技術裝備創新 煤礦安全生產的根本保證

肖思文

(湖南科技大學機電工程學院，湖南 湘潭 411201)

安全問題一直是制約煤礦企業持續發展的根本問題。我國煤礦重特大事故的頻繁發生及百萬噸死亡率的居高不下已構成影響煤炭工業健康發展的“瓶頸”，并通過產業關聯的傳導和放大對整個國民經濟的持續協調發展產生影響。多年來，理論界和實踐界就此問題分別從政策層面、管理層面、文化層面、從業人員素質等方面進行過大量的探討和研究，取得了一系列的科研成果，這些成果的推廣應用為煤礦安全生產的逐步好轉提供了有效的保證。黨和國家政府對煤礦安全生產也十分重視，相繼出臺了一系列煤礦安全管理法規制度，產生了良好的效果。盡管如此，目前我國煤礦安全狀況與世界上其他產煤大國相比，差距仍然很大。據統計，近年我國煤礦百萬噸死亡率2006年、2007年、2008年分別為2.04%、1.49%、1.18%，呈逐年下降之勢，但即使在情況最好的2008年，我國煤礦百萬噸死亡率1.18%相較美國煤礦目前百萬噸死亡率0.03%的數據來說[1]，仍然有40倍之多。這么大的一段差距，靠什么方法來縮短呢？筆者認為，要從根本上解決煤礦安全生產問題，降低我國煤礦百萬噸死亡率，趕超世界上其他產煤大國，一定要從技術裝備創新上作文章，以技術裝備創新作為提高煤礦安全生產的突破口。

1 制約我國煤礦安全的技術障礙和裝備問題

1.1 制約我國煤礦安全的技術問題

煤礦安全技術是揭示井下各種自然災害的發生機理和發展變化規律，用于防治各種自然災害的理論方法和應用技術[2]。近年來，我國在煤與瓦斯賦存預測、瓦斯抽放技術、煤與瓦斯突出和沖擊礦壓預測等方面取得了新的進展。但還存在許多亟待解決的共性的、重大的技術問題。

(1)基礎理論研究薄弱，用于基礎理論研究的經費投入及人才缺口比較大。在煤與瓦斯突出發生機理研究方面不夠深入，對諸如礦井瓦斯賦存、運移規律及煤與瓦斯突出發生機理不能很好掌控，對沖擊地壓的變化、發生規律、安全技術層次不能準確的預測預報，因而無法有效防控煤與瓦斯突出等災害事故的發生。

(2)資源勘探、探測技術落后。受煤層賦存條件的影響，我國煤炭資源勘探程度低，區域預測結果精度與礦井實際生產要求有偏差，不能直接指導煤礦采掘作業。據統計，目前我國煤炭資源中精查、詳查資源量分別占25%和17%，其余大部分為地質工作程度低的普查資源量[3]。由于探測技術落后，對深部煤層賦存的瓦斯地質條件、水文地質情況和各種地質構造特征掌握不清，導致瓦斯、水害、火災等災害安全預報及防治技術無法有效實施。

(3)煤礦礦井瓦斯抽放率低。我國煤炭資源賦存地質條件復雜，大部分煤礦開采的煤層屬于石炭二迭紀煤層，高瓦斯突出煤層構造軟煤發育，透氣性低，瓦斯抽放難度大。隨著開采規模的擴大，集約化程度的提高，采動誘發的應力場、煤巖體裂隙場及瓦斯流動場更加復雜多變，在一定的條件下容易誘發煤與瓦斯突出及瓦斯突然涌出現象，造成瓦斯事故，嚴重威脅著煤礦安全生產。

1.2 制約我國煤礦安全的裝備問題

煤礦生產裝備是煤礦最基本的生產力要素，安全裝備是防治煤礦事故的重要手段。我國煤礦生產裝備、安全裝備(安全儀器、儀表)與國外差距大。主要表現在：

(1) 機械化開采程度低

實現煤礦生產機械化，除了可以提高礦井的生產效率，還能更好地保證開采安全。可長期以來，我國能源供應短缺，為滿足經濟發展對煤炭的需求，煤炭工業最初走的是一條粗放發展的道路，煤礦布局分散、規模小、數量多、生產技術水平低、裝備落后，非機械化采煤的情況大量存在。高峰時期，全國小煤礦數量多達8萬余處，中小企業的煤炭生產量達到全國總產量的70%，迄今為止仍然有一大批高耗、低效設備長期在煤礦超齡服役，如果不下決心淘汰，將成為安全生產的大隱患。

