張文元

摘 要：隨著我國(guó)煤礦事業(yè)的不斷發(fā)展，目前人們?cè)絹?lái)越關(guān)注煤礦開(kāi)采過(guò)程中的安全事故問(wèn)題。但是，我國(guó)煤礦開(kāi)采過(guò)程中仍然存在很多安全隱患。因此，研究煤礦采煤工作面頂板控制技術(shù)具有非常重大的意義。該文介紹了煤礦井下煤礦采煤工作面頂板控制建設(shè)模式，闡述了煤礦采煤工作面頂板控制的幾個(gè)關(guān)鍵部分。

關(guān)鍵詞：煤礦井下 采煤工作 面頂板控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TD77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（c）-0064-01

為保證回采工作面能夠安全而正常地進(jìn)行生產(chǎn)，避免發(fā)生各種類(lèi)型頂板事故，必須對(duì)采場(chǎng)頂板進(jìn)行科學(xué)的管理。 通過(guò)對(duì)煤礦采煤工作面頂板控制的研究可以進(jìn)一步完善事故防治、安全避險(xiǎn)和應(yīng)急救援體系，因而進(jìn)行煤礦采煤工作面頂板控制研究是避免發(fā)生重大安全事故的重要舉措。目前，煤礦采煤工作面頂板控制研究一般包括以下幾個(gè)方面，第一，用于瓦斯等災(zāi)害防治和事故預(yù)警的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。第二，用于應(yīng)急救援和遏制超定員生產(chǎn)的人員定位系統(tǒng)。第三，用于遇險(xiǎn)人員逃生和自救的緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)。第四，為遇險(xiǎn)被困人員提供新鮮空氣的壓風(fēng)自救系統(tǒng)。第五，為遇險(xiǎn)被困人員提供飲用水的供水施救系統(tǒng)。第六，用于通知井下作業(yè)人員避險(xiǎn)、報(bào)告井下被困人員安全現(xiàn)狀的通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)。一旦煤礦井下發(fā)生安全事故，通過(guò)煤礦采煤工作面頂板控制，就可以提供給煤礦井下緊急避險(xiǎn)和應(yīng)急救援，就能夠?yàn)橛鲭U(xiǎn)人員提供逃生方法、通道、裝備和設(shè)施，從而減小煤礦井下安全事故帶來(lái)的損失。

1 煤礦采煤工作面頂板控制研究模式

針對(duì)我國(guó)煤礦井的實(shí)際情況，我國(guó)已經(jīng)成功建立了一些煤礦采煤工作面頂板控制系統(tǒng)，一般主要包括以下幾種：第一，完成煤礦采煤工作面頂板控制的自救器和避災(zāi)措施的研究。這種煤礦采煤工作面頂板控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于災(zāi)害威脅不嚴(yán)重、井型較小和井田范圍不大的井下，在突發(fā)緊急情況下，遇險(xiǎn)礦工依靠隨身攜帶自救器可以安全撤至地面，并通過(guò)煤礦采煤工作面頂板控制來(lái)保證工作面頂板可以滿足安全性能的需要。第二，配套自救器、補(bǔ)給站和避災(zāi)措施來(lái)完成煤礦采煤工作面頂板控制過(guò)程。這種模式的煤礦采煤工作面頂板控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于災(zāi)害威脅不嚴(yán)重、井型較小的井下，在突發(fā)緊急情況下，遇險(xiǎn)礦工依靠隨身攜帶自救器可以保證煤礦工人的安全性。第三，通過(guò)救生艙、自救器和避災(zāi)措施配套煤礦采煤工作面頂板控制。這種煤礦采煤工作面頂板控制模式的井下緊急避險(xiǎn)和應(yīng)急救援系統(tǒng)主要應(yīng)用于井型比較小和危害不太嚴(yán)重的礦井。第四，采用專用管線、避險(xiǎn)設(shè)施、自救器和避災(zāi)措施配套煤礦采煤工作面頂板控制系統(tǒng)。這種煤礦采煤工作面頂板控制模式的井下緊急避險(xiǎn)和應(yīng)急救援系統(tǒng)沿著避災(zāi)路線敷設(shè)專用管線至采區(qū)、采掘工作面，并且可以連接至避險(xiǎn)設(shè)施。煤礦井下緊急避險(xiǎn)和應(yīng)急救援模式由煤礦井下的施工環(huán)境條件和煤礦井下的風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行分析后進(jìn)行選擇，當(dāng)然，煤礦采煤工作面頂板控制系統(tǒng)模式的選擇還需要考慮礦井開(kāi)拓方式、巷道布置和人員分布等綜合因素。

2 煤礦采煤工作面頂板控制技術(shù)與裝備

2.1 采煤工作面頂板的線路部分

煤礦采煤工作面頂板控制氣路技術(shù)是在接入礦井壓風(fēng)管路的基礎(chǔ)上，通過(guò)地面專用鉆孔、專用管路和自備線路等可以給緊急避險(xiǎn)設(shè)施提供控制功能。隨著煤礦開(kāi)采技術(shù)的不斷發(fā)展，專用鉆孔直徑逐漸擴(kuò)大。為了提高地面鉆孔支持保障的及時(shí)性和有效性，煤礦井下緊急避險(xiǎn)和應(yīng)急救援系統(tǒng)還具有應(yīng)急電力供應(yīng)和通信等功能。專用管路供電技術(shù)不僅可以利用煤礦井現(xiàn)有的壓風(fēng)系統(tǒng)，也可以獨(dú)立進(jìn)行供電裝備的建造。但是，專用管路供電系統(tǒng)的建造應(yīng)該保證煤礦井下緊急避險(xiǎn)和應(yīng)急救援系統(tǒng)的抗災(zāi)變事故破壞能力。目前，我國(guó)有的煤礦井已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了將供氣、供水、通信、災(zāi)害感知管線功能集成，沿避災(zāi)路線敷設(shè)，從而提高煤礦采煤工作面頂板控制系統(tǒng)的可靠性。隨著電力的不斷供應(yīng)，由于分解產(chǎn)氧屬放熱反應(yīng)，傳統(tǒng)的供氧技術(shù)將會(huì)使煤礦井的溫度升高，這種情況限制了供電技術(shù)在煤礦井下的使用。新型的供電裝備可以較好地在供氧過(guò)程中控制煤礦井下的溫度。因此，由于煤礦井下施工環(huán)境的惡劣性，因而需要加強(qiáng)煤礦采煤工作面頂板控制的建設(shè)，從而提高煤礦采煤工作面頂板控制的有效性。

