采矿工程中的采矿技术与施工安全探析

张 翼

（山西煤炭建设监理咨询有限公司，山西 太原 030012）

我国采矿业的施工安全问题相比过去几年有了明显改善，但是二十年过去了，施工事故和意外仍然以不可接受的频率发生。本文旨在研究新采矿技术和设备对地下采矿职业健康和安全的影响。本文通过分析采矿工程的现状，并结合矿井事故发生的因素，列举出既能改善采矿工人安全问题又能提高生产效率的新技术。

1 采矿工程的现状分析

在过去的十年中，人们目睹了矿业繁荣，这导致越来越多的企业冒险进入采矿业。由于这种扩张，采矿工业现在面临着合格工人的严重短缺。与这一情况同时出现的是工人和整个社会对施工安全的期望值不断提高。尽管施工事故继续以不可接受的频率发生，但是施工安全在过去的二十年里，有了明显的改善。例如，在山西省某市1993 年的工伤率为每100 名工人每年15人，而在2013 年降至3人。

采矿安全性的提高归因于许多因素，包括模块化培训计划、更好的系统设计，以及采矿方法和设备的技术进步。许多高强度高体力的工作正在被机械设备所代替，其操作越来越半自动化。

本文研究了采矿业新技术与该技术对行业施工安全的影响之间存在的复杂关系。采矿业在使用技术来克服和解决施工安全和生产力问题等问题方面有着悠久的历史。事实上，新采矿技术的开发和使用提高了生产力，而这些发展也与采矿业施工安全的普遍改善相吻合。采矿业新技术的发展继续应对诸如此类的挑战。例如，数字化的出现有望帮助矿井保持竞争力，同时为操作员提供舒适的控制室工作。但是，如果认为新技术只会产生积极影响，那将是错误的。事实上，对采矿业新技术与其对工作环境的影响之间的关系进行更仔细的研究会发现一种复杂的关系，其中明确的积极影响很少浮出水面。

在某种程度上，新技术与工作环境影响之间关系的明显复杂性在于，难以确定新技术的确切影响。反过来，这种困难部分在于采矿技术很少发生革命性发展。因为新技术带来的变化是循序渐进的，就像生产力一样。因此，效果只会随着时间的推移而显现。

对于施工安全的改善，采矿业新技术的开发和实施仍然存在更加矛盾的关系。虽然人们可以从采矿业误工工伤数量等方面看出积极的发展，但很少能从单一的指标中推断出施工安全问题的真实状况，因为施工安全问题并没有得到明确的改善。例如，先前的研究表明，提供更好的岩石坠落保护技术也意味着增加单独工作和与之相关的压力。新技术可能会减少致命事故，但总体上可能会增加事故数量，并且并非所有人都同样受益于新技术。此外，对采矿业技术的研究发现，只有三分之一的技术项目在设计中会为工人考虑。所以我们只能期望新采矿技术能够对施工安全产生积极影响。

2 导致施工事故的因素

2.1 人为因素

在工作场所，大多数时候事故是由人为错误或无法控制的情况引起的。人为错误被定义为故意或无意损害生产力的行为。矿难频繁发生的主要原因是管理不善，立法和政策执行不力，采矿界缺乏安全意识，政府、民间社会组织和私营部门参与不力，以及安全教育不足。未能纠正隐患、未能落实煤矿生产政策、未能引导安全生产是煤炭开采中三大严重的人为因素。其次是决策错误。缺乏经验是导致不安全行为的最重要因素。例如，煤矿瓦斯爆炸事故是由工人的不安全行为引起的。火灾和粉尘爆炸，山体滑坡，矿井火灾以及与运输和机械化有关的技术故障是事故的常见原因。这些事故主要是由于技术缺陷或故障造成的。根据调查人员在采访煤矿开采人员时了解到，大多数事故都是疲劳造成的。煤矿安全生产的问题不仅可以通过扩大技术、工艺和组织措施来解决，还可以通过利用人为因素来解决。因此，为了减少煤矿开采中的伤害，应强调提高管理人员和专家的沟通和心理能力水平，以及物质激励和抑制措施的结合，并遵守国家的安全规定。

2.2 其他因素

煤矿事故有多种原因。甲烷爆炸是最严重的煤矿事故，因此受到更多媒体报道。然而，更多的矿工会经历煤堆坍塌、坍塌、跌倒、烧伤、触电、设备功能不正常以及煤矿工人的尘肺病或矽肺等事故，人们对此知之甚少。除了采矿的固有危险外，未能提供或维护健康和安全设备和程序，以及培训不足，也可能会导致矿工出现事故。

