?1 前 言
?我国煤炭工业经过半个世纪的发展,已成为世界第一产煤大国。近十年来,由于煤炭生产总量过大、能源结构多样化及高效节能技术的发展,故造成了煤炭供大于求的局面。据专家预测,到2025年以后,由于石油、天然气资源的减少,煤炭在世界能源中的地位还会上升。总体来讲,我国属于贫油富煤国家,煤炭在国家的能源结构中呈刚性变化,预计在21世纪中叶煤炭在一次能源中仍将占45%-50%。所以煤炭仍是事关国民经济可持续发展的基础产业。
我国煤炭资源丰富,而煤层赋存条件、地质构造复杂,自然发火、高瓦斯、煤与瓦斯突出煤层多,致使煤矿生产中安全问题复杂化,而且,随着采掘深度的加大,高产高效矿井的发展,煤矿又面临着许多新的安全技术问题。
煤矿安全生产是关系到国家财产和矿工生命的大事,历来受到党和政府的高度重视。煤炭工业坚持“安全第一,预防为主”的方针,在“综合治理,总体推进”的正确思想指引下,大力开展煤炭生产安全技术的科学研究,尤其是在“八五”、“九五”期间取得了新的研究成果,并在煤矿得到推广应用。
2 煤矿安全技术的科学研究
2.1 瓦斯防治技术?
煤矿瓦斯的危害主要表现在瓦斯窒息和爆炸事故方面;同时煤矿瓦斯大量地排入大气,增大了大气层的温室效应,恶化了气象条件。??
煤田煤层瓦斯含量的预测及矿井瓦斯涌出量的预测技术:研究了地勘钻孔瓦斯解吸与影响因素,确立了统一的较完善的煤层瓦斯含量、矿井瓦斯涌出量的预测方法,实现了从含量测定、涌出量预测,到矿井瓦斯地质绘图的微机化、自动化和规范化,其预测准确率达80~85%。?
瓦斯抽放技术:煤层瓦斯抽放是矿井瓦斯的治本措施,在“八五”、“九五”期间,实施了本层、邻近层、穿层、采空区瓦斯抽放。研究了综采工作面超前强化抽放瓦斯方法及工艺装备,试验成功200-500m岩石水平长钻孔抽邻近层的瓦斯,煤层水平(250m)长钻孔及预裂控制爆破强化抽放本层瓦斯的综合抽放技术等,使工作面瓦斯抽放率提高20%。水泥扩孔技术是利用钻机通过钻杆、钻头沿钻孔喷出高压水射流,以旋转式切割扩孔,其效果十分明显,单孔抽瓦斯量提高0.6~1.0倍。??
2.2 煤与瓦斯突出防治技术??
我国的防突技术经历了安全防护、防治技术措施和综合防治阶段。1988年制定并颁布实施的《防治煤与瓦斯突出细则》,把我国防突技术总结为:预测、防突措施、效果检验和安全防护措施的四位一体,经过“八五”、“九五”期间的深化,将我国的防突技术提高到世界领先水平。?
煤与瓦斯突出预测技术:完善了采掘工作面钻孔方式的突出预测指标和临界值确定方法,研制成功以钻屑瓦斯解吸特性和钻屑量来综合判断煤层突出危险的ATY、WTC预测仪。经在50个局矿的推广应用,已安全掘进突出煤层15万多米巷道,不突出预报准确率达100%,突出预报准确率达60~70%,其防灾工程量减少50%。??
研究了以测定AE声发射事件、瓦斯涌出状态和煤壁温度变化等指标的非接触式预测方法,并开发出KJ54型安全监测系统。该系统具备环境监测与突出危险实时监测的功能。另外利用无线电波透视、天然电磁辐射、地质雷达等物探技术,对突出煤层的区域性预测,进行了初步试验。??
防突技术在改进、完善、提高开采保护层、预抽煤层瓦斯、超前排放钻孔、深孔松动爆破和水力冲孔等技术措施外,重点研究了机采、机掘工作面的防突技术,建立了一套突出区域预测、长钻孔控制预裂爆破、水力疏松相结合的综采工作面防突工艺;在机掘工作面重点研究了与掘进机形成机械、液压、操作为一体的全液压防突钻孔、割槽装置及工艺技术;“九五”期间研制了QFZ-22型轻便防灾钻机,集强力钻孔与防卡钻功能于一体,是实施超前排放钻孔的高效、轻便钻机。对地质构造破坏带和严重突出矿井。提高了整套综合治理突出技术,在四位一体的防突措施基础上,发展为合理采掘部署、突出预测预报、防突措施、措施的效果检验、安全防护措施的五步配套综合防突体系。
2.3 粉尘防治技术
随着综采、综掘、高产高效工作面的发展,煤矿粉尘污染问题更为突出,经“八五”期间的科技攻关,防降尘技术有较大发展。?
综采工作面的防尘技术:进一步完善和加强煤层注水,实施长钻孔深封孔技术;开发了水泥砂浆封孔泵,解决了封孔难的问题,提高了煤层注水降尘的效果,对采煤机采煤产生的粉尘实施含尘风流控制。高压水外喷雾降尘技术,对液压支架、放煤口实施自动控制水喷雾降尘技术,较好地降低了粉尘浓度。?
机掘工作面的除尘技术:改进和完善了系列湿式除尘器的技术特性,提高了除尘效率。近10年来,为有效地控制呼吸性粉尘,重点开发了布袋除尘器,其处理风量达到230~250m3/min,工作阻力2083Pa,总粉尘和呼吸性粉尘的除尘效率分别达99.5%和95.5%,不足的是体积较大,制造成本较高。对转载点开发了气流循环除尘装置.用密闭罩将转载点尘源与外界内流场隔离,在罩内引射气流循环除尘。为提高水喷雾降尘的效果。研究了声波雾化、磁化水、预荷电喷雾降尘新技术。?