依靠科技进步保障煤矿安全生产

近几年来，兖州矿业（集团）有限责任公司及其下属各矿针对以前在矿井安全生产方面存在的问题进行了认真分析，并且与有关单位共同开展了科技攻关，有效地保障了矿井的安全生产。

    1 依靠科技进步完善运输安全技术装备

    兖州矿业（集团）公司北宿煤矿在抓好运输安全质量标准化建设的同时，不断更新不适应运输安全的设施和装置，积极依靠科技进步推动运输安全工作的全面发展。

    ⑴杜绝跑车事故发生。在副暗斜井下山及采区上下山安全设施技术改造中，他们坚持“以防为主、防挡并重”的原则，突出“防”字，重点抓了斜巷上部平车场及防跑车装置，在副暗斜井上部平车场安装了5套自行研制的气控阻车器，空车道各2套、重车道1套。空车道阻车器间相互闭锁，放车时只能打开1套，正常情况下处于阻车状态，下放矿车用自制绳式推车机。变坡点以下20m处设置双钩常闭挡车拦，并与绞车联动，实现了安全设施自动化。在单双轨分离处装有1套自行研制的双勾提升错码信号报警器、岔位显示器和远控气动道岔。底车场以上30m安装自行研制的常闭气动挡车拦，有效保护了下山把钩人员的安全。

    ⑵确保电机车运行安全。①电机车是该矿井下的主要运输工具。撒沙装置是电机车起动、制动和停车不可缺少的设施。原有的固定式沙桶为人工操作，易堵塞撒不出沙。他们将其改造为移动式并把沙嘴加长30mm，在导向槽内运行即可完成撒沙，由导向铁板撒在铁路上成一条约100mm的直线段；在沙桶上增设孔径Φ16mm的铁篦子，解决了大粒沙和脏杂物进入沙桶堵塞沙桶嘴的问题；操作机构改为便于司机操作的脚踏式，可有效控制撒沙量，确保电机车安全运行。②电机车经过架线牵引网络的架线分岔处易拉坏受电弓，经研究发现是受电弓和架线接触点偏离中心线造成受电弓受力不均所致。为此，他们选用3mm厚的铝板作为封闭式护弓器，在架线岔子处把铝板用三面夹子上紧，使电机车受电弓运行到该处时为面接触，受电弓受力稳定，滚动不受阻，杜绝了原先存在的不安全现象。

    2 摩擦轮提升机防滑安全系数研究

    兖州矿业（集团）公司南屯煤矿通过对摩擦轮提升机防滑安全系数的研究，及时地调整了运行的参数，为提升机的安全经济运行创造了条件。

    对于各种可能的提升机工作情况研究结果表明：重载提升的时候，当提升机处于加速的过程中，为了防止钢丝绳在摩擦衬垫上产生滑动，最重要的问题是在提升钢丝绳和摩擦衬垫间得到足够的摩擦力，即必须使实际的加速度小于极限加速度。当重载下放的时候，在加速的过程中，下放侧钢丝绳的张力等于静张力减去惯性力，而上升侧钢丝绳的张力等于静张力加上惯性力，所以，摩擦轮两侧钢丝绳的张力差趋于减小。在一定的范围内，加速度越大则张力差越小，滑动的可能性也就越小。

    由此可见：重载提升加速的时候动防滑安全系数最小，尤其是轻平衡钢丝绳时更小；而在重载下放减速的时候动防滑安全系数最小，尤其是重平衡钢丝绳时更小。因此，在摩擦轮提升机的运行过程中，必须注意重载提升加速度段和重载下放减速度段的防滑问题。

    3 转载机人员安全探测系统

    由兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿研制转载机人员安全探测系统，可以有效地防止煤矿工作人员误入转载机而产生的事故。该系统的硬件结构主要是由热释电传感器、信号调理电路、A/D转换、数字式增益调整、红外无线通信电路、电源、看门狗监视与声光报警及与TK200通讯等电路组成的。其中，热释电传感器、信号调理电路、A/D转换等电路组成输入通道，完成信号的采集与放大，并且将模拟信号转换成数字信号；继电器、光电隔离及声光报警等电路组成输出通道，完成声光报警和TK200通信的功能。

