浅谈我国安全高效煤矿建设历程和经验

2012-01-26李红涛

中国矿业 2012年2期

李红涛，杜波，张驎

(1.华北科技学院, 北京 101601; 2.中平能化集团，河南平顶山 467000)

我国煤炭资源丰富，煤炭作为我国的主要能源，占一次能源消耗构成比例的70%以上。煤炭工业的健康发展，对于保证和促进我国国民经济的持续高速发展具有举足轻重的作用。而安全则是保障煤炭工业稳定、健康发展的根本保证，关系煤矿员工生命安全和身心健康、关系国家和企业财产不受损失的头等大事。由于煤炭开采多属地下作业，生产环境恶劣，生产过程复杂，受到水、火、瓦斯、煤尘和冒顶等多种自然灾害的威胁，致使煤矿生产安全问题较其他行业更重要、更复杂、更难解决。因此，安全历来是我国煤矿生产的头等大事。同时，我国也在建设安全高效矿井的长期实践中积累了丰富的经验。

1 我国安全高效矿井概念和内涵

1.1 安全高效矿井的概念

安全高效矿井是指通过采用现代高新技术对传统采煤技术进行改造，采用新的采煤工艺和新的技术装备，运用新的控制监测设施和新的科学管理技术及方法，在一定时期内，矿井产量和效率等主要技术经济指标明显高于同类矿井平均水平的矿井[1]。该类矿井以实现开采机械化、安全可控化、综合效益最大化为目标。

1.2 安全高效矿井的内涵

我国安全高效矿井的基本内涵是“三高四好”，即：单产水平高、劳动效率高、资源回收率高，安全状况好、劳动条件好、经济效益好、环境治理好，核心是提高单产、减头减面、减人提效[2]。安全高效矿井内涵的内在要求是实现煤炭科学开采[3]，而实现煤炭科学开采的技术主要体现在以下几个方面：①机械化开采以提高效率；②保护环境；③安全生产；④提高资源采出率；⑤采用先进科学技术以降低成本。

2 我国安全高效矿井建设历程

我国煤炭工业安全高效矿井建设开始于“高产高效”矿井建设。1992年，我国在总结借鉴国外主要产煤国家煤炭工业生产的技术上，提出了“高产高效矿井”的概念，进而在1994年7月出台了《建设高产高效矿井暂行管理办法》。为加速行业向集约型转变的进程，1995年原煤炭工业部做出了《关于加快高产高效矿井建设的决定》，规划用5年时间在全国建成100处安全高效矿井[4]。《决定》提出的目标在2001年得到了实现，100处安全高效矿井完成原煤产量2.38亿t，占当年原国有重点煤矿产量的38%，我国安全高效矿井建设取得初步成果。

1998年煤炭工业管理体制变革之后，我国煤炭工业协会承担了推动全国煤矿开展高产高效矿井建设工作，并于2004年组织修订了《高产高效矿井评审办法》。2007年，根据我国国家安全生产监督管理总局的提议，并在广泛征求各方面的意见的基础上，我国从转变煤炭行业发展理念出发，将原“煤炭工业高产高效矿井”建设更名为“煤炭工业安全高效矿井”建设。从安全生产、经济效益、采掘机械化程度、信息化建设和环境保护方面，对安全高效矿井提出了更高的要求。

纵观我国安全高效矿井建设的发展历程，大体可分为三个阶段：探索阶段、规范发展阶段和提高与推广阶段。经过三个阶段的发展，我国安全高效矿井建设取得了显著的成果。截至2008年，全国292处煤矿被命名为安全高效矿井，是2000年的3.56倍，如图1所示；原煤产量达到8.62亿t，是2000年的4.42倍，如图2所示。截至2008年，全国百万吨采煤队达到259个，年产超过300万t的采煤队达到37个，年产超过600万t的采煤队16个，年产量超过1000万t的采煤队5个。

图1 2000～2008年安全高效矿井数量

图2 2000～2008年安全高效矿井产量

3 我国安全高效矿井建设实例分析

中平能化集团(以下简称“集团”)是以煤炭开采为主业的特大型企业集团，其前身是平顶山矿务局。平顶山矿区是新中国成立后我国建设的第一个现代化大型矿区，多项技术经济指标曾经一直处于我国煤炭行业的前列。近十余年来，随着开采历史的延长，煤层赋存深度不断加大，开采条件越来越复杂，瓦斯、水与地温等自然灾害威胁增大，给煤炭开采和安全生产带来负面影响。

