，我国 煤矿的自然条件复杂，灾害防治难度大，对技术与 装备的适应性和可靠性要求很高。另一方面，受国 家整体科学技术水平发展现状的制约，现有安全仪 表、安全装备与国外的差距较大。 3 随着煤矿生产发展和开采工艺进步，出 现了新的技术难题。随着开采深度的增加，矿井瓦 斯、高温和水的威胁将随之增大，煤与瓦斯突出、 冲击地压、矿井热害也随之加剧，从而加大了治理 的难度；高产高效矿井的集中生产和综采放顶煤开 万方数据 第3 5 卷第5 期煤炭科学技术 2 0 0 7 年5 月 采新工艺的推广应用，由于生产集中，开采强度 大，加大了矿井通风调节的难度，增大了瓦斯、粉 尘、火灾事故发生的概率。 4 煤矿安全科技的投入不足。从国家和行 业的层面上来看，科研计划项目数量多，但支持强 度不够，科研人员积极性不高，难以全身心地投 入。从煤炭企业的层面上来看，现行成本核算制度 制约了企业对安全科技投入的积极性。 3 我国煤矿安全技术的发展方向 、 煤炭是我国的主体能源，煤矿灾害严重，煤矿 安全技术水平与国民经济和社会发展密切相关。今 后煤矿安全技术的发展主要集中在以下几方面。 1 煤矿瓦斯动力灾害的基础研究。我国煤 矿安全前瞻性、基础性研究薄弱，制约了灾害防治 技术创新。为了取得突破，需要基础理论的指导。 作为煤矿的主要灾害，煤矿瓦斯动力灾害的基础研 究必然是今后的重点方向。 2 煤与瓦斯突出预测技术。“十五”期间， 瓦斯富集区、地质构造超前探测技术与装备，以及 基于瓦斯含量法的突出预测技术及装备进行取得了 一定的进展，但还需要在预测距离和可靠性方面进 行深入研究。 3 井下瓦斯抽采钻孔施工技术与装备。今 后国内研究的重点是井下水平长钻孔随钻测量及定 向技术、松软突出煤层螺旋钻进装备与配套工艺 等，目的是提高成孔深度和成孔率，以减少抽采工 程量。此外，煤与煤层协调开发也是今后的重点方 向。 4 煤矿重大灾害预警技术。在煤矿重大灾 害预警技术方面，国内开发了基于G I s 的煤矿瓦斯 灾害预警系统，并在煤矿现场进行了工业性试验。 煤与瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸、火灾预警模型和方 法将是今后的重要发展方向。 半导体激光吸收光谱技术用于煤矿井下气体检 测，是煤矿井下气体传感技术的最新动向。与红外 气体检测原理相比较，该技术测量精度和准确度更 高。不仅可以用于煤矿井下c H 。的检测，还能更好 地检测c O 等微量气体。 5 矿井通风防尘技术。智能控制是矿井通 风的发展方向，但智能控制系统在矿井投入实际应 用还存在许多技术难题HJ 。在可预见的时问里， 矿井通风的智能控制仍将处于试验研究阶段。 通风机是煤矿生产主要耗电设备之一，其节电 运行是矿井节能的重要环节。利用变频技术，根据 需要自动调节风机工况，从而实现节能，是通风技 术未来的发展方向。 在矿井粉尘治理技术方面，一是需要解决除尘 器与采掘机械的配套问题，提高装备的适应性；二 是需要大风量除尘器，以满足高瓦斯、大风量采掘 工作面生产的要求。 6 矿井火灾防治技术。探索新的自然倾向 性鉴定测试方法、研究煤层自然发火期快速测试技 术是火灾预测预报的重要研究方向。 隐蔽火源探测是困扰矿井火灾防治的世界性难 题，以后必须加大科技投入，鼓励进行探索| 生的研 究，才有可能为未来的突破奠定基础。 7 应急救援技术与装备。我国矿山救援技 术与装备的发展相对滞后，需要开展以下内容研 究①井下人员精确定位、遇险人员生命探测及 遇难人员的搜寻技术，开发灾区探险机器人及配套 装置；②研制安全可靠的自救技术装备及灾害破 坏区救生通道快速形成技术与装备；③需要依托 于矿井监控系统、工业电视监控系统、视频电视电 话会议及信息网、程控交换及信息网、企业信息化 管理及信息网，研究快速联动“五网合一”的软 硬件组网技术，实现地面和井下无线移动通信及集 中指挥。 参考文献 [ 1 ]王显政．煤矿安全新技术[ M ] ．北京煤炭工业出版社， 2 0 0 2 ． [ 2 ]胡千庭．电磁波探测技术和装备的研究[ R ] ．重庆煤炭 科学研究总院重庆分院，2 0 0 5 ． [ 3 ]胡千庭．井下煤层气开发成套工艺技术[ R ] ．重庆煤炭 科学研究总院重庆分院，2 0 0 3 ． [ 4 ]张延松．瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术[ R ] ．重庆 煤炭科学研究总院重庆分院，2 0 0 3 ． [ 5 ]赵梓成，谢贤平．