    该系统的功能如下：实现工作人员进入转载机危险区域之前的预报警（包括语音报警和发光二极管的光报警）；实现工作人员进入到转载机工作的危险区域时报警，同时输出闭锁控制信号，立即停止转载机的运转；具有手动强制性闭锁设置的功能；具有人员定位的功能；能够进行红外无线通信，实现数字增益调整；具有与TK200系统的通讯闭锁接口，在报警的时候通过智能输入输出接口向工作面的控制器发送开关信号。使得控制器发出停车指令，转载机停车。软硬件采取了抗干扰的措施，可以消除环境中来自其它设备的电磁干扰。供电采用+18V电源和备用电池两种方式，当+18V变得很低的时候自动切换到备用电池供电。

    行家们指出：在转载机上应用人员安全探测系统，是煤矿开采日益严峻的安全形势所要求的，极大地提高了煤矿生产的安全性；被动红外探测器件——热释电传感器的运用使得此项成果具有较高的先进性，不仅可以应用于煤矿的转载机等大型机械，而且也能够用在其它场合的类似设备上，具有广泛的应用前景。

    4 冲击地压工作面实现转载机岗点无人操作

    兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿在11302工作面采用冲击地压工作面本安型集控化技术，从根本上解决了冲击地压类型煤矿综采工作面生产期间人员躲避问题，实现了转载机岗点的无人操作，具有本质安全和便于实施监控、远距离操作的特点，产生了巨大的技术、经济和社会效益。

    ①冲击地压工作面本安型集控化技术。根据相邻工作面的矿压观测资料和该面两顺槽矿压实测资料，他们在轨道顺槽安装移动电站的时候，电站尾车距离工作面煤壁不小于200m，从而保证在生产期间轨道顺槽冲击地压危险区域内无人工作。中间巷作为超前压力释放区，不进行支护，不布置设备，禁止人员入内。运输顺槽采用可视集控系统。在转载机头和前后部输送机头安设了摄像头和照明，通过可视控制系统可以进行地面集中控制，实现冲击地压危险区域转载机岗点位置的无人化操作。集控系统可实现以下主要功能：井上井下语音通话；由地面监控软件来显示工作面三机状态、记录胶带数据及对三机进行控制；井下闭锁井上的启停控制，可实现井上远程操作井下工作面设备；在转载机及两个刮板输送机头前面安装堆煤报警装置，实现工作面上的落煤点堆煤保护，不再设置转载机司机，由井上远程控制。

    ②有效的工作面超前支护方式。他们通过对该面两顺槽和中间巷矿压观测数据的分析、计算，确定了轨道顺槽、运输顺槽和中间巷的朝前支护以及“孤岛”冲击地压工作面的安全保障措施。该技术对工作面无人化工作进行了有益的探索和尝试，为以后在适宜地质条件下布置无人工作面积累了经验；同时，对于中间巷作为冲击地压工作面超前应力释放区，改变工作面超前应力集中状况，减缓两顺槽冲击地压危险区域的应力分布强度，也有了初步结论；在冲击地压工作面施工中间巷，也是对冲击地压解危手段的一种补充。

    5 本质安全型准无人化工作面集控一体化系统

    兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿与天津华宁电子有限公司在原工作面控制系统的基础上，研制出一套本质安全型准无人化工作面集控一体化系统，确保工作面生产期间除采煤机司机和支架工外其他人员全部撤到冲击地压危险区域外，所有设备的开停、控制和由地面操作，待停止生产后人员方可进入工作面，确保综采工作面生产期间出现冲击地压不会造成人身伤害。

    该系统利用光纤传输，可实现地面监控软件与井下控制器通讯；利用地面工控机编制专用监控软件来显示工作面三机状态、记录胶带数据及对三机控制；可由地面监控软件来显示胶带状态、记录胶带数据及对胶带控制；地面监控软件具有自动、手动多种控制方式；被控设备运行状态图形、动画、运行状态汉字显示，工作面及胶带沿线急停闭锁位置显示，工作面及胶带沿线电缆断路检测及断路位置显示；可实现井下闭锁井上启停控制和井上井下语音通话功能；在转载机及两个刮板机头前安装堆煤检测装置，实现工作面落煤点堆煤保护；可检测泵站压力，并传到地面计算机显示；可检测每台设备电机电流，并实现两级保护，当设备一级保护时只进行语音报警，到二级保护时该设备后方的设备停运煤炭；在胶带机头的煤仓加装一个煤位传感器，可检测出煤仓内煤量，并传到地面，还可实现煤仓内大于设定值时顺煤流延时停车，做到工作面煤放光后再停运但又不会造成煤仓堆煤；通过软件编程实现地面计算机对井下控制器的数据采集及动画显示；利用通讯语音光端机与井下扩音电话联网，实现井上与井下直接通话；为便于地面人员操作，在两部胶带输送机头和转载机头安装摄像仪，通过视频光端机传输，确保地面实时观看井下现场生产情况。