为了夯实集团安全生产的基础，自2008年至2010年，中平能化集团开展了以采掘机械化装备上水平为着力点的全面的矿区安全高效矿井建设。经过两年的安全高效矿井建设工作，该集团在安全高效矿井建设方面取得了突出的成绩。

3.1 创建安全高效矿井的主要工作

中平能化集团在安全高效矿井建设方面，主要做了以下几个方面的工作：

1)建立先进的地质保障系统。针对平顶山矿区地质构造复杂、煤层赋存条件差的特点，广泛采用高分辨数字勘探技术，有综采的采区必须进行三维地震勘探，为采区、工作面设计提供精确可靠的地质资料；在瓦斯含量和涌出量较大的矿井或工作面，加大区域治理和局部治理的力度；在受水害威胁的工作面或综采工作面，采用无线电坑透仪或直流电法进行物探，查明含水异常带，及早采取措施，防止重大事故发生。经常开展地质构造预测预报研究，建立采掘地质保障系统。

2)更新升级采掘机械化装备，提高矿井机械化程度。先进的采掘装备是建设安全高效矿井的基础，为了打牢采掘生产装备的物质基础，集团自2008年至2010年，总共投入采掘装备资金22.58亿元。其中，综采设备投入资金15.33亿元；综掘设备投入资金5.53亿元；其他装备投入资金1.72亿元。新增综合机械化采煤设备38套；综合机械化掘进生产线134条，由于新增设备均来自国内一流的采掘设备制造厂家，总体装备处于国内先进水平，为安全高效矿井建设提供了坚实的物质基础，提高了生产矿井的采掘机械化程度。

3)优化矿井设计简化系统，实现合理集中生产。综合机械化采煤技术的发展，体现了现代化大生产的新格局，其特点是综采设备多，尺寸大，推进速度快，连续化生产能力强，搬家倒面工作量大。而平顶山矿区地质条件复杂，综采块段小，为了适应大生产要求，公司组织工程技术人员开展技术攻关，根据各矿煤层赋存条件和地质构造情况，打破原设计的开拓布局，重新划分采区。取消人为的边界，以采面无法通过的地质构造作为采区界线，对原有的小采区能合并的则合并，能扩展的则扩展，最大限度地加大采区几何尺寸和工作面长度，减少同时生产的采区个数，使资源达到合理配置，充分发挥采掘机械化优势，进一步提高工作面单产。

4)加强职工培训，创新管理。两年来，在培训方面，集团共培训采掘一线作业人员79964人次，其中培训采煤作业人员38192人次，培训开掘作业人员41772人次。各生产矿共组建了58支采掘专业化队伍，其中组建综采专业化队伍29支，组建综掘专业化队伍29支。在管理创新方面，各生产矿井广泛开展了以精细化管理为主要形式的管理创新，具体体现在人力资源管理、生产设备管理、生产程序管理、安全技术措施管理和信息管理等方面。

3.2 安全高效矿井建设的成果

3.2.1 原煤产量得到提高

自2008年开展以采掘机械化装备上水平为着力点的全面的安全高效矿井建设以来，集团原煤产量连续大幅度提升，如图3所示。

采煤工作面单产大幅提高，2010年采煤工作面综合单产达到69063t/月·个，比2008年41606t/月·个提高了66%；劳动效率不断提高，原煤人员效率达到5.954t/工，比2008年3.783t/工提高了57%。

图3 2008～2010年集团原煤总产量

3.2.2 采掘机械化程度得到提升

2010年机械化产量3645万t，占回采产量的82.25%，首次突破80%大关，实现历史性大跨越。掘进装载机械化程度也突破了80%的大关，达到81.31%。锚杆支护率达到77%，保持了煤锚支护无顶板死亡事故的良好局面，同时煤锚支护技术的推广，大大降低了支撑钢材的投入。

