煤矿设计及技术发展

煤矿设计及技术发展（通用11篇）

煤矿设计及技术发展 篇1

0 引言

煤矿井下爆炸性环境用本质安全型产品的主要设计依据是GB 3836.4《爆炸性环境 第4部分:由本质安全型“i”保护的设备》,涉及本质安全电气系统方面的标准GB 3836.18《爆炸性环境 第18部分:本质安全型系统》暂未涵盖煤矿井下I类本质安全系统(只包含II类本质安全系统)。国际上,新版 IEC 60079-25虽然在范围上已包括I类、II类和III类电气系统,但对I类本质安全系统的技术规定仍很不完善。本文在了解国内煤矿本质安全设备现状和研究国内外最新本质安全系统防爆技术的基础上,结合GB 3836.18和IEC 60079-25标准的规定以及具体的实践认知,提出针对煤矿井下本质安全电气系统设计和评定的关键要素及实用方法,供关注煤矿本质安全防爆技术的同仁研究参考。

1 本质安全电气系统的概念

本质安全电气系统是用于爆炸性环境的电路或部分电路是本质安全电路的电气设备互连部分的组合,通常包括关联设备、本质安全设备及其之间的互连导线或电缆,如图1所示。这种系统组合的安全性和兼容性要通过检验或评定才能确认,并且在规定构成本质安全系统的电气设备、电气设备的电气参数及其互连导线电气参数的系统描述文件中进行详细规定。

1-获防爆合格认证的本质安全设备;2-电缆;3-获防爆合格认证的关联设备;4-简单设备

关联设备是一个在防爆领域赋予固定内涵的专业术语。关联设备同时含有限能电路和非限能电路,且其特定的结构使非限能电路不能对限能电路产生不利影响。煤矿井下本质安全设备的关联设备一般都处于危险环境中,须另外采用附加防爆型式对其进行保护,例如将其置于隔爆外壳中。由隔爆外壳保护的关联设备除了应符合本质安全型相关要求外,还应同时符合隔爆型要求。

GB 3836.18按系统获得防爆合格认证情况将本质安全电气系统分为 “已获证的本质安全电气系统”和“未获证的本质安全电气系统”两类。这种概念及分类对煤矿井下本质安全电气系统同样适用。

2 煤矿井下爆炸性环境的特殊性

相对于地面,煤矿井下环境恶劣,空气潮湿,空间、光线受限,设备维护困难。井下开采过程中被释放出来的与煤天然共存的瓦斯或煤尘与空气混合后在井下采区或巷道形成具有爆炸危险性的瓦斯-空气混合物或煤尘-空气混合物。虽然煤矿行业十分重视持续有效的井下通风,但由于存在通风故障、瓦斯突出、产煤量增大引起的瓦斯释放增大等难以预料的问题,可能引起瓦斯浓度超标,从而带来危险。受井下空间环境限制,一旦发生爆炸很容易造成灾难。因此,煤矿井下需要更为严格的安全要求,禁止在井下瓦斯爆炸极限范围内进行开采。

针对煤矿井下瓦斯环境的具体情况,欧洲将井下危险环境条件分为“1级危险环境条件”和“2级危险环境条件”。当井下空气环境中的甲烷浓度在LEL(爆炸下限)～UEL(爆炸上限)范围内时属于“1级危险环境条件”,这种条件下的井下环境属于危险的爆炸性环境;当井下空气环境中的甲烷浓度在0%～LEL范围或UEL～100%范围时,属于“2级危险环境条件”,这种条件下的井下环境属于具有潜在危险的爆炸性环境。目前这一思想也正被IEC和我国相关机构所接受。

《煤矿安全规程》规定,采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0%时,必须停止工作,撤出人员,采取措施,进行处理。此时应认为巷道环境由“2级危险环境条件”进入了“1级危险环境条件”。根据GB 3836.1和GB 25285.2 关于设备保护级别/水平(EPL)的思想,只有EPL Ma级设备可继续带电工作,其它设备必须停电。《煤矿安全规程》还严格规定了甲烷传感器报警浓度、断电浓度、复电浓度、断电范围等。

因此,煤矿井下爆炸性危险作业场所的特殊性决定了其分类不同于地面爆炸性环境中危险“区”域的分类。煤矿井下本质安全电气系统的设计和应用也应根据这种思想考虑其特定的危险环境条件和对应的合适EPL。