    6 矿区铁路车站行车安全综合预警防控系统

    兖州矿业（集团）公司铁路运输处利用计算机技术及相关的无线电通信等技术开发的车站行车安全综合预警防控系统，将车站的行车命令发收、接发列车作业、调车作业、装卸车作业、防溜作业、列车编组作业、施工作业、事故处理和结合部安全等主要行车作业作为一个系统进行整合研究，借助电务微机监测系统、车站微机联锁设备及TMIS、DMIS等接口条件建立一个综合性、实时性、智能化的安全预警防控系统，对车站的各主要行车作业过程进行动态监测、信息传输、自动处理，以实现一机多用、资源共享、实时监测、超前报警、纵横防控、确保安全的目的，并为决策提供可靠的技术支持。

    其硬件结构如下：

    ①中心处理器。在行车室设中心处理器（总控制台），与车站微机联锁设备及调度指挥系统、现车管理系统等进行有线联接，采集、处理有关数据和安全信息，并向各作业终端用户及时反馈有关处理信息。鉴于系统监控内容较多，可采取多台显示器同步显示或大屏幕分区显示的方式。

    ②安全监测及数据采集传感器。根据需要在车站的不同地点进行安装（固定型）或设置（移动型），实时监测和采集有关作业数据及安全信息，并向中心处理器传输。例如，为实现对现场施工作业人员的安全防护，可在施工地点的外侧安装或设置安全监测及数据采集传感器，当有车辆经过时立即向中心处理器发送安全信息，中心处理器经处理后再根据生产需求向有关作业终端用户发出报警及防控指令。

    ③作业终端用户。在车站内财经作业的调车机、调车人员、助理值班员等配置移动终端手持器或固定终端装置，接收中心处理器发来的调度命令、调车作业通知单等各种命令和各种进路、信号、道岔状态及报警等信息，并对非正常情况下的接发列车等作业过程进行关键作业提示，确保车站行车和人身安全。

    7 较薄煤层高效综采面安全管理有措施

    兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿93上05综采工作面的煤层平均厚度为1.44m，采用大功率电牵引滚筒式采煤机与高强度中双链刮板输送机，配套自移式液压支架及电液控制系统，可以实现工作面操作自动化，为较薄煤层安全高效开采创造了良好的外部条件。此外，他们还针对现场生产过程中设备与安全管理的薄弱环节采取了一些有效的措施。

    由于该工作面的采高比较低，加之煤尘大，很容易使作业人员产生急躁的情绪。因此，他们在液压支架的前梁处设有喷雾头，加上采煤机本身安装有内外喷雾，割煤的时候所有喷头都正常开启；各个转载点均设置有自动喷雾装置，减少了煤尘飞扬；严格执行“停机作业”的制度；在运输机的机头及转载机的进料口处安装有安全防护装置，作为人身安全的有效防线；此外，还加强了新设备的安全教育培训，并且邀请厂家技术人员来进行理论知识培训和井下现场操作实践等技能培训，考核合格以后方可准许上岗操作。

    8 构现功能齐备的煤矿安全生产综合信息系统

    兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿通过对本质安全化生产调度管理方法的研究，提出了构现功能齐备的煤矿安全生产综合信息系统，以将事故损失降到最低。

    ①建立可靠的人员定位系统。煤矿对安全生产的特殊要求主要是加强对人和设备的管理，及时发现各种违章或违规的苗头并能有效制止，因此需要及时监视到井下的生产情况，并能直接呼叫现场相关人员。为保证井上、井下信息的沟通与传达，应建立井下人员跟踪定位的自动化管理系统，使调度人员能实时观察到井下人员的即时位置，实现井下人员定位，并能区分人员等级。调度人员要找人，可向目标发出呼叫信息，可呼叫单个目标也可群呼。若发生事故而被困人员所在位置的通信网络还可工作，监控中心就可实时了解被困人员的大致位置，被困人员也可与外界通信。万一通信系统被破坏，虽然被困人员无法与外界通信，但监控中心还保留着被困人员在事故前一刻的位置。通过这一功能，抢险指挥部可及时了解哪些人员已安全撤离、哪些人员被困及其位置，可快速制定高效合理的抢险方案。