3.2.3 安全质量标准化基础得到加强

集团各生产矿井深入开展以精细化管理为平台的安全质量标准化活动，建立安全生产长效机制；合理集中生产，矿井技术装备和管理水平明显提高；安全保障技术有力，抗灾能力增强；工人劳动强度降低，井下安全生产作业环境和安全形势逐步好转；2008年建二矿、六矿、八矿、十矿、十一矿、张村矿和七星煤业八对安全高效矿井。

3.2.4 数字化矿井建设方面取得新突破

中平能化集团在投入巨资大力提高生产矿井采掘机械化的同时，也在全自动化采煤工作面和数字化矿井方面进行了初步探索。2009年集团在一矿和六矿分别建成了河南省第一个初步数字化矿井和第一个全自动化综采工作面。

4 我国安全高效矿井建设的经验

我国煤炭工业经历了近20年的安全高效建设，全国各生产单位进行了积极的实践，结合前述内容的分析，归纳起来其基本经验主要有以下几点：

1)矿井地质保障体系是建设安全高效矿井的基础条件。准确的地质资料和超前预测，是煤矿安全和高效生产最根本的保障条件。煤矿地质保障技术作为煤矿安全、高效生产的关键技术之一，已列入我国安全高效矿井的保障体系[5]。长期以来，我国煤田地质和矿井地质工作者在煤矿开采地质条件的综合评价、探测技术、理论和方法以及探测仪器研制等方面进行了大量探索，并寻求为矿井生产提供地质保障的技术途径和措施，取得了长足进展，促进了我国安全高效矿井建设。

2)发展采掘机械化和自动化是建设安全高效矿井的引擎。安全高效矿井不断加大科技和装备的投入力度，积极采用新技术、新工艺和新装备，不断提高生产技术水平和采掘机械化程度，单产、单进、原煤工效、采区回收率等技术经济指标不断提高，为煤矿减头减面、实现集约化生产、减人提效创造了条件。

3)合理集中生产是安全高效矿井建设的重要措施。合理集中生产，是减少生产环节、简化生产管理、提高煤炭资源和设备利用率最有效的措施。煤炭企业通过改革开拓部署、优化巷道布置，实现了合理集中生产, 极大地简化了生产系统和生产环节。通过优化设计，加大了采区和工作面长度而增加采区储量和服务年限，从而解决了提高单产带来的服务年限缩短和搬家次数增多的问题，同时也为简化管理创造了条件。

4)生产系统的稳定可靠是建设安全高效矿井的必要保证。建设安全高效矿井的一项重要工作，就是要保证各个生产系统具有与采区匹配的生产能力，消除生产中的瓶颈，充分保证采煤工作面能力的最大发挥。在安全高效矿井建设过程中，许多单位均以采煤工作面为核心，重视各个生产系统和环节的完善，提高了运行质量和生产能力。特别是通过技术改造, 着重解决一通三防方面的能力瓶颈问题，包括系统改造、新技术应用、瓦斯治理等方面。这对于实现矿井安全高效起到了根本性的保证作用。

5)依靠科技和管理创新是建设安全高效矿井的必要条件。安全高效矿井建设过程，也是矿井技术水平提高的过程。通过科技创新，优化工作面设计，优化生产系统，合理进行开拓布置，加大科技改造力度而实现矿井安全高效；通过管理创新和机制创新，实现生产模式、管理体制、运行机制等方面的科学化、规范化、精细化；通过企业文化创新，强化以人为本意识，提升人文精神，激发职工的工作积极性、创造性和工作热情，丰富企业文化内涵。

6)以数字化矿井建设为依托加快矿井信息化建设，是安全高效矿井建设的重要支撑。随着信息技术、计算机技术、自动化技术和网络技术的飞速发展, 我国矿山信息化、自动化有了很大的进步，以计算机和网络技术为核心的工业现场总线已用于煤矿安全监测和机电设备的控制。有许多安全、生产、设备工况的信息，能通过网络以数字的形式传送到地面。少数矿井已实现在地面调度中心集中控制井下大部分设备。应该说，实现数字矿山已经有了一个好的开端[6-7]。近年来，煤炭行业在建设数字化矿井方面，加大投入力度，广泛应用先进适用的信息技术，有效提升全行业的生产效率和管理水平，促进了我国矿井安全高效建设，同时也成为我国煤炭行业实现跨越式发展的历史性契机。