3 煤矿井下本质安全电气系统的设计

3.1 确定系统构成

任何拟定的本质安全系统都应在明确设计目标后,根据电气系统具体的连接关系来确定系统的整体构成(包括互连导线及简单设备)。仅由电池供电的一体便携式本质安全设备(如干电池供电的LED本质安全手电筒,无关联设备)是最简单的本质安全系统。图1中的典型本质安全电气系统由本质安全关联设备、本质安全设备(包含简单设备RTD)及其之间的连接导线或电缆构成。

3.2 制定系统描述文件

3.2.1 对整个系统制定系统描述文件

为了便于分析和确认电气系统所达到的本质安全等级,在明确了电气系统的构成之后,可参照GB 3836.18第4制定系统描述文件,采用图纸、清单、使用维护手册或类似的文件方式来规定确保安全所需的信息,如规定电气设备的有关项目、包括互连布线的系统电气参数等。制订系统描述文件的系统设计师应能代表其机构或雇主承担责任且具备相应的技术能力。

实际上,对系统使用功能的兼容分析也很重要,它决定着各设备组合后系统能否正常运行,但这不是本文论述的重点。

3.2.2 认定简单设备

一般情况下,简单设备不需要认证便可使用,但当简单设备用于本质安全电气系统时必须对其安全性进行确认。

国际上,对于简单设备的认定大多是根据制造商提供的指标,若设备中任何器件的参数都不超过1.2 V、0.1 A、20 μJ、25 mW即可视为简单设备,如开关、热电偶、RTD、LED、部分SPD等。在北美,对简单设备的定义更为简练和限定:非储能且不产生电压的设备。虽然简单设备用于本质安全回路时无需认证且不影响其安全性,但适用时,外壳材质、IP等级、端子或接线等本质安全设备所需的共性要求还应符合GB 3836.1和GB 3836.4的相关规定。

对于符合GB 3836.4中5.7简单设备要求的开关、端子、接线盒、插头、插座等无源器件,无需改动系统安全评价便可增加到系统中;对于纯电阻、简单半导体等无源元件简单设备,还需要考虑热效应评定或试验。

如果系统增加符合GB 3836.4要求的单个电容或电感储能元件,则进行安全评定时要考虑它们的电气参数及其可能产生的热效应,同时应有清晰的标志。如果电感是铁芯电感,则不能看作是简单设备,必须通过试验来确定。

如果简单设备计划含有多个独立的本质安全电路,例如连接件、插头和插座,则应按GB 3836.4的要求进行可靠隔离,否则安全评定时只能按这些电路可能造成混触故障来分析。

简单设备的确认证明应作为系统描述文件的内容之一。有时用户需要对简单设备进行第三方认证确认,主要是因为用户需要这样的文件作为附加保险措施。对系统进行本质安全检验或评定时也要对简单设备进行认定,因为它是本质安全电路的一部分。根据我国煤矿的具体情况,将矿用本质安全简单设备作为含有其它电路的设备部件时,对整机的鉴定显得很有必要。系统设计师除了考虑以上技术内容外,还应在可能的情况下,把包括内部参数在内的信息清晰标示出来,在系统框图中也要详细说明。

3.2.3 确定井下本质安全电气系统的类别和组别

可用于井下瓦斯环境的本质安全电气系统内的电气设备类别为I类,允许的最高表面温度应不超过150 ℃(当其表面可能堆积煤尘时)或450 ℃(当其表面不可能堆积煤尘时)。

环境温度影响设备或元件的温升。当本质安全系统部分或整体运行温度超出-20～+40 ℃的正常工作环境温度时,应在系统描述文件中说明。符合GB 3836.4的本质安全设备适应的环境温度范围为-20～+60 ℃,当设备周围环境温度超过+60 ℃时,最小点燃电流将降低(当温度从20 ℃上升到200 ℃时,点燃能量可能会下降 20%～30%),此时GB 3836.4 标准已不再适用,建议参考IEC 60079-33。

3.2.4 确定井下本质安全电气系统的防爆等级

用于煤矿井下的本质安全电气系统的整体本质安全等级不一定为同一个等级。也就是说,系统的每一个组成部分的本质安全等级可为“ia”等级,也可以为“ib”等级。当然,系统的每一组成部分均为“ia”等级或均为“ib”等级也是允许的,这取决于系统设计师对系统EPL设计的需要。

