煤礦掘進(jìn)過(guò)程中安全問(wèn)題與工作

武靜蕾

(大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 大同 037003)

引 言

依據(jù)我國(guó)能源消耗占比，煤炭依然占據(jù)我國(guó)一次能源的主體位置，并預(yù)計(jì)未來(lái)30年煤炭消耗占比依舊保持在50%左右[1]。我國(guó)煤炭資源基本都在地下，開(kāi)采難度大，井下的開(kāi)采環(huán)境導(dǎo)致水害、瓦斯突出等事故的風(fēng)險(xiǎn)性增大，盡管近年來(lái)煤炭整體生產(chǎn)形勢(shì)好轉(zhuǎn)，但是安全事故依舊時(shí)有發(fā)生，每年礦井安全事故導(dǎo)致的死亡人數(shù)相當(dāng)龐大，其中掘進(jìn)工作面的傷亡人數(shù)占比超過(guò)50%[2-3]。井下掘進(jìn)工作面為巷道開(kāi)掘與支護(hù)的工作場(chǎng)所，空間狹小，環(huán)境惡劣，采用局部通風(fēng)方式，工作面煙塵污染嚴(yán)重，為煤礦事故的多發(fā)地[4]。本文將針對(duì)掘進(jìn)過(guò)程中的安全問(wèn)題與工作進(jìn)行研究，以預(yù)防掘進(jìn)過(guò)程中安全事故的發(fā)生。

1 掘進(jìn)過(guò)程中的安全問(wèn)題分析

掘進(jìn)工作面生產(chǎn)作業(yè)密集，機(jī)電設(shè)備相對(duì)集中，環(huán)境存在較大的不確定性，因此成為礦井安全事故發(fā)生概率最大的場(chǎng)所之一。大量事故數(shù)據(jù)表明，掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)生的事故救援難度大，傷亡嚴(yán)重，是對(duì)礦井建設(shè)與安全生產(chǎn)最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

1.1 掘進(jìn)工作面安全因素分析

掘進(jìn)工作面的安全因素可以分為粉塵抑制、頂板防護(hù)、爆破安全與設(shè)備管理。煤礦掘進(jìn)工作面開(kāi)采過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，人體長(zhǎng)期吸入會(huì)造成肺部組織變化，患上塵肺病。所以在機(jī)掘形式下工作時(shí)，工作面應(yīng)當(dāng)采用內(nèi)外噴霧和防塵機(jī)等防塵措施。巷道開(kāi)掘過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)掌握圍巖的應(yīng)力分布，對(duì)周圍地質(zhì)的構(gòu)造與水文變化進(jìn)行了解，作為后期的支護(hù)打眼爆破等施工工作的數(shù)據(jù)參考。爆破作業(yè)過(guò)程應(yīng)當(dāng)執(zhí)行“一炮三檢制”，維護(hù)掘進(jìn)工作面的探頭與報(bào)警裝置。工作面的安全設(shè)備應(yīng)當(dāng)齊全，所有機(jī)電設(shè)備應(yīng)當(dāng)符合國(guó)家礦井防爆標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 掘進(jìn)工作面安全事故分析

按照事故發(fā)生的機(jī)理，可將掘進(jìn)工作面的安全事故分為三大類型：頂板事故、爆炸燃燒事故、水災(zāi)事故。

頂板事故：在掘進(jìn)工作面或巷道，由于煤巖壓力所導(dǎo)致的冒頂、支護(hù)倒塌等現(xiàn)象。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，造成頂板事故的主要原因?yàn)檫`章操作，其中具體操作可分為：空頂作業(yè)，工人站在無(wú)支護(hù)的空頂區(qū)下，進(jìn)行采掘作業(yè)，清理矸石等；未按規(guī)定作業(yè)，未聽(tīng)從指揮與任務(wù)安排，不按照既定方案施工作業(yè)，私自拆除破壞支護(hù)設(shè)施；支護(hù)違規(guī)，未按規(guī)定方式、規(guī)定區(qū)域進(jìn)行支護(hù)，爆破作業(yè)時(shí)未加強(qiáng)支護(hù)；危險(xiǎn)作業(yè)，在無(wú)安全措施，無(wú)監(jiān)督人員下采掘作業(yè)，在察覺(jué)到冒頂危險(xiǎn)后未及時(shí)撤人。

爆炸燃燒事故：在瓦斯或煤塵環(huán)境下發(fā)生爆炸或燃燒事故，造成熱沖擊波與窒息等危害。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，造成爆炸與燃燒事故的主要原因可分為：違章放炮，使用失效的發(fā)爆器或母線接頭未包住，導(dǎo)致產(chǎn)生明火，放炮前未檢測(cè)瓦斯?jié)舛戎担饪撞灰?guī)范，無(wú)有效通風(fēng)等；違規(guī)使用電氣設(shè)備，使用非防爆類型的電氣設(shè)備，帶電檢修設(shè)備，向情況不明的巷道、工作面進(jìn)行送電；風(fēng)筒操作失誤，隨意斷開(kāi)通風(fēng)風(fēng)筒，接頭漏風(fēng)嚴(yán)重，導(dǎo)致瓦斯積聚。

