?1 前 言
?我國煤炭工業(yè)經過半個世紀的發(fā)展,已成為世界第一產煤大國。近十年來,由于煤炭生產總量過大、能源結構多樣化及高效節(jié)能技術的發(fā)展,故造成了煤炭供大于求的局面。據專家預測,到2025年以后,由于石油、天然氣資源的減少,煤炭在世界能源中的地位還會上升??傮w來講,我國屬于貧油富煤國家,煤炭在國家的能源結構中呈剛性變化,預計在21世紀中葉煤炭在一次能源中仍將占45%-50%。所以煤炭仍是事關國民經濟可持續(xù)發(fā)展的基礎產業(yè)。
我國煤炭資源豐富,而煤層賦存條件、地質構造復雜,自然發(fā)火、高瓦斯、煤與瓦斯突出煤層多,致使煤礦生產中安全問題復雜化,而且,隨著采掘深度的加大,高產高效礦井的發(fā)展,煤礦又面臨著許多新的安全技術問題。
煤礦安全生產是關系到國家財產和礦工生命的大事,歷來受到黨和政府的高度重視。煤炭工業(yè)堅持“安全第一,預防為主”的方針,在“綜合治理,總體推進”的正確思想指引下,大力開展煤炭生產安全技術的科學研究,尤其是在“八五”、“九五”期間取得了新的研究成果,并在煤礦得到推廣應用。
2 煤礦安全技術的科學研究
2.1 瓦斯防治技術?
煤礦瓦斯的危害主要表現在瓦斯窒息和爆炸事故方面;同時煤礦瓦斯大量地排入大氣,增大了大氣層的溫室效應,惡化了氣象條件。??
煤田煤層瓦斯含量的預測及礦井瓦斯涌出量的預測技術:研究了地勘鉆孔瓦斯解吸與影響因素,確立了統(tǒng)一的較完善的煤層瓦斯含量、礦井瓦斯涌出量的預測方法,實現了從含量測定、涌出量預測,到礦井瓦斯地質繪圖的微機化、自動化和規(guī)范化,其預測準確率達80~85%。?
瓦斯抽放技術:煤層瓦斯抽放是礦井瓦斯的治本措施,在“八五”、“九五”期間,實施了本層、鄰近層、穿層、采空區(qū)瓦斯抽放。研究了綜采工作面超前強化抽放瓦斯方法及工藝裝備,試驗成功200-500m巖石水平長鉆孔抽鄰近層的瓦斯,煤層水平(250m)長鉆孔及預裂控制爆破強化抽放本層瓦斯的綜合抽放技術等,使工作面瓦斯抽放率提高20%。水泥擴孔技術是利用鉆機通過鉆桿、鉆頭沿鉆孔噴出高壓水射流,以旋轉式切割擴孔,其效果十分明顯,單孔抽瓦斯量提高0.6~1.0倍。??
2.2 煤與瓦斯突出防治技術??
我國的防突技術經歷了安全防護、防治技術措施和綜合防治階段。1988年制定并頒布實施的《防治煤與瓦斯突出細則》,把我國防突技術總結為:預測、防突措施、效果檢驗和安全防護措施的四位一體,經過“八五”、“九五”期間的深化,將我國的防突技術提高到世界領先水平。?
煤與瓦斯突出預測技術:完善了采掘工作面鉆孔方式的突出預測指標和臨界值確定方法,研制成功以鉆屑瓦斯解吸特性和鉆屑量來綜合判斷煤層突出危險的ATY、WTC預測儀。經在50個局礦的推廣應用,已安全掘進突出煤層15萬多米巷道,不突出預報準確率達100%,突出預報準確率達60~70%,其防災工程量減少50%。??
研究了以測定AE聲發(fā)射事件、瓦斯涌出狀態(tài)和煤壁溫度變化等指標的非接觸式預測方法,并開發(fā)出KJ54型安全監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備環(huán)境監(jiān)測與突出危險實時監(jiān)測的功能。另外利用無線電波透視、天然電磁輻射、地質雷達等物探技術,對突出煤層的區(qū)域性預測,進行了初步試驗。??
防突技術在改進、完善、提高開采保護層、預抽煤層瓦斯、超前排放鉆孔、深孔松動爆破和水力沖孔等技術措施外,重點研究了機采、機掘工作面的防突技術,建立了一套突出區(qū)域預測、長鉆孔控制預裂爆破、水力疏松相結合的綜采工作面防突工藝;在機掘工作面重點研究了與掘進機形成機械、液壓、操作為一體的全液壓防突鉆孔、割槽裝置及工藝技術;“九五”期間研制了QFZ-22型輕便防災鉆機,集強力鉆孔與防卡鉆功能于一體,是實施超前排放鉆孔的高效、輕便鉆機。對地質構造破壞帶和嚴重突出礦井。提高了整套綜合治理突出技術,在四位一體的防突措施基礎上,發(fā)展為合理采掘部署、突出預測預報、防突措施、措施的效果檢驗、安全防護措施的五步配套綜合防突體系。
2.3 粉塵防治技術
隨著綜采、綜掘、高產高效工作面的發(fā)展,煤礦粉塵污染問題更為突出,經“八五”期間的科技攻關,防降塵技術有較大發(fā)展。?
綜采工作面的防塵技術:進一步完善和加強煤層注水,實施長鉆孔深封孔技術;開發(fā)了水泥砂漿封孔泵,解決了封孔難的問題,提高了煤層注水降塵的效果,對采煤機采煤產生的粉塵實施含塵風流控制。高壓水外噴霧降塵技術,對液壓支架、放煤口實施自動控制水噴霧降塵技術,較好地降低了粉塵濃度。?
機掘工作面的除塵技術:改進和完善了系列濕式除塵器的技術特性,提高了除塵效率。近10年來,為有效地控制呼吸性粉塵,重點開發(fā)了布袋除塵器,其處理風量達到230~250m3/min,工作阻力2083Pa,總粉塵和呼吸性粉塵的除塵效率分別達99.5%和95.5%,不足的是體積較大,制造成本較高。對轉載點開發(fā)了氣流循環(huán)除塵裝置.用密閉罩將轉載點塵源與外界內流場隔離,在罩內引射氣流循環(huán)除塵。為提高水噴霧降塵的效果。研究了聲波霧化、磁化水、預荷電噴霧降塵新技術。?