采礦工程中的采礦技術與施工安全探析

張 翼

（山西煤炭建設監理咨詢有限公司，山西 太原 030012）

我國采礦業的施工安全問題相比過去幾年有了明顯改善，但是二十年過去了，施工事故和意外仍然以不可接受的頻率發生。本文旨在研究新采礦技術和設備對地下采礦職業健康和安全的影響。本文通過分析采礦工程的現狀，并結合礦井事故發生的因素，列舉出既能改善采礦工人安全問題又能提高生產效率的新技術。

1 采礦工程的現狀分析

在過去的十年中，人們目睹了礦業繁榮，這導致越來越多的企業冒險進入采礦業。由于這種擴張，采礦工業現在面臨著合格工人的嚴重短缺。與這一情況同時出現的是工人和整個社會對施工安全的期望值不斷提高。盡管施工事故繼續以不可接受的頻率發生，但是施工安全在過去的二十年里，有了明顯的改善。例如，在山西省某市1993 年的工傷率為每100 名工人每年15人，而在2013 年降至3人。

采礦安全性的提高歸因于許多因素，包括模塊化培訓計劃、更好的系統設計，以及采礦方法和設備的技術進步。許多高強度高體力的工作正在被機械設備所代替，其操作越來越半自動化。

本文研究了采礦業新技術與該技術對行業施工安全的影響之間存在的復雜關系。采礦業在使用技術來克服和解決施工安全和生產力問題等問題方面有著悠久的歷史。事實上，新采礦技術的開發和使用提高了生產力，而這些發展也與采礦業施工安全的普遍改善相吻合。采礦業新技術的發展繼續應對諸如此類的挑戰。例如，數字化的出現有望幫助礦井保持競爭力，同時為操作員提供舒適的控制室工作。但是，如果認為新技術只會產生積極影響，那將是錯誤的。事實上，對采礦業新技術與其對工作環境的影響之間的關系進行更仔細的研究會發現一種復雜的關系，其中明確的積極影響很少浮出水面。

在某種程度上，新技術與工作環境影響之間關系的明顯復雜性在于，難以確定新技術的確切影響。反過來，這種困難部分在于采礦技術很少發生革命性發展。因為新技術帶來的變化是循序漸進的，就像生產力一樣。因此，效果只會隨著時間的推移而顯現。

對于施工安全的改善，采礦業新技術的開發和實施仍然存在更加矛盾的關系。雖然人們可以從采礦業誤工工傷數量等方面看出積極的發展，但很少能從單一的指標中推斷出施工安全問題的真實狀況，因為施工安全問題并沒有得到明確的改善。例如，先前的研究表明，提供更好的巖石墜落保護技術也意味著增加單獨工作和與之相關的壓力。新技術可能會減少致命事故，但總體上可能會增加事故數量，并且并非所有人都同樣受益于新技術。此外，對采礦業技術的研究發現，只有三分之一的技術項目在設計中會為工人考慮。所以我們只能期望新采礦技術能夠對施工安全產生積極影響。

2 導致施工事故的因素

2.1 人為因素

在工作場所，大多數時候事故是由人為錯誤或無法控制的情況引起的。人為錯誤被定義為故意或無意損害生產力的行為。礦難頻繁發生的主要原因是管理不善，立法和政策執行不力，采礦界缺乏安全意識，政府、民間社會組織和私營部門參與不力，以及安全教育不足。未能糾正隱患、未能落實煤礦生產政策、未能引導安全生產是煤炭開采中三大嚴重的人為因素。其次是決策錯誤。缺乏經驗是導致不安全行為的最重要因素。例如，煤礦瓦斯爆炸事故是由工人的不安全行為引起的。火災和粉塵爆炸，山體滑坡，礦井火災以及與運輸和機械化有關的技術故障是事故的常見原因。這些事故主要是由于技術缺陷或故障造成的。根據調查人員在采訪煤礦開采人員時了解到，大多數事故都是疲勞造成的。煤礦安全生產的問題不僅可以通過擴大技術、工藝和組織措施來解決，還可以通過利用人為因素來解決。因此，為了減少煤礦開采中的傷害，應強調提高管理人員和專家的溝通和心理能力水平，以及物質激勵和抑制措施的結合，并遵守國家的安全規定。

2.2 其他因素

煤礦事故有多種原因。甲烷爆炸是最嚴重的煤礦事故，因此受到更多媒體報道。然而，更多的礦工會經歷煤堆坍塌、坍塌、跌倒、燒傷、觸電、設備功能不正常以及煤礦工人的塵肺病或矽肺等事故，人們對此知之甚少。除了采礦的固有危險外，未能提供或維護健康和安全設備和程序，以及培訓不足，也可能會導致礦工出現事故。

