透水、瓦斯爆炸、頂板冒落……在不斷發(fā)生的煤礦事故中,“頂板事故”這一字眼頻頻出現(xiàn),由此造成的傷亡后果讓人觸目驚心。
北京市科委可持續(xù)發(fā)展科技促進中心工程師陳曉波表示:“頂板事故是指在井下采煤過程中,頂板意外冒落造成的人員傷亡、設(shè)備損壞、生產(chǎn)中止等事故,是煤礦生產(chǎn)中的主要災(zāi)害之一!
為減少煤礦生產(chǎn)中頂板事故造成的危害,實現(xiàn)“科技興安”,北京市科委設(shè)立科技項目“煤礦頂板管理系統(tǒng)研究”。近日,該課題順利通過驗收,目前該成果已經(jīng)在北京昊華能源股份公司所屬的三家煤礦試運行,效果良好。
煤礦重大事故六成皆因巖層“頂板”
頂板并非指煤礦巷道內(nèi)支護的橫梁,而是指煤層上部的巖層,在實際挖采工作中,隨著掘進工作面的不斷向前推進,頂板暴露面積也隨著加大,致使頂板經(jīng)常出現(xiàn)彎曲、下沉、裂隙、掉渣、冒落等,極易造成生產(chǎn)停頓甚至人員傷亡的嚴重事故。
據(jù)北京昊華能源股份公司技術(shù)人員介紹,頂板事故發(fā)生有多方面原因。如地質(zhì)因素,巷道圍巖松軟或極易風化;巷道通過斷層、褶曲等構(gòu)造變動劇烈地帶,巖層破碎等。
設(shè)計不合理也會引發(fā)頂板事故,如巷道位置選擇不當,處于松軟巖層中;支護形式與結(jié)構(gòu)不合理,不足以承受地壓等。
施工不當也是引發(fā)頂板事故的重要原因,如對巷道穿過松軟巖層缺乏準備;施工措施不當或錯誤;不是一次成巷,圍巖暴露時間過長,造成風化、松動,引起塌冒。
大面積的頂板在極短時間內(nèi)冒落,不僅對回采工作面支護產(chǎn)生嚴重的破壞,而且把已采空間的空氣瞬時壓迫排出,形成狂風,對附近巷道甚至礦井破壞極大,極易造成人員傷亡。
技術(shù)人員指出,在煤礦生產(chǎn)中,頂板事故常常防不勝防,該事故發(fā)生的比例和頻率均居各類煤礦事故前列,煤礦生產(chǎn)中重大事故60%以上皆由頂板事故引起。
集成多種監(jiān)測手段可遠程控制
陳曉波介紹,國內(nèi)外對頂板的監(jiān)測和管理大都采用單一指標的觀測及分析系統(tǒng),觀測范圍有一定的局限性,因此建立一套綜合的煤礦頂板安全管理系統(tǒng)迫在眉睫。
為此,2006年北京市科委設(shè)立了科技項目“煤礦頂板管理系統(tǒng)研究”。課題組研發(fā)出了高應(yīng)力沖擊災(zāi)害電磁輻射監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、區(qū)域性微震監(jiān)測系統(tǒng)、常規(guī)礦壓監(jiān)測系統(tǒng);并完成了頂板管理各子系統(tǒng)軟件集成,包括頂板安全管理集成平臺、短信預(yù)警平臺、實時趨勢顯示平臺。
其中區(qū)域性微震監(jiān)測系統(tǒng),可以提供監(jiān)測到的礦震信號和其它干擾信號的波形圖。具有自主知識產(chǎn)權(quán)的頂板隔層儀、壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集儀及網(wǎng)絡(luò)通訊接口等設(shè)備,實現(xiàn)了井下現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示、報警以及監(jiān)測數(shù)據(jù)自動記錄存儲等功能。
煤礦頂板電磁輻射監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),能采集數(shù)據(jù)并迅速處理,一旦有頂板異常情況,將及時報警,使正在作業(yè)的人員隨時掌握頂板的安全狀況。
陳曉波說,任何一臺有權(quán)限的電腦都可看到上傳的圖片和數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)信息查詢及瀏覽,并能集中發(fā)送預(yù)警信息,實現(xiàn)遠程控制。
已成功應(yīng)用京西煤礦頂板安全監(jiān)測
“煤礦頂板管理系統(tǒng)”已應(yīng)用到北京煤礦生產(chǎn)中。陳曉波解釋說,北京京西煤礦的煤層頂板具有分層厚度大、來壓步距大、來壓顯現(xiàn)強烈等特點,一旦頂板冒落及老頂來壓對礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成極大的威脅。因此,對頂板進行監(jiān)測和安全管理極為重要。
北京昊華能源股份公司所屬的三家煤礦率先試運行,據(jù)其負責人介紹,頂板管理系統(tǒng)建立以來共對71個工作面進行了監(jiān)測,其中常規(guī)礦壓監(jiān)測了37個工作面、電磁輻射監(jiān)測了24個工作面、還監(jiān)測了10個綜采工作面,監(jiān)測預(yù)報準確率達到100%。
“項目應(yīng)用后,因頂板事故造成的傷亡人數(shù)大幅下降!标悤圆ㄕf,2003年至2005年,北京京西煤礦僅單柱壁式回采面就發(fā)生了4次頂板事故,但自從實施煤礦頂板管理系統(tǒng)在線監(jiān)測以來,所有監(jiān)測的工作面沒有再發(fā)生頂板傷亡事故。
在近日召開的項目驗收會議上,專家組認為,“煤礦頂板管理系統(tǒng)”課題組的研究成果在頂板災(zāi)害監(jiān)測集成研究方面達到了國際領(lǐng)先水平,在我國眾多煤礦中具有廣闊的應(yīng)用前景。
來源《國際能源網(wǎng)》
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