矿井通风理论与技术发展评述[ J ] ．云 南冶金，2 0 0 6 2 ． 作者简介邵军 1 9 5 7 一 ，男，江西南昌人，研究员，博 士生导师，主要从事煤与瓦斯突出防治技术研究，现任煤炭科学研 究总院重庆研究院院长。 收稿日期2 0 0 7 0 3 一1 0 ；责任编辑李军涛 3 万方数据 我国煤矿安全技术的现状及发展方向我国煤矿安全技术的现状及发展方向 作者邵军， SHAO Jun 作者单位煤炭科学研究总院,重庆研究院,重庆,400037 刊名 煤炭科学技术 英文刊名COAL SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷期2007，355 引用次数2次 参考文献5条参考文献5条 1.王显政 煤矿安全新技术 2002 2.胡千庭 电磁波探测技术和装备的研究 2005 3.胡千庭 井下煤层气开发成套工艺技术 2003 4.张延松 瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术 2003 5.赵梓成.谢贤平 矿井通风理论与技术发展评述 200602 相似文献10条相似文献10条 1.期刊论文 张力.Zhang Li 我国煤矿安全科技现状、问题及对策建议 -中国煤炭2008,347 分析了当前我国煤矿安全生产科技现状、存在的主要问题以及面临的挑战,有针对性地提出了对策建议. 2.期刊论文 王履宣.张琛.谢宁利.刘光明.黄南山 加强煤矿安全技术培训提高企业安全管理水平--甘肃省煤矿安全 技术培训现状问题及对策 -社科纵横2005,206 文章从加强煤矿安全技术培训,提高企业安全管理水平着手,从甘肃煤矿安全技术培训现状分析了其存在的问题,并提出了对策. 3.学位论文 庞奇志 煤矿安全ERP系统研究 2007 安全是煤炭生产的头等大事，安全对煤炭生产起着保证、支撑和推动作用，煤矿安全生产也是国家安全生产的重要组成部分。近年来，我国煤矿安 全生产工作取得了巨大的成就，但我国煤矿安全生产面临的形势、机遇和挑战以及全面建设小康社会的宏伟目标等方面，又对煤矿安全生产提出了更高 的要求。要从满足我国经济快速增长对煤炭资源需求不断增加的需要和保障国家能源安全的高度上，来认识煤矿安全生产的重要性和艰巨性。 煤矿安全一直是一个突出的问题，它不仅影响煤炭企业自身的生存与发展，而且制约着国民经济的发展；它不仅是煤炭企业自身的问题，而且是一 个严重的社会问题。围绕我国煤炭行业的安全问题，从政府、民间组织到企业，从理论工作者到现场工程技术人员，从法律法规建设到科学技术研究 ，都做出了不懈努力。但目前煤炭行业面临的安全形势依然严峻，安全状况一直没有得到根本好转。建国以来，我国煤炭行业出现了4次事故高发期，现 正处于第4次事故高发期，煤炭行业事故死亡人数每年都在六七千人左右，百万吨死亡率居世界首位。基于以上原因，本文开展煤矿安全ERP系统的研究 ，以控制和预防煤矿安全事故的发生。 本文首先介绍了我国煤矿安全生产形势的特点、安全生产的现状和安全生产存在的问题，阐述了煤矿安全管理研究的现状和国内外安全管理发展趋 势。 我国目前煤矿安全管理正在由经验型管理、技术和手段落后型管理、静态管理、被动型的管理模式向超前预防型、隐患治理型、计算机信息技术应 用型快速发展，其中将煤矿安全管理方法与计算机技术、网络技术和信息技术相结合的现代煤矿安全管理信息化模式是煤矿安全管理的主要发展趋势之 一。ERP系统是安全管理信息化系统中的一种更系统、更全面、更有效的安全管理信息系统。开展煤矿安全ERP系统的研究，对提高煤矿企业的安全管理 水平，有效地控制和预防煤矿事故的发生具有十分重要的作用。在此论述的基础上提出了本课题的研究意义、目的和内容。 第二章介绍了ERP技术发展的现状及趋势。信息技术的迅速发展大大加快了企业的现代化与信息化的进程，企业信息化已成为全球化的发展趋势。 以企业资源计划ERPEnterprise Resource Planning为代表的管理数字化是企业信息化技术特点的重要体现。ERP是计算机技术与管理科学相结合 的产物，而煤矿安全管理也正向着信息化的方向发展，因此，ERP作为一种先进的、适应现代环境的管理哲理和管理的方法论是帮助煤矿实现安全生产的 有力武器。煤矿安全管理工作就是运用计划、组织、协调、控制、决策等管理职能，充分应用企业的人力、物力、财力等资源实现安全生产的过程。