如果本质安全电气系统或者系统的一部分满足“ia”等级设备的要求,则该系统或系统的该部分就为“ia”等级;同理,如果本质安全电气系统或系统的一部分满足“ib”等级设备的要求,则该系统或系统的该部分就为“ib”等级。

当系统某一部分满足一个等级,而另一部分满足另一个等级时,应具体分析系统的整体情况。例如某电气监控系统包含一台由“ia”等级关联设备供电的井下“ib”等级本质安全瓦斯探测仪,系统正常运行时的本质安全防爆等级应属于“ib”等级(即EPL Mb),按照《煤矿安全规程》要求,当井下出现瓦斯超限情况、需要停止关联设备供电并同时启动探测仪内部备用电池供电后,该系统中的本质安全瓦斯监控仪可设计达到“ia”等级(即 EPL Ma);如果一台仪表防爆标志为“ib”等级,该仪表还可以连接一台“ia” 等级的传感器(如光纤),那么该种系统设计也是允许的。

至于“ic”等级的本质安全电气系统,它类似于煤矿井下的矿用一般型电气系统,不建议在煤矿井下使用。

3.2.5 确定系统设备保护水平及适用的矿井条件(选型)

本质安全电气系统中,“ia”等级的设备对应达到EPL Ma级保护水平;“ib”等级的设备对应达到EPL Mb级保护水平。整个系统不一定在一个EPL级别。

EPL Ma级设备适用于井下“1级危险环境条件”下的采煤作业。EPL Ma级设备具有很高的固有安全等级,有两个独立的防爆保护措施或双重防爆安全系统,即使在罕见的故障条件下,EPL Ma级设备(如电话机、甲烷气体探测设备)也能连续工作。

EPL Ma级和EPL Mb级设备都适用于井下“2级危险环境条件”下的采煤作业。EPL Mb级设备具有高安全性,适用于正常的采煤工作条件。在井下瓦斯环境中,EPL Mb级设备可进行断电操作或安全处理。

3.3 确定系统采用的互连导线或电缆

3.3.1 互连导线或电缆影响系统本质安全性能

本质安全电气系统研究的互连导线或电缆指系统中本质安全电路的互连导线或电缆,是系统中本质安全电路的一部分,其电气参数、结构和布局直接影响系统的本质安全防爆性能,对系统本质安全性能的评定至关重要。系统互连导线或电缆多用于本质安全供电或本质安全信号传输,其分布电容和分布电感的储能在危险场所电缆短路或开路条件下易被释放出来,可能带来引燃危险。另外,其结构和布线也与系统或回路故障分析有关。因此,包括分布电容和分布电感在内的与本质安全性能有关的互连导线的电气参数以及计算推导的有关电气参数,系统设计师在系统描述性文件中都应进行详细规定。有时也可以通过规定具体的电缆型号、规格、长度来代替电气参数。

IEC 60079-14、IEC 60079-25将本质安全电气系统互连导线或电缆按结构性能分为A、B、C三种类型。这种分类便于进行电缆故障分析,同样也适用于矿用本质安全系统,但设计时需注意选用的电缆应符合矿用电缆的相关特殊要求。

非本质安全电路用导线或电缆须与本质安全电路用导线分开布置。

3.3.2 电缆选型、布线安装及注意事项

(1) 关于电缆选型。

需要时,系统描述文件应规定各个特定电路允许使用的多芯电缆类型。特殊情况下如果没有考虑隔离电路之间的故障,则应在系统描述文件的框图上注明。如果互连电缆使用的多芯线还含有其它本质安全电路,除非防爆检验机构另有试验认可,否则多芯线必须符合矿用A型或B型多芯电缆的要求。

(2) 关于电缆布线、安装。

本质安全电路的防爆原理要求其整体性能不能受其它能量的干扰,即使在发生电路开路、短路或接地时也不能超过电路的安全能量阈值。因此,用于本质安全电路的电缆与其它设备的电缆在机箱或机柜中必须互相隔离,安装方式也应尽可能使本质安全性能不受外界电场或磁场的干扰。

安装接线的主要依据是系统描述文件中给出的“系统安装图”(可参考 GB 3836.18图E.2)。

(3) 关于多芯电缆。

含“ia”或“ib”等级本质安全电路的多芯电缆不能含有非本质安全电路。通常还要求本质安全电路与非本质安全电路的现场接线盒或分线盒相互独立。绝对禁止将本质安全电路端子或电缆连接到非本质安全电路的端子或电缆上。