2.2 采煤工作面頂板控制的氣體處理部分

目前，煤礦煤礦采煤工作面頂板控制對(duì)有害氣體的處理可以采用通風(fēng)排出和化學(xué)處理的方式。在采用鉆孔和專業(yè)管路的煤礦采煤工作面頂板控制系統(tǒng)可以有效排出有害氣體，并且不需要設(shè)置其他設(shè)施。當(dāng)需要除去的是一氧化碳時(shí)，一般采用的貴金屬催化劑、陶瓷金屬整體催化劑等。當(dāng)需要除去的是二氧化碳時(shí)，一般采用一些堿性液體進(jìn)行分散去除或集中處理。其中，分散去除是將裝有化學(xué)藥劑的幕簾分散懸掛在避險(xiǎn)設(shè)施內(nèi)人員集中的地點(diǎn)，堿性液體能夠自動(dòng)吸收二氧化碳，并且吸收二氧化碳的過(guò)程中不需要任何動(dòng)力，同時(shí)還具有過(guò)濾效率高和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。集中處理是利用通風(fēng)機(jī)強(qiáng)制空氣流經(jīng)裝有藥劑的凈化箱而進(jìn)行空氣凈化。在煤礦井下安全有害氣體處理技術(shù)裝備后，可以較好地減小井下有害氣體對(duì)煤礦井下施工人們?cè)斐蓚Α?/p>

2.3 采煤工作面頂板的溫度處理部分

在采用采煤工作面頂板控制系統(tǒng)的時(shí)候，由于設(shè)備的運(yùn)行和有害氣體的排除等會(huì)導(dǎo)致煤礦井下溫度升高，同時(shí)，煤礦井外界也有可能導(dǎo)入一定的熱量，因而對(duì)采煤工作面頂板控制系統(tǒng)進(jìn)行溫濕度調(diào)節(jié)措施顯得很有必要。煤礦井下溫濕度調(diào)節(jié)一般需要以隔熱設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，從而對(duì)溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。近年來(lái)，隨著煤礦井下緊急避險(xiǎn)和應(yīng)急救援設(shè)備的不斷發(fā)展，蓄冰制冷和液態(tài)二氧化碳等制冷技術(shù)得到了應(yīng)用。其中，蓄冰制冷是利用蓄冰融化吸熱而實(shí)現(xiàn)降溫的一種方式。同時(shí)，還可以采用制冰設(shè)備使煤礦井下溫度降低，制冰設(shè)備主要采用電動(dòng)方式，也有礦井采用壓風(fēng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)制冷機(jī)的方法。冷氣排放主要是利用電動(dòng)機(jī)強(qiáng)制風(fēng)流通過(guò)冰柜中風(fēng)道帶走冷氣，也有設(shè)備采用溫差動(dòng)力超導(dǎo)環(huán)流技術(shù)實(shí)現(xiàn)冰柜冷量與外界高效無(wú)動(dòng)力循環(huán)，當(dāng)外界需要冷量時(shí)打開(kāi)控制裝置就可以實(shí)現(xiàn)制冷。蓄冰制冷的優(yōu)點(diǎn)很多，主要是由于水和冰都比較安全無(wú)毒，因而不會(huì)帶來(lái)負(fù)面災(zāi)害。但是，蓄冰制冷也存在一定的缺陷，主要包括冰柜體積大、耗能多和維護(hù)成本高等?；瘜W(xué)制冷也是煤礦井下降低溫度經(jīng)常采用的方式，化學(xué)制冷是利用鹽類(lèi)物質(zhì)溶解時(shí)吸熱的特性。但是，化學(xué)制冷時(shí)會(huì)不斷釋放出氨氣，進(jìn)而影響設(shè)備的使用，并且長(zhǎng)期存放會(huì)結(jié)塊，因而化學(xué)制冷被使用的范圍并不廣。在安裝溫濕度調(diào)節(jié)技術(shù)裝備前，我國(guó)煤礦井下緊急事故發(fā)生的概率很大。因而煤礦井下的緊急安全事故受到人們的重視后，很多煤礦企業(yè)加大了對(duì)煤礦井下溫濕度調(diào)節(jié)技術(shù)裝備的安裝工作，進(jìn)一步減小了煤礦井下緊急事故發(fā)生的危險(xiǎn)性。

3 結(jié)論

總之，煤礦開(kāi)采過(guò)程中存在很多安全隱患。一旦煤礦開(kāi)采過(guò)程中發(fā)生安全事故，不僅會(huì)造成重大的財(cái)產(chǎn)損失，還會(huì)造成嚴(yán)重威脅到施工人員的安全。為了最大程度上減小煤礦井下安全事故帶來(lái)的損失，因此，現(xiàn)階段研究煤礦采煤工作面頂板控制具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

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