水災(zāi)事故：在掘進(jìn)工作面中，由于地下水、冒頂水、工作面積水等造成的事故。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，水災(zāi)事故的主演原因有：未按照規(guī)定，對(duì)功能工作面或危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行有效探水；未及時(shí)根據(jù)圖紙指導(dǎo)生產(chǎn)開(kāi)掘；未設(shè)置水倉(cāng)和排水裝置。

2 安全評(píng)價(jià)方法及模型

礦井地下作業(yè)的環(huán)境復(fù)雜，不安全因素較多，為了盡可能減少對(duì)工作人員的威脅，應(yīng)當(dāng)建立礦井掘進(jìn)工作面的安全評(píng)價(jià)體系，對(duì)各安全因素進(jìn)行合理評(píng)估，預(yù)報(bào)可能發(fā)生安全事故，提前采取一定的預(yù)防措施。

礦井安全評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)當(dāng)涵蓋掘進(jìn)系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)，主要的評(píng)價(jià)因素分為六類，包括：地質(zhì)環(huán)境，如地質(zhì)構(gòu)造與穩(wěn)定性；巷道掘進(jìn)工藝；采掘設(shè)備，機(jī)械化程度；工作人員職業(yè)素質(zhì)，由工人的教育程度、職業(yè)培訓(xùn)、工作年齡等綜合評(píng)估；井下環(huán)境，如空氣溫濕度、照明情況與噪音等；危險(xiǎn)因素，瓦斯?jié)舛扰c火源等。

由于礦井生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜，安全因素具有較大的不確定性，所以采用的評(píng)價(jià)方法為模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法，通過(guò)隸屬函數(shù)與隸屬度來(lái)將各安全因素合理劃分，進(jìn)行系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)。模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法的步驟圖，如圖1所示。模型的評(píng)價(jià)集合包括生產(chǎn)單位集合V與評(píng)價(jià)指標(biāo)集合U；根據(jù)礦井每季度的檢查情況，建立生產(chǎn)單位與評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù)：F=R(U,V)；根據(jù)煤炭部安全標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)分表與礦井的實(shí)際生產(chǎn)情況，確定權(quán)重A；進(jìn)行模糊矩陣綜合評(píng)價(jià)運(yùn)算B=AR，得到各生產(chǎn)單位的安全評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)。

圖1 模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法的步驟

3 掘進(jìn)工作面事故培訓(xùn)系統(tǒng)

目前，煤礦的安全管理工作通常采用監(jiān)察管理與視頻監(jiān)控的形式，投入了較多的財(cái)力人力，卻只能收到短期的監(jiān)管效果，無(wú)法形成有效的長(zhǎng)期機(jī)制。從實(shí)際效果觀察，煤礦企業(yè)無(wú)法形成高強(qiáng)度、密集的監(jiān)管，施工小組與工人應(yīng)對(duì)上級(jí)監(jiān)管流于形式，所以為了強(qiáng)化與引導(dǎo)工人的事故預(yù)防意識(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)水平設(shè)計(jì)自己的培訓(xùn)系統(tǒng)，提高工人的安全意識(shí)。

經(jīng)煤炭部數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，掘進(jìn)工作面的所有安全事故中，工人違章操作是誘導(dǎo)事故發(fā)生的主要原因之一，筆者針對(duì)工人的事故預(yù)防能力，設(shè)計(jì)了一種培訓(xùn)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的主要功能，如圖2所示，包括基本設(shè)置、系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)功能三個(gè)部分。

圖2 煤礦安全事故預(yù)防培訓(xùn)系統(tǒng)

管理人員可通過(guò)賬號(hào)與密碼登錄培訓(xùn)系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置可更改密碼，并根據(jù)煤礦的區(qū)隊(duì)、科室要求設(shè)置子賬戶，各子賬戶之間相互獨(dú)立，服從母賬戶的統(tǒng)一管理。系統(tǒng)存儲(chǔ)有事故案例，通過(guò)視頻與圖片的方式進(jìn)行展示，每一起事故配有事故描述，同時(shí)對(duì)安全事故進(jìn)行原因分析，并給出預(yù)防策略。系統(tǒng)設(shè)有事故案例的存儲(chǔ)、編輯功能，根據(jù)煤礦需要可增添或刪除系統(tǒng)中的事故案例，保證事故的實(shí)時(shí)性與代表性。系統(tǒng)設(shè)有事故檢索功能，通過(guò)輸入關(guān)鍵字及編號(hào)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索。

系統(tǒng)中的事故案例展示模塊包括簡(jiǎn)要描述、原因分析與預(yù)防對(duì)策三部分。系統(tǒng)以文字的形式簡(jiǎn)述事故的時(shí)間、地點(diǎn)及結(jié)果等信息，以仿真視頻與事故圖片的形式直觀分析事故發(fā)生的原因，并通過(guò)框圖給出事故預(yù)防的對(duì)策。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)掘進(jìn)過(guò)程中的安全因素與安全事故的分析，提出了一種掘進(jìn)工作面安全評(píng)價(jià)體系，通過(guò)模糊數(shù)學(xué)理論，對(duì)各安全因素進(jìn)行合理劃分，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)單位的綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)安全事故的主要原因，提出了一種安全事故預(yù)防培訓(xùn)系統(tǒng)，減輕了企業(yè)的監(jiān)察任務(wù)負(fù)擔(dān)，引導(dǎo)工人主動(dòng)、自覺(jué)、長(zhǎng)期的關(guān)注安全事故預(yù)防，提高警惕性。