多芯电缆中没有被使用的每根芯线应对地充分绝缘,并且两端用适当的端子充分隔离,防止未使用的芯线成为电路混触的媒介。

(4) 关于接线和分线。

当本质安全系统的互连导线或电缆需要分线盒或隔离接线端子隔板对含有的本质安全电路进行分线或接线时,系统设计师应按照GB 3836.4的规定对分线盒或接线盒进行设计和选型。还应注意的是,包括本质安全设备、关联设备以及简单设备、线路接线盒或分线盒在内,本质安全系统内部所有设备的外部连接装置(如接线端子、插头和插座)应符合 GB 3836.4第6.2的规定。

不存在单纯意义上的本质安全型电缆,也不存在单纯意义上的本质安全型接线盒或分线盒,只存在符合系统本质安全电路技术要求的互连用电缆、接线盒或分线盒。

(5) 关于导体或端子材质。

用轻合金材料作导体的部位应注意预防电解腐蚀。

(6) 关于电缆标识。

应有单独的标识表明本质安全电路用电缆是本质安全电路的一部分。国际上通行的做法是用浅蓝色护套或表层标识,此时其它电路就不宜用蓝色护套或蓝色表层。为了防止混淆,也可对本质安全电路导线采取单独标识牌、将导线组合到公用的浅蓝色线槽中等措施。

(7) 关于电缆的表面温度。

本质安全防爆设备在任何状态下都不应超过设备允许的最高表面温度,并应与其绝缘等级相适应。

3.3.3 光缆和光纤传输

井下用光缆或光纤没有电信号,但由此认为光纤传输就是本质安全的观点是片面的。光也有能量,例如当光缆或光纤遭到破坏被折断时,泄漏的光能(波长范围为380 nm～10 μm)转换成热能被表面或颗粒吸收,导致温度升高,如果不加限制,就有可能点燃瓦斯或爆炸性粉尘云。

本质安全型光辐射(op is)是指在正常或规定的故障条件下,不会产生足以点燃特定危险环境爆炸混合物的可见光辐射或红外光辐射。对于悬浮在空气中的瓦斯或粉尘云,本质安全型光辐射要求电路具有可靠的限能电路,将持续时间大于1 s的连续波光功率限制在150 mW以内,辐照强度峰值限制在20 mW/mm2(表面积不大于400 mm2)以内,最高表面温度限制在150 ℃以下,否则需增加联锁装置;对于持续时间小于1 ms或1 ms～1 s之间的光脉冲,脉冲能量应分别不超过相应环境爆炸性气体的最小火花点燃能量(MIE)或10倍的最小火花点燃能量。有关光辐射设备和传输系统的保护措施可参见IEC 60079-28。

3.4 防雷电冲击及其它电冲击保护

如果辨识出雷电会对井下本质安全电路带来危险,那么最好在地面采取措施,采用浪涌抑制分流器、隔离器等将地下电路与地面电路隔离,防止雷电冲击通过管道或电缆传到地下。如果井下本质安全电路必须要增加防电冲击保护,可参考GB 3836.18附录F。

3.5 系统标志

GB3836.18第12 适用。

4 煤矿井下本质安全电气系统的参数评定

4.1 确认本质安全电气系统的主要电气防爆参数

本质安全电气系统认证和评定模式分整体检验评定认证(“已获证本安电气系统” 在获证前进行的认证)和在本质安全系统整体概念(整体原则)基础上,对“未获证的本质安全电气系统”进行的本质安全系统电气参数评定认可。

对于任何本质安全系统,无论采用哪种认证、评定方式,都应根据电气系统具体的连接关系,结合系统描述框图(参见GB 3836.18图E.1,与GB 3836.4规定的控制图不同)或其组成部分的控制图,分析并确认下列参数。

(1) 系统内的所有组成设备的基本信息:① 制造商详情;② 制造商提供的产品名称、型号规格(包括正常工作电压Un、工作电流In等);③ 认证标准;④ 防爆合格证或文件编号;⑤ 防爆标志。

