技術裝備創(chuàng)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(yè)持續(xù)發(fā)展的根本問題。我國煤礦重特大事故的頻繁發(fā)生及百萬噸死亡率的居高不下已構成影響煤炭工業(yè)健康發(fā)展的“瓶頸”，并通過產業(yè)關聯(lián)的傳導和放大對整個國民經濟的持續(xù)協(xié)調發(fā)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(yè)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(guī)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(tǒng)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(chuàng)新上作文章，以技術裝備創(chuàng)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(fā)生機理和發(fā)展變化規(guī)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(fā)生機理研究方面不夠深入，對諸如礦井瓦斯賦存、運移規(guī)律及煤與瓦斯突出發(fā)生機理不能很好掌控，對沖擊地壓的變化、發(fā)生規(guī)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(fā)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(qū)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(yè)。據統(tǒng)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(fā)育，透氣性低，瓦斯抽放難度大。隨著開采規(guī)模的擴大，集約化程度的提高，采動誘發(fā)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(fā)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?？砷L期以來，我國能源供應短缺，為滿足經濟發(fā)展對煤炭的需求，煤炭工業(yè)最初走的是一條粗放發(fā)展的道路，煤礦布局分散、規(guī)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(yè)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(tǒng)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(jiān)控企業(yè)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(tǒng)，有231處無安全監(jiān)控系統(tǒng)，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(guī)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(fā)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(yè)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(qū)”，安全隱患、安全事故多。

(3)智能化、自動化監(jiān)控監(jiān)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(jiān)控監(jiān)測水平低。主要表現在：①早期發(fā)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(tǒng)設備老化，穩(wěn)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(guī)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(jiān)控監(jiān)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(yè)自主創(chuàng)新能力差

自主創(chuàng)新是指企業(yè)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(chuàng)新的后續(xù)環(huán)節(jié)，完成技術商品化，獲取商業(yè)利潤，達到預期目標的創(chuàng)新活動。自主創(chuàng)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(chuàng)新。我國煤礦裝備制造業(yè)自主開發(fā)和技術創(chuàng)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(fā)周期長，企業(yè)對市場快速反應能力差。據中國煤炭機械工業(yè)協(xié)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(fā)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(yè)賴以生存和發(fā)展的技術基礎——制造工藝技術，與發(fā)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(chuàng)新戰(zhàn)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(yè)又快又好發(fā)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(fā)應用

基礎理論是科學理論體系中起基礎性作用并具有穩(wěn)定性、根本性、普遍性特點的理論原理，是科學之母?；A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(fā)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(fā)，要重點解決：①煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸等災害事故的發(fā)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(fā)利用技術。④深層煤礦床形成機制、賦存狀態(tài)、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(fā)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(xù)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(xù)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(yè)要致力于自主創(chuàng)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(chuàng)造條件。

2.3 提高煤礦裝備制造業(yè)自主開發(fā)創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)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(fā)創(chuàng)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(yè)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(yè)大而不強，缺乏參與國際競爭的實力，多數企業(yè)只能在低層次的產品上參與競爭。我國煤炭裝備制造業(yè)要走自主創(chuàng)新之路。首先，要逐步建立以企業(yè)為主體，以市場為導向，產學研一體化的技術創(chuàng)新體系。其次，要建立起具有較強創(chuàng)新能力的研發(fā)中心，從事原創(chuàng)性的技術研究和具有自主知識產權的新產品開發(fā)工作。第三，要準確制定企業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)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(fā)重點放在裝備的集成創(chuàng)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(fā)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(jiān)測、預報型故障診斷、監(jiān)護系統(tǒng)普及，實現機電系統(tǒng)一體化目標。

2.4 提高自動化、智能化監(jiān)控監(jiān)測水平

建立在微處理機基礎上的智能監(jiān)控、監(jiān)測和保護系統(tǒng)，可實現交互式人機對話、遠近控制、無線電隨機搖控、工況監(jiān)測及狀態(tài)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(fā)現各類設備故障、設備隱患，查明礦區(qū)自然安全條件，包括煤塵、水文地質、瓦斯、自然發(fā)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(tǒng)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(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)，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(fā)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(guī)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(yǎng)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(yè)的發(fā)展。我國煤炭企業(yè)人才存量水平低，素質出現滑坡，主要原因：①受工作環(huán)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(yè)缺乏吸引人才的亮點。②20世紀80年代中期，連續(xù)多年出現全行業(yè)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(yè)。原有的從各院校畢業(yè)分配到煤礦工作的大、中專畢業(yè)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(yè)改制分流或因效益下降逐步退出企業(yè)。③改革開放后，隨著國家對煤炭行業(yè)用工制度的不斷放松，鄉(xiāng)鎮(zhèn)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(xié)議工”、“合同工”、“輪換工”，甚至“黑工”、“包身工”的方式進入煤礦企業(yè)工作。要改變目前我國煤礦企業(yè)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(yè)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(yè)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(yè)務培訓。②鼓勵自學提高。對通過自學提高成才的業(yè)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(yōu)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(yè)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(fā)展。④設置煤礦企業(yè)從業(yè)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(guī)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(yè)的招生規(guī)模，為煤礦企業(yè)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(chuàng)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(lián)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(chuàng)新戰(zhàn)略，希望能引起企業(yè)決策者對“創(chuàng)新”的高度重視，為煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供保證。

(3)限于篇幅，對具體操作當中的細節(jié)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(yè)出版社,2003.

[3] 中國礦業(yè)年鑒編輯部. 中國礦業(yè)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(yè)面臨的機遇、挑戰(zhàn)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(jiān)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(yè)經濟,2007,235(10):103-109.