    ②建立完善的煤矿生产监测监控系统。煤矿既要解决生产过程中的安全问题，全面掌握井上、井下各种安全信息，有效预防和及时处理各种突发事故与自然灾害，又要掌握生产状况，实现信息灵、调度准，依靠科学信息有效指挥生产。煤矿调度中心采用现代化的信息处理手段和装备来提高调度指挥的速度和准确性，是实现安全、高效生产的重要保障。因此，生产调度指挥信息系统要将安全监测、生产调度的实时数据信息、工业电视的视频图象信息和采煤、掘进、提升、运输、通风生产系统的数据图象信息准确地显示出来。

    ③建立事故分析专家系统。在调度指挥中心，专家系统根据各种传感器发来的信息，结合矿井自身特点和以往的经验进行实时事故分析。一旦发现事故的可能性就根据可能性的大小及时发出不同级别的预警，使安全人员采取不同的措施进行处理。与传统方法相比，可极大降低误报率，减小对生产的影响。

    掘进巷修作业规程自动生成系统诞生

    兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿利用计算机语言成功地开发了掘进巷修作业规程的自动生成软件，为其它作业规程软件的开发经验。快速正确地编制掘进巷修作业规程是保证工作面安全生产和提高经济效益的前提，因此开发一套功能全面、使用方便的掘进巷修作业规程计算机处理系统，提高掘进巷修作业规程的编制效率和文档质量，保证作业规程格式与内容的标准化、实用化和准确性，实现作业规程档案管理的微机化是完全必要的。此项成果可以根据用户输入的参数自动生成几何规律较强的图形，对于其它图形则开发了丰富实用的图形库，极大地提高了交互式绘图的效率；作业规程内容全面、客观准确、针对性强，避免了由于个人或者局部（区队）经验造成规程不完善的情况；作业规程文档质量高、图文并茂、字体丰富、图形美观，消除了手工绘图时图形质量差的状况；系统运行在Word97和AutoCADR14环境中，操作界面熟悉，易于用户接受；系统具有高度智能化，能够自动计算作业规程的各种公式、插入目录和增加安全技术措施序号等；系统生成的作业规程格式与内容符合《煤矿安全规程》、《煤矿工种操作规程》、《质量标准化标准》和上级有关技术要求及本矿的具体条件；作业规程编制效率高、速度快，避免了不必要的重复手工作业；熟练的用户可以将一份作业规程的编制时间由7天缩短为2天，省工省时；作业规程的档案管理实现了微机化，用户可以随时查阅、调用和永久保存；系统采用开放式结构，用户可以随时对作业规程的形式和内容进行更新，以适应不断发展的技术要求。

    9 煤矿顶板安全仪器检测合格率低的原因

    兖州矿业（集团）公司机械制修厂通过对煤矿顶板安全仪器仪表检测合格率低的要因研究，并且采取了相应的治理措施，使得煤矿顶板安全仪器仪表检测合格率明显提高。煤矿顶板安全仪器仪表是指用于回采工作面压力和位移监测仪表、巷道围岩位移仪表、声发射监测仪表、矿压监测仪表、锚杆支护质量监测仪表与顶板安全相关的监测仪器仪表等。

    他们根据检测合格率低的不同因素制定出相应的对策。

    ①针对不按期送检、运输过程中损坏和使用中责任心不强造成损坏等人为因素的影响，通过制定和完善仪器仪表周期检定及相关的管理制度，并狠抓制度的落实与提高监督检查的力度，保证仪器仪表周期检测的正常进行；制定和完善仪器仪表使用、维护及保养制度，确保仪器仪表在使用和运输过程中不出现人为的损坏。

    ②针对粉尘煤尘较多、矸石煤块撞击及淋水大等使用环境因素的影响，通过采取防尘、防水和防碰撞等措施，如给仪器仪表制作较封闭的外壳及对仪器仪表作防水处理等，以保证其使用环境符合要求。

    ③针对产品外壳不坚硬、选用材质不适宜、产品设计缺陷、配件购置难、焊缝漏油和注油量过多或不足等仪器仪表自身设计及使用材料因素的影响，采取及时向生产厂家反馈产品质量信息，定期向用户通报各生产厂家的产品质量情况等措施，促使生产厂家及时改进产品设计及加工工艺、选用合适的材料来提高产品质量。

    ④针对检测人员视差影响、试验台性能不稳定和检测方法不正确等仪器仪表检测方面因素的影响，采取加强对检测人员的技术业务培训，不断提高其检测技术水平，消除由检测人员视差等造成的影响；加强对试验台的维护和保养，使其始终保持良好的性能。对于一些当前国家计量检定规程尚未覆盖的仪器仪表编制相应的校准规范，经有关质量技术监督部门备案、批准后发布实施，以消除由于检测方法不正确等带来的影响。