应特别注意设备认证中所包含的任何特殊条件。例如防爆合格证编号的后缀“U”或“X”所代表的特定意义。

应特别注意认证用的标准。在同一个本质安全系统中,通常不能采用按照不同(不完全兼容)标准体系认证的设备,例如北美标准和 IEC 标准就不完全兼容。

系统中电气设备的本质安全防爆参数一般都会在产品铭牌上标明,或者在认证证书和产品使用说明书上给出,这些本质安全参数是评定本质安全系统安全性的主要依据。需要强调的是,这些本质安全电气防爆参数与产品正常运行时的工作参数不同,系统设计师应特别注意。

(2) 与危险场所本质安全设备有关的电气参数:① 认证的最大允许输入电压 Ui(V);② 认证的最大允许输入电流 Ii(mA);③ 认证的最大允许输入功率 Pi(W);④ 设备最大内部有效电容 Ci(μF);⑤ 设备最大内部有效电感 Li(mH);⑥ 设备最大内部有效电感与电阻比 Li/Ri (mH/Ω);⑦ 必要时,设备最小有效输入电阻Ri(Ω)也可用Li和Li/Ri值导出,该参数对实际确定Ii和系统工作性能可能有用。

(3) 与安全场所(或置于另一防爆类型如隔爆外壳内)关联设备/电路有关的电气参数:① 最高电压(交流有效值或直流)Um (V AC/DC),不同连接装置的Um值可不同,同一连接装置的交流或直流Um值也可不同,Um值是评定系统安全性的基础,应特别重视;② 认证的最大输出电压 Uo (交流峰值或直流)(V);③ 认证的最大输出电流 Io(交流峰值或直流)(mA);④ 最大输出功率 Po(W);⑤ 最大外部允许电容 Co(μF);⑥ 最大外部允许电感Lo(mH);⑦ 最大外部允许电感与电阻比 Lo/Ro (mH/Ω);⑧ 必要时,线性电源的输出电阻最小值 Ro(Ω)可由Lo和Lo/Ro值导出,该参数在判定电源输出特征和系统工作性能时可能会很有用。

(4) 与本质安全电气系统互连导线或电缆有关的本质安全电气参数:① 最大允许电缆电容 Cc(μF);② 最大允许电缆电感 Lc(mH);③ 电缆最大允许电感与电阻比 Lc/Rc(mH/Ω);④ 必要时,满足系统负载能力而允许的电缆电阻Rc (Ω),进而由此确定电缆长度,可通过系统的正常工作参数导出,虽然该参数不是本质安全评定必需的参数,但验算该参数可推知系统匹配后能否正常工作。

4.2 线性输出特征单电源组合本质安全电路系统的参数评定

根据不同电源的电路结构原理,电源输出类型可分为线性输出特性、梯形输出特性和矩形输出特性三种特征。不同特征的输出电源,其电路火花点火能力不同。GB 3836.18附录C给出了这三种电源输出特性的特征曲线图。

多数本质安全系统由具有单个独立电源的关联设备通过互连导线或电缆与现场安装的单个本质安全设备连接构成。如果这种系统的电源同时具有线性输出特征,则被看作为简单本质安全系统。

安全评定第一步,对两个独立的已获证设备的参数信息进行分析,确定系统各设备的电路特征类型及关联电气参数。系统设计师通常对设备的电路连接和内部结构不甚了解,因此需要依靠防爆合格证、说明书或控制图给出的电气数据来研究系统描述图和安装图。

当简单本质安全电气系统的特征被确认后,可按以下程序对系统内设备匹配的兼容性进行评定:

(1) 设备类别确认:I类(特殊情况如环境中还存在除瓦斯以外的气体时需另行考虑)。

(2) 确定系统防爆等级和EPL。通过研究两个独立的已获证设备的参数信息来确定系统的防爆等级或类别。系统总体防爆等级或类别“就低不就高”,即采用两个独立设备防爆等级或类别中的最低级别。允许系统中的不同部分具有不同的类别和级别,但应在系统描述文件中明确界定电路的各部分及其参数,例如系统中任一设备为“ib”等级,则整个系统就是“ib”等级。根据设计或用户需要,系统中的各部分选用相同的本质安全等级可能较为经济。图1中,若关联设备为“[Exib]I”,本质安全设备为“ExiaI”,则系统本质安全等级只能为“ExibI”,也就是说,即使本质安全等级为ExiaI的本质安全设备可以达到EPL Ma保护水平,但在该系统中也不能被看作为EPL Ma级设备,而只能作为EPL Mb级设备使用(特殊设备除外)。