随 着安全科学技术、网络技术、计算机技术的发展，我们可以在分析煤矿安全管理特殊性的基础上，开展煤矿安全ERP系统的研究工作，以调整和运用好安 全方面的“硬件资源”和“软件资源”，通过信息化的途径提高煤矿安全管理的水平，对实现高效率、先进、动态的煤矿安全管理工作具有重要的现实 意义。 第三章对煤矿事故统计分析方法作了介绍。煤矿企业建立ERP安全管理系统需要对企业安全资源和信息进行分析、处理，以便于计算机处理和利用这 些信息。安全资源和信息包括安全装备、安全检测监控设备、安全标志、安全管理人员、各类安全活动如安全教育培训、安全检查等信息、危险源信 息、事故信息等，其中事故信息的处理与量化不仅要符合建立ERP系统的要求，而且必须符合相关安全法规和标准的要求。 第四章对煤矿安全ERP系统进行了设计，依据我国煤炭企业安全生产现状和企业分布状况以及各级管理网络的实际，本系统采用多层、分布式网络构 架系统，数据采用采用分布式、多层数据库技术来实现。以达到从上到下的安全监管、安全管理和安全信息共享以及为远程安全决策和分析提供依据等 功能。系统实现的功能包括安全信息收集、安全规章制度、事故隐患排查、安全培训管理、事故管理、安全技术措施管理、安全标志管理、人员状态查 询等等。 第五章介绍了煤矿安全ERP系统在新蜂煤矿中的应用情况。新峰煤矿安全ERP系统包括人力资源管理系统、安全设备信息管理系统、安全活动管理 系统、安全生产调度系统和企业安全日常办公自动化系统。 第六章对全文作了总结，指出存在的不足和对未来发展的展望。 4.期刊论文 兰泽全.李其中.徐景德.LAN Ze-quan.LI Qi-zhong.XU Jing-de 虚拟现实技术在煤矿安全中应用的现 状及分析 -煤炭科学技术2006,3411 在介绍虚拟现实技术概况的基础上,系统地分析了虚拟现实技术在矿井规划和设计、开采系统优化模拟、地质构造模拟、灾害模拟、安全技术培训及 事故调查等方面应用的国内外现状,并对虚拟现实技术在煤矿安全中应用的研究重点、研究方向和发展趋势提出了建议. 5.期刊论文 司坡森.SI Posen 论我国煤矿安全立法的健全完善 -华北科技学院学报2009,63 改革开放以来,我国煤矿安全立法取得了巨大的成就,同时,还存在一系列问题,亟待以科学发展观为指导,加强煤矿安全立法工作,健全完善煤矿安全 法律法规体系,促进煤矿安全生产形势持续稳定好转. 6.期刊论文 樊贤勇 浅谈国内煤矿安全生产现状及致因分析 -管理与财富2008,““9 煤矿安全生产问题一直是大家的关注焦点.本文也正是针对这一话题,首先分析了国内煤矿安全生产现状,然后分别从客观和主观两个方面详细分析了 我国煤矿安全生产事故频发的原因.希望本文的研究能够对加强煤矿安全生产工作起到帮助作用. 7.期刊论文 黄政勇 论目前煤矿安全管理现状及存在的问题 -广东科技2010,194 本文作者通过对目前煤矿安全管理现状的分析,指出了目前煤矿在安全管理中存在的问题,望同行能给予指正. 8.期刊论文 张宇.ZHANG Yu 煤矿安全的现状与发展分析 -煤炭技术2008,277 阐述了我国煤矿安全技术的发展状况、分析了生产技术中的一些问题,提出了煤矿安全技术的发展趋势. 9.期刊论文 李长青.朱世松.赵建贵.LI Chang-qing.ZHU Shi-song.ZHAO Jian-gui 煤矿安全和生产监控系统的现 状与未来发展趋势 -焦作工学院学报自然科学版2000,192 介绍了煤矿安全、生产监控系统在矿井中的作用,阐述了我国矿井监控系统的发展过程及存在的问题.随着计算机系统新器件的不断出现,在借鉴国外 监控系统经验的基础上,我国矿井监控系统的研制得到了快速发展,基本形成了一个完整的体系.监控系统在我国的生产矿井中得到了比较广泛的应用,并 在矿井的安全生产管理方面发挥了重要作用.本文以“KJ93型矿井安全、生产监控系统“为例说明了我国目前监控系统的应用状况和技术水平.根据目前计 算机技术的发展状况,论述了矿井监控系统的未来发展趋势. 10.期刊论文 刘青峰.赵文伟 煤矿安全生产的现状成因及对策 -煤矿安全2002,332 文章分析了2000年全国煤矿安全生产的现状,总结出煤矿事故“五多“的原因,同时提出了应采取的5项对策. 引证文献2条引证文献2条 1.丁华.王剑.王彬 基于灰关联分析和神经网络的煤与瓦斯突出预测[期刊论文]-西安科技大学学报 20092 2.毕明树.王洪雨 甲烷-煤尘复合爆炸威力实验[期刊论文]-煤炭学报 20087 本文链接 下载时间2010年6月13日