淺談煤礦采煤工作面頂板控制

張文元

摘 要：隨著我國煤礦事業(yè)的不斷發(fā)展，目前人們越來越關注煤礦開采過程中的安全事故問題。但是，我國煤礦開采過程中仍然存在很多安全隱患。因此，研究煤礦采煤工作面頂板控制技術具有非常重大的意義。該文介紹了煤礦井下煤礦采煤工作面頂板控制建設模式，闡述了煤礦采煤工作面頂板控制的幾個關鍵部分。

關鍵詞：煤礦井下 采煤工作 面頂板控制

中圖分類號：TD77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（c）-0064-01

為保證回采工作面能夠安全而正常地進行生產(chǎn)，避免發(fā)生各種類型頂板事故，必須對采場頂板進行科學的管理。 通過對煤礦采煤工作面頂板控制的研究可以進一步完善事故防治、安全避險和應急救援體系，因而進行煤礦采煤工作面頂板控制研究是避免發(fā)生重大安全事故的重要舉措。目前，煤礦采煤工作面頂板控制研究一般包括以下幾個方面，第一，用于瓦斯等災害防治和事故預警的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。第二，用于應急救援和遏制超定員生產(chǎn)的人員定位系統(tǒng)。第三，用于遇險人員逃生和自救的緊急避險系統(tǒng)。第四，為遇險被困人員提供新鮮空氣的壓風自救系統(tǒng)。第五，為遇險被困人員提供飲用水的供水施救系統(tǒng)。第六，用于通知井下作業(yè)人員避險、報告井下被困人員安全現(xiàn)狀的通信聯(lián)絡系統(tǒng)。一旦煤礦井下發(fā)生安全事故，通過煤礦采煤工作面頂板控制，就可以提供給煤礦井下緊急避險和應急救援，就能夠為遇險人員提供逃生方法、通道、裝備和設施，從而減小煤礦井下安全事故帶來的損失。

1 煤礦采煤工作面頂板控制研究模式

針對我國煤礦井的實際情況，我國已經(jīng)成功建立了一些煤礦采煤工作面頂板控制系統(tǒng)，一般主要包括以下幾種：第一，完成煤礦采煤工作面頂板控制的自救器和避災措施的研究。這種煤礦采煤工作面頂板控制系統(tǒng)主要應用于災害威脅不嚴重、井型較小和井田范圍不大的井下，在突發(fā)緊急情況下，遇險礦工依靠隨身攜帶自救器可以安全撤至地面，并通過煤礦采煤工作面頂板控制來保證工作面頂板可以滿足安全性能的需要。第二，配套自救器、補給站和避災措施來完成煤礦采煤工作面頂板控制過程。這種模式的煤礦采煤工作面頂板控制系統(tǒng)主要應用于災害威脅不嚴重、井型較小的井下，在突發(fā)緊急情況下，遇險礦工依靠隨身攜帶自救器可以保證煤礦工人的安全性。第三，通過救生艙、自救器和避災措施配套煤礦采煤工作面頂板控制。這種煤礦采煤工作面頂板控制模式的井下緊急避險和應急救援系統(tǒng)主要應用于井型比較小和危害不太嚴重的礦井。第四，采用專用管線、避險設施、自救器和避災措施配套煤礦采煤工作面頂板控制系統(tǒng)。這種煤礦采煤工作面頂板控制模式的井下緊急避險和應急救援系統(tǒng)沿著避災路線敷設專用管線至采區(qū)、采掘工作面，并且可以連接至避險設施。煤礦井下緊急避險和應急救援模式由煤礦井下的施工環(huán)境條件和煤礦井下的風險程度進行分析后進行選擇，當然，煤礦采煤工作面頂板控制系統(tǒng)模式的選擇還需要考慮礦井開拓方式、巷道布置和人員分布等綜合因素。