(3) 确定设备温度组别。设备在使用条件或用途不同时可能有不同的温度组别,应选择和记录相关的温度组别。另外,不需要确定系统的温度组别,当关联设备置于非危险场所时不考虑温度组别。

(4) 确认环境条件。记录每台设备允许的环境温度范围并将其标注在系统描述图和安装图上。

(5) 系统安全评定准则。分析比较电源装置的输出与输入电压、电流和功率等电气参数,判定系统是否满足本质安全防爆性能,评定合格的条件(有时仅需其中一个或几个参数就能全部确定系统的安全,这时可不列无关参数):Um与设备供电电源相适应;Uo≤ Ui;Io ≤ Ii ;Po ≤ Pi;Cc ≤ Co - Ci(适用时,应考虑 Ci=∑Cim、Cc=∑Ccn,m、n为分支数);Lc ≤ Lo - Li(适用时,应考虑 Li=∑Lim、Lc=∑Lcn,m、n为分支数),或使用式Li/Ri≤Lo/Ro、Lc/Rc≤Lo/Ro判定,Li≤1%Lo时取 Lc/Rc=Lo/Ro。

另外,若电源为线性电源且 Ci≤1%Co,允许的 Lc/Rc值可使用 GB3836.18附录D的计算公式确定。

适用时,还应考虑“系统故障分析”(本文第5部分)后,针对新演变组合系统的最不利综合参数再进行评定。

(6) 检查接地、屏蔽或隔离是否符合系统安全性、防爆性能、EMC和功能性(必要时参见 IEC 61508、IEC 61511)要求。

如果这些要求全部满足,则确定这两个设备兼容匹配。记录该分析的便捷方法是绘制一个表格。以图2所示的本质安全设备与关联设备相互连接为例,给出其举例数值,见表1～4,对电源和温度变送器(为了简化分析,假设RTD与变送器一体)进行本质安全参数比较。

如果有必要,也可按GB 3836.4规定的方法,通过型式检查和/或型式试验进一步确任系统是否足够安全。

图2中的系统防爆标志为ExiaI,本质安全电气参数满足以上本质安全评定的合格条件,因而系统符合要求。

4.3 线性输出特征多电源组合电路的本质安全参数评定

如果本质安全系统含有1个以上线性电源,则应按GB 3836.18附录B规定,依照前述方法分析和评定组合后电源的影响,适用时还应考虑系统故障分析(本文第5部分)。这些方法完全适用于煤矿井下本质安全系统。

4.4 非线性和线性本质安全电路互连组合的本质安全参数评定

如果本质安全系统含有1个以上电源,并且这些电源中一个或多个是非线性的,则不能使用GB 3836.18附录B介绍的评定方法。对于这种本质安全系统,GB 3836.18附录C对如何分析含有1个非线性电源的组合系统做了说明,该内容来源于德国物理技术研究院报告——PTB-ThEx-10e。其中对于线性特性、梯形特性和矩形特性等特征电源电路的分析说明,以及关于电路电压叠加或电流叠加及其串、并联的原理分析均完全适用于煤矿井下本质安全设备;多电源本质安全电路的互连原理也适用于煤矿井下本质安全设备,但是GB 3836.18附录C中缺少I类电源特性极限曲线图,其中IIC、IIB类的电源特性极限曲线图均不适用于煤矿。

在此提出两种可行的替代方法。一种是采用GB 3836.18附录C中IIB类电源特性极限曲线图替代。原理是基于煤矿瓦斯环境I类电气设备的本质安全火花实验装置最小点燃能量(525 μJ)远高于地面用IIB类设备代表性气体的火花实验装置最小点燃能量(160 μJ)。这种替代本身已具有足够的安全系数,因此在使用 GB 3836.18附录C中IIB类电源特性极限曲线替代I类电源分析时,要去掉IIB曲线原有的1.5倍安全系数。另一种替代方法也是最根本的方法,即依据 GB 3836.4 进行火花试验来最终判定。

