煤矿掘进过程中安全问题与工作

武静蕾

(大同煤炭职业技术学院，山西 大同 037003)

依据我国能源消耗占比，煤炭依然占据我国一次能源的主体位置，并预计未来30年煤炭消耗占比依旧保持在50%左右[1]。我国煤炭资源基本都在地下，开采难度大，井下的开采环境导致水害、瓦斯突出等事故的风险性增大，尽管近年来煤炭整体生产形势好转，但是安全事故依旧时有发生，每年矿井安全事故导致的死亡人数相当庞大，其中掘进工作面的伤亡人数占比超过50%[2-3]。井下掘进工作面为巷道开掘与支护的工作场所，空间狭小，环境恶劣，采用局部通风方式，工作面烟尘污染严重，为煤矿事故的多发地[4]。本文将针对掘进过程中的安全问题与工作进行研究，以预防掘进过程中安全事故的发生。

掘进工作面生产作业密集，机电设备相对集中，环境存在较大的不确定性，因此成为矿井安全事故发生概率最大的场所之一。大量事故数据表明，掘进过程中发生的事故救援难度大，伤亡严重，是对矿井建设与安全生产最严峻的挑战。

掘进工作面的安全因素可以分为粉尘抑制、顶板防护、爆破安全与设备管理。煤矿掘进工作面开采过程会产生大量粉尘，人体长期吸入会造成肺部组织变化，患上尘肺病。所以在机掘形式下工作时，工作面应当采用内外喷雾和防尘机等防尘措施。巷道开掘过程中，应当掌握围岩的应力分布，对周围地质的构造与水文变化进行了解，作为后期的支护打眼爆破等施工工作的数据参考。爆破作业过程应当执行“一炮三检制”，维护掘进工作面的探头与报警装置。工作面的安全设备应当齐全，所有机电设备应当符合国家矿井防爆标准。

按照事故发生的机理，可将掘进工作面的安全事故分为三大类型：顶板事故、爆炸燃烧事故、水灾事故。

顶板事故：在掘进工作面或巷道，由于煤岩压力所导致的冒顶、支护倒塌等现象。经统计，造成顶板事故的主要原因为违章操作，其中具体操作可分为：空顶作业，工人站在无支护的空顶区下，进行采掘作业，清理矸石等；未按规定作业，未听从指挥与任务安排，不按照既定方案施工作业，私自拆除破坏支护设施；支护违规，未按规定方式、规定区域进行支护，爆破作业时未加强支护；危险作业，在无安全措施，无监督人员下采掘作业，在察觉到冒顶危险后未及时撤人。

爆炸燃烧事故：在瓦斯或煤尘环境下发生爆炸或燃烧事故，造成热冲击波与窒息等危害。经统计，造成爆炸与燃烧事故的主要原因可分为：违章放炮，使用失效的发爆器或母线接头未包住，导致产生明火，放炮前未检测瓦斯浓度值，封孔不规范，无有效通风等；违规使用电气设备，使用非防爆类型的电气设备，带电检修设备，向情况不明的巷道、工作面进行送电；风筒操作失误，随意断开通风风筒，接头漏风严重，导致瓦斯积聚。

水灾事故：在掘进工作面中，由于地下水、冒顶水、工作面积水等造成的事故。经统计，水灾事故的主演原因有：未按照规定，对功能工作面或危险区域进行有效探水；未及时根据图纸指导生产开掘；未设置水仓和排水装置。

矿井地下作业的环境复杂，不安全因素较多，为了尽可能减少对工作人员的威胁，应当建立矿井掘进工作面的安全评价体系，对各安全因素进行合理评估，预报可能发生安全事故，提前采取一定的预防措施。

矿井安全评价指标应当涵盖掘进系统的所有环节，主要的评价因素分为六类，包括：地质环境，如地质构造与稳定性；巷道掘进工艺；采掘设备，机械化程度；工作人员职业素质，由工人的教育程度、职业培训、工作年龄等综合评估；井下环境，如空气温湿度、照明情况与噪音等；危险因素，瓦斯浓度与火源等。

由于矿井生产系统复杂，安全因素具有较大的不确定性，所以采用的评价方法为模糊数学综合评价法，通过隶属函数与隶属度来将各安全因素合理划分，进行系统的综合评价。模糊数学综合评价法的步骤图，如图1所示。模型的评价集合包括生产单位集合V与评价指标集合U；根据矿井每季度的检查情况，建立生产单位与评价指标的隶属函数：F=R(U,V)；根据煤炭部安全标准及评分表与矿井的实际生产情况，确定权重A；进行模糊矩阵综合评价运算B=AR，得到各生产单位的安全评价分数。

图1 模糊数学综合评价法的步骤

目前，煤矿的安全管理工作通常采用监察管理与视频监控的形式，投入了较多的财力人力，却只能收到短期的监管效果，无法形成有效的长期机制。从实际效果观察，煤矿企业无法形成高强度、密集的监管，施工小组与工人应对上级监管流于形式，所以为了强化与引导工人的事故预防意识，应当根据企业的生产水平设计自己的培训系统，提高工人的安全意识。

经煤炭部数据统计，掘进工作面的所有安全事故中，工人违章操作是诱导事故发生的主要原因之一，笔者针对工人的事故预防能力，设计了一种培训系统整体结构。系统的主要功能，如图2所示，包括基本设置、系统功能与数据功能三个部分。

图2 煤矿安全事故预防培训系统

管理人员可通过账号与密码登录培训系统，通过系统设置可更改密码，并根据煤矿的区队、科室要求设置子账户，各子账户之间相互独立，服从母账户的统一管理。系统存储有事故案例，通过视频与图片的方式进行展示，每一起事故配有事故描述，同时对安全事故进行原因分析，并给出预防策略。系统设有事故案例的存储、编辑功能，根据煤矿需要可增添或删除系统中的事故案例，保证事故的实时性与代表性。系统设有事故检索功能，通过输入关键字及编号可实现数据库的检索。

系统中的事故案例展示模块包括简要描述、原因分析与预防对策三部分。系统以文字的形式简述事故的时间、地点及结果等信息，以仿真视频与事故图片的形式直观分析事故发生的原因，并通过框图给出事故预防的对策。

通过对掘进过程中的安全因素与安全事故的分析，提出了一种掘进工作面安全评价体系，通过模糊数学理论，对各安全因素进行合理划分，实现生产单位的综合评价。根据安全事故的主要原因，提出了一种安全事故预防培训系统，减轻了企业的监察任务负担，引导工人主动、自觉、长期的关注安全事故预防，提高警惕性。