3 全新采礦設備對采礦技術的要求和對施工安全的影響

新引進的更強大、更復雜的采礦設備出現，需要操作人員擁有更高的操作技術。新采礦設備的出現可能會導致某些特定的施工事故增加，這是由于諸多因素導致，如能見度降低，噪音和振動增加。一項研究證明了這一點，該研究表明我國和新西蘭現在的采礦工作主要依靠機械(分別為34%和18%)和動力運輸(分別為29%和36%)。超過30%的與設備相關的死亡事故發生在1995～2005 年期間，我國的采礦涉及拖車(22.3%)和前端裝載機(8.5%)。在2000～2007 年期間發生的562起嚴重事故(致命或導致終身殘疾)中，我國采礦機、螺栓機、運輸卡車和前端裝載機是最常見的移動機器。這些數據使一些研究人員得出結論，新的采礦設備技術改變了自然采礦任務，如果在操縱新的采礦設備之前不進行仔細分析、正確理解和適當考慮，可能導致新的危險情況。盡管涉及事故的比例很高，不能直接得出裝備變化是導致事故率增加的原因，但這是一個不能被拒絕的假設，應該被重視。

4 通過新技術使施工安全得到解決

身為世界上許多國家的核心經濟產業鏈，采礦業是現代社會固有的一部分。但是，采礦技術在20 世紀已經發展的爐火純青，從20世紀開始，采礦業就能夠制造我們今天使用的車輛、機械和建筑物等所需原材料。然而采礦工作通常一開始就充滿危險，除了在地下數公里處帶來的身體上的不適，采礦最危險的影響之一來自必須爆破巖石才能到達礦礁（如黃金），這導致工作人員隨時都有被巖石壓倒的危險。從本質上講，要全面了解地下所有巖層是非常困難的，雖然3D測繪技術確實有助于更好地了解地下礦井的復雜性，但需要更先進的采礦技術來更好地了解鉆井和爆炸對巖石結構的影響，從而防止事故發生。

4.1 機器人

在地下使用先進的機器人意味著更少的人需要在地下，并且代替人類進行高強度、高體力的勞動。這意味著減少工人的事故發生率，以提高地下的安全性和效率。

4.2 監控技術

隨著地下密集的爆破和鉆探，確實會發生不可預測和潛在的災難性地震事件，該技術會通過不斷監測巖體的潛在危險活動來充當預警系統。這種技術能夠隨時提醒地下工作人員注意周遭環境變化，以便提前躲避災害，提高工人們的整體生還率。

4.3 雷達

該技術允許礦工“看穿”巖石面到珊瑚礁的位置（這允許更有效的鉆探和爆炸計劃）。還可以識別地下礦工的監控系統，這樣就可以避免任何意外碰撞（也可開發為礦工和其他地下人員創造安全通道的方法）。這種技術能夠有效幫助工作人員提升工作效率，規避不必要的麻煩，危急時刻也能充當地下指南針的作用，幫助工作人員合理逃生。

上述所有類型的技術發展都將對采礦安全產生深遠的影響，但要真正使這些令人興奮的設備可行，需要有堅實的底層軟件程序和框架來支持，監控和持續改進這些在地下的使用方式。可以說，我們只是觸及了可以應用于采礦業的各種創新應用的表面。隨著技術的不斷發展，我們找到了更有效的提取和加工原材料的方法，未來幾年的采礦過程可能會更加簡化。然而，就目前而言，雖然安全仍然是當前采礦作業的重點，但能夠改善和提供更全面采礦過程的技術將大大有助于減少死亡人數并確保健康和安全得到優先考慮。

采礦作業中引入的技術變革加速了生產力和生命安全的提高。智能響應和救援系統為減少采礦死亡和事故做出了巨大貢獻。所開發的地下定位技術和三維建模和表示技術可以滿足緊急情況下地下救援的要求?；诨ヂ摼W、Web、通用網關接口、活動服務器頁面、超文本預處理器技術的安全信息管理系統受到眾多煤炭企業的廣泛推崇。這是由于它們有助于分類存儲復雜而龐大的煤炭安全管理信息，使安全管理更及時、更高效、更準確，以幫助管理人員達到降低事故率和保證安全生產的目的。采用模糊評估技術，管理人員和人員可以快速確定礦山目前的安全質量標準化水平，及時對隱藏的礦山安全問題進行格柵、發現和處置，從而提高安全管理的效率。煤礦安全質量標準化管理體系具有開發成本低、維護方便、界面宜人等優點。

5 結束語

在過去的二十年里，發達國家的采礦業職業健康和安全有了明顯的改善，礦井安全問題在整體上得到了很好的改善。但由于礦井工作的特殊性，導致礦井的工作人員仍舊處在一個危險的工作環境之內。雖然礦井的環境無法改變，但是隨著科技和礦井相關技術的大力發展，相信在不久的將來，科技和新技術能夠帶給礦井工人們一個安全的工作環境。