一般情况下,矩形输出特性的电源很难做到Exia等级。

4.5 FISCO系统本质安全参数评定

对于FISCO系统,其本质安全电气系统已预先确定,因此只需符合GB 3836.19即可。而FNICO系统类似于煤矿井下的矿用一般型,不建议在煤矿井下使用。

5 系统故障分析

5.1 系统设备故障分析

如果系统含有本身不符合GB 3836.4的设备,则应将系统作为一个整体按GB 3836.4进行分析或试验。除了应考虑设备内部故障外,还应考虑现场接线故障。

普遍认为对整体系统施加故障没有对设备各个部分施加故障严格。尽管如此,用该方法仍认为能达到可接受的安全等级。

如果需要的所有信息都具备,即使使用了符合GB 3836.4的已获证设备,也允许在进行故障分析时再施加计入整体系统的故障。更常用的方法是对单独分析过的设备或试验过的设备的输入、输出特征值进行直接比较。如果系统中仅有按照GB 3836.4进行单独分析的设备或试验的设备,则只需证明系统内所有设备互相兼容即可。设备内部的故障已经考虑,不需要进一步考虑。如果系统含单一电源,则电源的输出参数也已考虑了外部互连电缆的开路、短路和接地,也不需要再进一步考虑这些故障。

5.2 系统互连电缆故障分析

矿用A型电缆、B型电缆:不考虑电路之间的故障。

矿用C型电缆:考虑包括最不利的故障组合条件下导体之间同时2处电路短路和多达4处导体开路。如果电缆内包含的每个本质安全电路的安全系数达到标准要求的安全系数的4倍,则可不必考虑故障。多芯电缆内,在故障情况下所有电路的本质安全等级应取级别最低的等级。

若系统互连电缆中还存在接线、分线或插接耦合等情况,则故障分析时还应考虑3.3.2节中第(4)部分。

6 国内外本质安全技术的现状及发展

虽然我国目前还没有针对井下的本质安全电气系统标准,但“井上”和“井下”本质安全电气系统的基本原理和基本思想没有差异,熟悉本质安全技术的专家都知道二者完全可以通用,新版的国际标准也体现了该思想。目前,我国在用煤矿本质安全产品多采用系统回路整体检验认证的模式,但大多数缺少符合GB 3836.4要求的控制图,系统描述文件不够齐全,带有系统安装图的更少,证书或铭牌上的本质安全参数也普遍标注不全,这些现象都是造成当前甚至今后一个时期井下本质安全难以检查和再确认的主要原因。另外,目前国内几乎没有EPL Ma级的矿用设备、行业系统规划不足、新技术难以渗入等也是导致目前井下安全水平低下的原因。

与隔爆、增安等防爆类型不同,煤矿井下爆炸性环境本质安全电气系统的设计与评定一旦完成,在后续的市场环节和使用过程便很难再发现其隐患。针对该情况,制造商的责任固然很重大,而发证机构责任尤重。由于本质安全电路允许存在火花开关,一旦本质安全隐患的确存在而技术或管理机构又“疏”于发现,后果不堪设想。因此,希望相关各界高度重视。

目前,国内和国际上的本质安全新技术正在不断创新发展,西安科技大学、中国矿业大学和南阳防爆电气研究所等单位近年来在本质安全电路电弧放电及非爆炸方法评定方面已有很多成果;国际上,德国根据自己的研究成果和专利提出了针对本质安全防爆技术的最新提案“POWER-i”,其原理是利用持续电子控制技术获得本质安全允许能量的大幅提升,旨在打破现行本质安全标准对本质安全电气参数的传统限制,该项技术必将开辟本质安全防爆应用的崭新局面。我国相关防爆技术机构目前在积极开展包括矿用本质安全电气系统研究的同时,也正在积极关注并实际参与国际最新本质安全技术的研究。电气防爆技术作为爆炸性环境中安全生产事业的重要装备的基础保障,其本身就是一项系统性工程,而实现我国本质安全电气防爆安全技术的跨跃式发展还需相关各界不拘一格实质性地协同配合。

煤矿设计及技术发展 篇2

一、现代车身设计技术

1.计算机辅助造型技术

计算机辅助造型——CAS是现代应用于车身设计中的一项新技术。CAS技术和传统的仿形法相比有以下一些特色和优势：

(1)在减小劳动强度的同时，也省去了制作比例模型的环节，更加缩短了造型周期;对于一个完整的轿车车身， CAS技术可以使车身内部三维可加工数字模型的制作任务在20~30个工作日内完成。