    10 济三煤矿安全教育培训的实践

    兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿的安全教育培训工作不断创新发展。

    ①加强培训基地设施建设，优化培训环境。该矿建成了普掘工作面、综掘工作面、通风防尘、机械电气和运输5个实训场所。通防实训室配有瓦斯、煤尘爆炸综合演示仪和爆破器具、“一通三防”配套设备。机电实训室配有移动变电站、高压防爆开关和其它井下常见电气开关。运输实训场配有刮板输送机、斜巷运输绞车、信号照明、语音报警装置、防跑车装置及配套设施。通过实训基地对放炮员、综掘机司机、胶带机司机、绞车工、井下电气维修工等20多个工种进行实训考核，实现了井下作业在地面的实践操作。

    ②培训形式不断创新，符合客观需求。该矿坚持“管理、装备、培训并重”的方针，按照“建设济三煤矿教育培训园，争创行业一流教育培训基地”的工作目标，在充实师资理论、完善硬件、提高软件、优化环境方面做了大量细致工作，建成了集理论教学、模拟实验、实训操作、文体活动、餐饮住宿和医疗卫生“六位一体”的“三级煤矿安全教育培训基地”。

    ③优化培训流程，增强学员实践能力。安全培训实施“三位一体”教学模式，即“理论考试+实践操作+学员管理”，强化实践教学，提高培训实效。严格按照“教考分离、统一标准、分级负责”的原则，做好结业考试、考核和发证工作，特种作业人员考试全部实行机考，通过实践考试的环节实行双证上岗。上岗前由老师带领实习，以保证上岗前的安全。同时，及时向学员所在单位反馈信息和跟踪调查、培训效果评价，不断提高教学质量。

    ④注重培训效果，加强四五级联动教育。培训工作的任务是提高职工安全意识和业务素质，使职工了解设备的性能和原理，掌握操作规程和常见故障的处理，做到按章作业、杜绝三违。他们不断强化基层去队教育培训的手段和能力，为每个区队配备专用电脑和投影仪，指定专人负责区队教育培训。实行区队倒查责任追究制度，增强每一级培训的责任。

    11 赵楼矿本质化安全生产管理的实践

    兖州矿业（集团）公司赵楼煤矿引入本质化安全生产管理的现代科学理论，提高了煤矿安全生产的管理水平。

    ①依照国家方针政策和法律法规建立本质安全型矿井长效机制。该矿初步了设立安全质量一体化的管理体系，注重“自觉行为”的培养，大力加强安全文化建设，进一步完善班组管理体系，促进了本质安全型矿井建设的发展。

    ②加快技术创新是建设本质安全型矿井的重要条件。他们从解决矿井安全生产的实际问题入手，将科技进步放在首位，围绕矿井深部难采煤层实现机械化、集约化开采的技术难题，强调产学研结合，积极组织力量进行技术创新与集成，有效地解决了一批制约矿井跨越式发展的关键技术难题。先后攻克了不同煤层赋存条件下的综合机械化放顶煤开采技术，形成了巨野煤田独具特色的以综合机械化放顶煤开采为主的多层次、多类型的深井综合机械化放顶煤开采体系；全面推广应用了煤巷锚网支护新技术，先后研究和试验成功了“复杂应力松软煤层中综合机械化放顶煤开采工作面大跨度开切眼锚网支护等技术”等项目，形成了以锚杆支护为主的锚网、锚网带、锚网梁和小孔径树脂锚索支护技术体系，为矿井建设奠定了坚实的科学技术基础。除此之外，他们还针对不同的自然条件和生产建设中出现的新情况、新问题，广泛采用先进的安全装备和技术集成，改善了综合机械化掘进工作面高温热害、顶底板涌水、冲击地压以及断层落差大且多的生产条件。强化井下环境安全监测技术等系统性集成技术的的使用和完善，大幅度提高了矿井安全保障能力，初步形成了比较完善的矿井灾害综合治理体系。

    ③重视和发挥信息网络在安全生产中的重要作用。该矿先后建成了具有现代企业鲜明特征的计算机网络系统、工业电视检测与监控系统、安全信息管理系统等，积极研究本质安全型矿井建设的安全信息技术，搭建本质安全信息支撑平台，确保监测监控数据正确、安全信息的快捷传送与安全指令的快速下达执行。