3 全新采矿设备对采矿技术的要求和对施工安全的影响

新引进的更强大、更复杂的采矿设备出现，需要操作人员拥有更高的操作技术。新采矿设备的出现可能会导致某些特定的施工事故增加，这是由于诸多因素导致，如能见度降低，噪音和振动增加。一项研究证明了这一点，该研究表明我国和新西兰现在的采矿工作主要依靠机械(分别为34%和18%)和动力运输(分别为29%和36%)。超过30%的与设备相关的死亡事故发生在1995～2005 年期间，我国的采矿涉及拖车(22.3%)和前端装载机(8.5%)。在2000～2007 年期间发生的562起严重事故(致命或导致终身残疾)中，我国采矿机、螺栓机、运输卡车和前端装载机是最常见的移动机器。这些数据使一些研究人员得出结论，新的采矿设备技术改变了自然采矿任务，如果在操纵新的采矿设备之前不进行仔细分析、正确理解和适当考虑，可能导致新的危险情况。尽管涉及事故的比例很高，不能直接得出装备变化是导致事故率增加的原因，但这是一个不能被拒绝的假设，应该被重视。

4 通过新技术使施工安全得到解决

身为世界上许多国家的核心经济产业链，采矿业是现代社会固有的一部分。但是，采矿技术在20 世纪已经发展的炉火纯青，从20世纪开始，采矿业就能够制造我们今天使用的车辆、机械和建筑物等所需原材料。然而采矿工作通常一开始就充满危险，除了在地下数公里处带来的身体上的不适，采矿最危险的影响之一来自必须爆破岩石才能到达矿礁（如黄金），这导致工作人员随时都有被岩石压倒的危险。从本质上讲，要全面了解地下所有岩层是非常困难的，虽然3D测绘技术确实有助于更好地了解地下矿井的复杂性，但需要更先进的采矿技术来更好地了解钻井和爆炸对岩石结构的影响，从而防止事故发生。

4.1 机器人

在地下使用先进的机器人意味着更少的人需要在地下，并且代替人类进行高强度、高体力的劳动。这意味着减少工人的事故发生率，以提高地下的安全性和效率。

4.2 监控技术

随着地下密集的爆破和钻探，确实会发生不可预测和潜在的灾难性地震事件，该技术会通过不断监测岩体的潜在危险活动来充当预警系统。这种技术能够随时提醒地下工作人员注意周遭环境变化，以便提前躲避灾害，提高工人们的整体生还率。

4.3 雷达

该技术允许矿工“看穿”岩石面到珊瑚礁的位置（这允许更有效的钻探和爆炸计划）。还可以识别地下矿工的监控系统，这样就可以避免任何意外碰撞（也可开发为矿工和其他地下人员创造安全通道的方法）。这种技术能够有效帮助工作人员提升工作效率，规避不必要的麻烦，危急时刻也能充当地下指南针的作用，帮助工作人员合理逃生。

上述所有类型的技术发展都将对采矿安全产生深远的影响，但要真正使这些令人兴奋的设备可行，需要有坚实的底层软件程序和框架来支持，监控和持续改进这些在地下的使用方式。可以说，我们只是触及了可以应用于采矿业的各种创新应用的表面。随着技术的不断发展，我们找到了更有效的提取和加工原材料的方法，未来几年的采矿过程可能会更加简化。然而，就目前而言，虽然安全仍然是当前采矿作业的重点，但能够改善和提供更全面采矿过程的技术将大大有助于减少死亡人数并确保健康和安全得到优先考虑。

采矿作业中引入的技术变革加速了生产力和生命安全的提高。智能响应和救援系统为减少采矿死亡和事故做出了巨大贡献。所开发的地下定位技术和三维建模和表示技术可以满足紧急情况下地下救援的要求。基于互联网、Web、通用网关接口、活动服务器页面、超文本预处理器技术的安全信息管理系统受到众多煤炭企业的广泛推崇。这是由于它们有助于分类存储复杂而庞大的煤炭安全管理信息，使安全管理更及时、更高效、更准确，以帮助管理人员达到降低事故率和保证安全生产的目的。采用模糊评估技术，管理人员和人员可以快速确定矿山目前的安全质量标准化水平，及时对隐藏的矿山安全问题进行格栅、发现和处置，从而提高安全管理的效率。煤矿安全质量标准化管理体系具有开发成本低、维护方便、界面宜人等优点。

5 结束语

在过去的二十年里，发达国家的采矿业职业健康和安全有了明显的改善，矿井安全问题在整体上得到了很好的改善。但由于矿井工作的特殊性，导致矿井的工作人员仍旧处在一个危险的工作环境之内。虽然矿井的环境无法改变，但是随着科技和矿井相关技术的大力发展，相信在不久的将来，科技和新技术能够带给矿井工人们一个安全的工作环境。