(2)安全裝備配備不足

我國煤礦安全裝備嚴重不足。據統計，2006年我國國有煤礦安全欠帳高達500多億元，其中45戶重點監控企業安全欠帳197.4億元。全國561處國有大中型礦井中有227處屬于高瓦斯礦井。其中有154處未建立瓦斯抽放系統，有231處無安全監控系統，部分礦井的通風設備還是20世紀50年代的蘇制產品。不少礦井沒有安設防隔爆設施，部分配備了防隔爆設施的礦井，離安全規程的要求也相距甚遠[4]。

安全裝備的不足與落后，煤礦安全可靠性差，構成了煤礦重特大事故頻發的“誘因”。如此貧乏的安全裝備狀況，原因有三：第一，自從煤礦管理體制改革后，國家不再投入，煤礦安全暫時成了無源之水。第二，煤礦企業由于受市場經濟的影響，連年出現虧損，本身無能力投入或者不愿意投入。第三，相當多的小煤礦主受短期利益機制驅動，仍然采用巷道和手工開采，安全設施成了“盲區”，安全隱患、安全事故多。

(3)智能化、自動化監控監測水平低

我國國有煤礦裝備目前仍有很多停留在建井時的水平，智能化、自動化監控監測水平低。主要表現在：①早期發火識別預報裝置、火災報警及自動滅火裝置智能化、自動化程度低。②礦井通風系統設備老化，穩定性、可靠性差，抗災應變能力弱。大風量、長距離、高效、低噪聲通風機系列新產品品種單一，應用面欠廣。③礦井瓦斯預測裝置、瓦斯抽放裝置、瓦斯煤塵爆炸防治專用裝備精度低。④安全儀器、儀表年久失修，超工齡服役等。隨著礦井開采規模的擴大，開采深度的延伸，開采范圍的拓寬，瓦斯涌出量、地應力、瓦斯壓力會逐漸增大，安全隱患逐漸增多，采掘危險程度加強，對智能化、自動化監控監測技術及裝備提出了更高、更先進的要求，必須下大力氣加以改善。

(4)煤礦裝備制造業自主創新能力差

自主創新是指企業通過自身努力探索產生技術突破，攻破技術難關，并在此基礎上依靠自身的能力推動創新的后續環節，完成技術商品化，獲取商業利潤，達到預期目標的創新活動。自主創新是指要擺脫技術引進方式下對國外技術的依賴，依靠自己的力量進行創新。我國煤礦裝備制造業自主開發和技術創新能力差。主要表現在：①大多數裝備的核心技術依賴進口，具備自主知識產權和核心技術的產品少。比如液壓支架電液閥的核心技術要依靠國外公司提供，交流電牽引采煤機用的變頻器，通常從國外購買地面用通用變頻器后，再拆卸改造，重新裝配。這種改造過的變頻器，抗震、抗凝霧、抗干擾性能差。②產品開發周期長，企業對市場快速反應能力差。據中國煤炭機械工業協會對我國2000種機械產品的抽樣調查結果顯示，我國煤炭裝備新產品開發周期平均為18個月，而美國新產品設計周期在1990年就縮短到3個星期，試制周期也僅為3個月，差距明顯[5]。③煤炭裝備制造業賴以生存和發展的技術基礎——制造工藝技術，與發達國家相比差距很大。柔性制造、干切削、快速原型制造、虛擬現實、網絡制造等先進制造技術起步晚，步子小，普及率低。