2 煤礦采煤工作面頂板控制技術與裝備

2.1 采煤工作面頂板的線路部分

煤礦采煤工作面頂板控制氣路技術是在接入礦井壓風管路的基礎上，通過地面專用鉆孔、專用管路和自備線路等可以給緊急避險設施提供控制功能。隨著煤礦開采技術的不斷發(fā)展，專用鉆孔直徑逐漸擴大。為了提高地面鉆孔支持保障的及時性和有效性，煤礦井下緊急避險和應急救援系統(tǒng)還具有應急電力供應和通信等功能。專用管路供電技術不僅可以利用煤礦井現(xiàn)有的壓風系統(tǒng)，也可以獨立進行供電裝備的建造。但是，專用管路供電系統(tǒng)的建造應該保證煤礦井下緊急避險和應急救援系統(tǒng)的抗災變事故破壞能力。目前，我國有的煤礦井已經(jīng)實現(xiàn)了將供氣、供水、通信、災害感知管線功能集成，沿避災路線敷設，從而提高煤礦采煤工作面頂板控制系統(tǒng)的可靠性。隨著電力的不斷供應，由于分解產(chǎn)氧屬放熱反應，傳統(tǒng)的供氧技術將會使煤礦井的溫度升高，這種情況限制了供電技術在煤礦井下的使用。新型的供電裝備可以較好地在供氧過程中控制煤礦井下的溫度。因此，由于煤礦井下施工環(huán)境的惡劣性，因而需要加強煤礦采煤工作面頂板控制的建設，從而提高煤礦采煤工作面頂板控制的有效性。

2.2 采煤工作面頂板控制的氣體處理部分

目前，煤礦煤礦采煤工作面頂板控制對有害氣體的處理可以采用通風排出和化學處理的方式。在采用鉆孔和專業(yè)管路的煤礦采煤工作面頂板控制系統(tǒng)可以有效排出有害氣體，并且不需要設置其他設施。當需要除去的是一氧化碳時，一般采用的貴金屬催化劑、陶瓷金屬整體催化劑等。當需要除去的是二氧化碳時，一般采用一些堿性液體進行分散去除或集中處理。其中，分散去除是將裝有化學藥劑的幕簾分散懸掛在避險設施內(nèi)人員集中的地點，堿性液體能夠自動吸收二氧化碳，并且吸收二氧化碳的過程中不需要任何動力，同時還具有過濾效率高和環(huán)保的優(yōu)點。集中處理是利用通風機強制空氣流經(jīng)裝有藥劑的凈化箱而進行空氣凈化。在煤礦井下安全有害氣體處理技術裝備后，可以較好地減小井下有害氣體對煤礦井下施工人們造成傷害。

2.3 采煤工作面頂板的溫度處理部分

在采用采煤工作面頂板控制系統(tǒng)的時候，由于設備的運行和有害氣體的排除等會導致煤礦井下溫度升高，同時，煤礦井外界也有可能導入一定的熱量，因而對采煤工作面頂板控制系統(tǒng)進行溫濕度調節(jié)措施顯得很有必要。煤礦井下溫濕度調節(jié)一般需要以隔熱設計為基礎，從而對溫濕度調節(jié)系統(tǒng)進行具體設計。近年來，隨著煤礦井下緊急避險和應急救援設備的不斷發(fā)展，蓄冰制冷和液態(tài)二氧化碳等制冷技術得到了應用。其中，蓄冰制冷是利用蓄冰融化吸熱而實現(xiàn)降溫的一種方式。同時，還可以采用制冰設備使煤礦井下溫度降低，制冰設備主要采用電動方式，也有礦井采用壓風系統(tǒng)驅動氣動制冷機的方法。冷氣排放主要是利用電動機強制風流通過冰柜中風道帶走冷氣，也有設備采用溫差動力超導環(huán)流技術實現(xiàn)冰柜冷量與外界高效無動力循環(huán)，當外界需要冷量時打開控制裝置就可以實現(xiàn)制冷。蓄冰制冷的優(yōu)點很多，主要是由于水和冰都比較安全無毒，因而不會帶來負面災害。但是，蓄冰制冷也存在一定的缺陷，主要包括冰柜體積大、耗能多和維護成本高等。化學制冷也是煤礦井下降低溫度經(jīng)常采用的方式，化學制冷是利用鹽類物質溶解時吸熱的特性。但是，化學制冷時會不斷釋放出氨氣，進而影響設備的使用，并且長期存放會結塊，因而化學制冷被使用的范圍并不廣。在安裝溫濕度調節(jié)技術裝備前，我國煤礦井下緊急事故發(fā)生的概率很大。因而煤礦井下的緊急安全事故受到人們的重視后，很多煤礦企業(yè)加大了對煤礦井下溫濕度調節(jié)技術裝備的安裝工作，進一步減小了煤礦井下緊急事故發(fā)生的危險性。

3 結論

總之，煤礦開采過程中存在很多安全隱患。一旦煤礦開采過程中發(fā)生安全事故，不僅會造成重大的財產(chǎn)損失，還會造成嚴重威脅到施工人員的安全。為了最大程度上減小煤礦井下安全事故帶來的損失，因此，現(xiàn)階段研究煤礦采煤工作面頂板控制具有非常重大的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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[2] 楊大明.煤礦采煤工作面頂板控制現(xiàn)狀與發(fā)展[J].煤炭科學技術，2013，41（9）：49-52.