2 以煤礦安全生產為中心的技術裝備創新戰略

為了從根本上解決我國煤礦安全生產中存在的問題，確保煤礦企業又快又好發展，應從以下方面著手努力：

2.1 重視基礎理論研究及新技術的開發應用

基礎理論是科學理論體系中起基礎性作用并具有穩定性、根本性、普遍性特點的理論原理，是科學之母。基礎理論是應用研究行動的指南，可以為煤礦應用技術研究提供具有指導意義的共同的理論基礎。新技術的開發及廣泛應用，增強了煤礦開采的計劃性和對安全隱患的可預見性，減少了煤炭采掘中的意外險情，有助于礦井救險預案的制訂。實施基礎理論研究及新技術開發，要重點解決：①煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸等災害事故的發生機理問題。②復雜條件下瓦斯、煤塵、水害、火災等災害預測、預報及防治技術問題。③稀薄瓦斯抽放及開發利用技術。④深層煤礦床形成機制、賦存狀態、開采地質條件勘探精查技術。⑤薄、急傾斜煤層先進開采技術。⑥機器人或無人工作面開采技術等。

2.2 加快普及機械化開采進程

機械化開采，提高了工作效率，減少了井下人員的數量，也就減少了容易遇險的人群[6]。就拿礦山設計中的綜采來說，第一，采用液壓支架作支護，頂板事故極少發生。第二，綜采工作面可大幅減少面上工作人員數量，有利于減少事故數量和事故損失。第三，綜采工藝運輸機械化和連續化程度高，可減少運輸和機電事故。第四，綜采開放不需要穿孔爆破，放炮事故，炮煙的危害可消除。

加快普及機械化開采進程，第一，國家要繼續加大了對煤炭科技的投入力度，完善全國煤礦機械裝備制造體系，建立中小煤礦技術服務中心。第二，大型煤礦企業要致力于自主創新，爭取擁有一批具有自主知識產權的核心技術。第三，中小煤礦也要積極采用先進的適用技術開展技術改造，提高機械化水平，給早日實現礦井機械化創造條件。

2.3 提高煤礦裝備制造業自主開發創新能力

創新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發達不竭動力。美、澳等世界上其他產煤大國，煤礦生產效率高，安生事故率低，關鍵的因素之一是其自主開發創新能力強，新產品不斷涌現，并占據了煤炭裝備制造領域大部分份額。

作為煤炭生產和消費大國，我國煤炭裝備制造業生產總量位居世界前列。主要產品如采煤機、液壓支架、刮板輸送機等產品生產總量居世界第一。但我國煤炭制造業大而不強，缺乏參與國際競爭的實力，多數企業只能在低層次的產品上參與競爭。我國煤炭裝備制造業要走自主創新之路。首先，要逐步建立以企業為主體，以市場為導向，產學研一體化的技術創新體系。其次，要建立起具有較強創新能力的研發中心，從事原創性的技術研究和具有自主知識產權的新產品開發工作。第三，要準確制定企業技術創新戰略，加強與各高校、科研院所以及國際上知識跨國公司的技術合作。加大科研經費投入力度，將研發重點放在裝備的集成創新及關鍵技術的突破上。就拿綜采工作面上的核心設備采煤機來說，要重點解決好超大功率、大截深、快牽引等核心技術研發工作，同時實現齒輪、軸承、電機、電控、滾筒的長壽命以及智能化監測、預報型故障診斷、監護系統普及，實現機電系統一體化目標。

2.4 提高自動化、智能化監控監測水平

建立在微處理機基礎上的智能監控、監測和保護系統，可實現交互式人機對話、遠近控制、無線電隨機搖控、工況監測及狀態顯示、數據采集存儲及傳輸、故障診斷及預警、自動控制等多種功能，全方位隨時隨地檢查發現各類設備故障、設備隱患，查明礦區自然安全條件，包括煤塵、水文地質、瓦斯、自然發火、突出等各類災害及地質條件變化的預測、預報與防治，實現日、周、月、年安全工作，開采條件統計、匯總、分類、立案、儲存、建庫，做到事前安全隱患實時檢測整改處理，事后安全開采有效查詢。有了這樣的智能監控監測系統，對于相對不安全的礦井，作為現場隱患排查重點單位，可及時下發停產整改通知，整改后經驗收符合礦井安全生產各項要求，允許恢復生產。對不服從整改通知，不合符安全生產規程的礦井，有關部門要依法進行處罰直至關閉，并作為重點教育警示單位予以廣泛宣傳。對可能引起傷亡事故和危害礦工健康的嚴重行為應追究刑事責任。

2.5 加強人才的培養與儲備

當年時代，是人才和科技競爭的時代，人才資源存量水平的高低決定了國家、民族以及企業的發展。我國煤炭企業人才存量水平低，素質出現滑坡，主要原因：①受工作環境差、勞動報酬低以及安全系數不高等因素的影響，整個行業缺乏吸引人才的亮點。②20世紀80年代中期，連續多年出現全行業虧損，全國15家煤炭院校開始改制轉型，撤銷了采礦、地質類專業。原有的從各院校畢業分配到煤礦工作的大、中專畢業生大部分跳槽或改行，素質較高的國有工人隨著年齡的增長自然減員，或因煤礦企業改制分流或因效益下降逐步退出企業。③改革開放后，隨著國家對煤炭行業用工制度的不斷放松，鄉鎮煤礦的不斷增多。大量文化程度不高，缺乏技能，對工作條件和安全保障不敢奢望的農民工隊伍通過“協議工”、“合同工”、“輪換工”，甚至“黑工”、“包身工”的方式進入煤礦企業工作。要改變目前我國煤礦企業人才儲備少以及職工隊伍素質滑坡的落后面貌，可以從以下幾方面著手考慮：①樹立終身教育的理念，定期開展崗位培訓。在不影響企業生產的前提下，有計劃有選擇性的分批將安全管理、工程技術及技術操作工人送出去參加學習培訓，不斷提高他們的專業知識、管理水平及基本操作技能。也可以定期組織舉行各種講習班、研討班。聘請經驗豐富的專家、教授作學術報告、技術講座或經驗介紹，抓好在職技術人員業務培訓。②鼓勵自學提高。對通過自學提高成才的業務骨干，要有適當的配套獎勵措施，除給予適當的獎勵外，在學費方面給予部分資助，在學習期間減少部分工作量，在職稱評聘、提干或年終評獎等方面優先考慮，調動大家通過自學提高的積極性和主動性。③致力于吸引和留住人才。提高煤炭企業工程技術人員、技術操作工人以及安全管理人員工資、福利、津補貼及住房待遇，吸引并防止人才流失，促進煤礦安全生產健康發展。④設置煤礦企業從業人員準入標準。受雇新工人被錄用后，先接受安全基礎知識培訓和法規教育，做到“先培訓后上崗、不培訓不上崗、培訓不合格不上崗”[7]。⑤國家要加大財政支持力度，采取免除學費、提高助學金、設置獎學金等制度恢復煤炭院校對采礦、地質等專業的招生規模，為煤礦企業提供高素質的專門人才。

3 結論

(1)論文提出通過技術裝備創新來實現煤礦安全生產的科學理念，并闡述了兩者之間的聯系，對指導煤礦安全生產有一定的現實意義。

(2)針對我國實際，提出了以煤礦安全生產為中心的技術裝備創新戰略，希望能引起企業決策者對“創新”的高度重視，為煤炭工業可持續發展提供保證。

(3)限于篇幅，對具體操作當中的細節問題有待更深一步的探索研究。

[1] 李艷梅,張雷. 中美煤礦安全比較與借鑒[J].中國安全科學學報, 2005,15(11):44-48.

[2] 范維唐. 我國安全生產形勢、差距和對策[M].北京:煤炭工業出版社,2003.

[3] 中國礦業年鑒編輯部. 中國礦業年鑒[M].北京:地震出版社,2004.

[4] 林柏泉,常建華等. 我國煤礦安全現狀及應該采取的對策分析[J].中國安全科學學報,2006,5(5):42-46.

[5] 肖思文,文澤軍. WTO條件下我國機械制造業面臨的機遇、挑戰及對策[J].現代制造工程,2007,321(6):20-23.

[6] 何國家,劉雙勇等. 煤礦事故隱患監控預警的理論與實踐[J].煤炭學報,2009,34(2): 212-217.

[7] 郭朝先.我國煤礦安全生產問題——基于勞動力隊伍素質的視角[J].中國工業經濟,2007,235(10):103-109.