(2)摆脱了三坐标测量结果以及手工模型制造所产生的影响，提高了数据的准确性，并且为提高最终模型的准确性打下了良好的基础。

(3) CAS阶段生成的数据可以为后续工程提供数字模型。

2.空气动力学模拟

在新式汽车开发过程当中，假如采用风洞实验这个传统的研究方法，那么就必须准备实车或者模型，这样一来不仅使得费用高，而且周期很长;不同状态下的三维流场的具体情况在试验过程中也很难观察的到，这样就使试验研究受到很大的限制。如果运用流体动力学模拟计算，则不需要实车或者模型，这样一来就节省了大量的测试成本;可以在开发的初始阶段预测;并且可以随时对设计方案进行修改，设计部门就可以参考得到的这些三维流场的详细信息。空气动力学模拟的应用大多在轿车的造型设计方面，它主要强调轿车整体的流线型以及完美的空气动力性，最大限度的减少空气阻力和空气升力，从而提高了轿车运行过程中的经济性和操纵的稳定性 。

3.虚拟现实技术

虚拟现实技术就是一种利用多媒体将信息进行可视化呈现在用户的面前，让用户有一种身临其境的感觉的这样一种技术。它是目前主要的一些国际汽车制造商和设计公司用来展示自己实力和辅助设计的手段。虚拟现实技术除应用在造型设计中，还在汽车设计及其他领域中得到了广泛应用。运用虚拟现实技术，设计人员突破了传统的束缚，可以更加充分的发挥自己的创造潜能，而不再仅仅局限于固定的油泥模型。并且能够在自己的设计过程中融入更多的艺术性和实用性的因素，从而使得设计出来的车子外观和功能可以实现有机的结合和统一。

4.模块化设计技术

模块化设计是一种创新的思维，同时它也是绿色设计的方法之一。在模块化的设计过程当中，模块之间的联接是固定的.，而在装配的时候也是以模块为基础，在它上面集成了很多零件，并实现按功能把整个车分成几大模块。这样的话即使零件变化模块也不会变。在实际过程中模块间的联系要尽可能简单。简单的说，模块化设计可以分为两个阶段，第一阶段是产品开发过程的系列化;第二阶段是对一个产品单独进行模块化设计，这样一个过程，需要根据用户的特殊要求对这些模块进行选择和组合 。运用模块化思想，变形车的制造可以通过在相同的模块上装配不同的零件，再利用这些不同的模块装配而成，从而可以满足不同人群的个性化需求。相反的，按照传统的思想设计汽车的时候，都是喷完油漆后的白车身排着长长的队伍运到总装线上;其他的零部件都是一件一件的装到车上，这样不仅使得流水线弄得很长，占了很多面积，而且还会容易使工人装错地方，造成不可预知的后果。

5.数字样机技术

数字样机技术在提高汽车产品质量和开发速度方面有着非常重要的作用，可以说是目前汽车产品开发的主流技术。数字样机技术又叫做DMU 技术，从宏观的角度上看，是一套在并行工程上的开发技术。产品的一些装配环节以及相关的各种各样因素在产品的设计阶段就已经被充分的考虑。装配时的复杂性可以通过在满足产品的性能和功能的前提下优化零部件的装配结构来进行降低。从微观的角度看，它是一项组合了一系列特殊模块的实用高新技术，如运动干涉分析，结构优化，浏览和拆装仿真分析工具等模块 。运用了DMU 技术后，可以在设计的初始阶段，发现一些潜在的设计质量问题，从而优化结构，为机构开始阶段的可制造性、中间的可装配性以及后期的可维修性提供非常强大的技术手段。这样不仅提高了开发汽车产品的速度，也提高了产品的质量。DMU技术在产品开发过程当中的应用主要可以体现在以下几个方面：

(1)白车身焊接过程中的模拟。包括焊点分布、焊接顺序、焊枪运动空间范围等。

(2)车门玻璃装配模拟。车门的焊接和玻璃总成是一些空间曲面，在可靠度不高的情况下仅仅只靠几个断面来分析验证装配的可行性是非常困难的。然而，具有动态仿真功能的DMU可以在低成本的情况下直观地仿真整个装配的过程，从而也避免了设计阶段潜在的隐患。

(3)运动干涉分析。

6.人机工程技术

煤矿设计及技术发展 篇3

关键词：煤矿水害 防治技术 现状 发展趋势

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0058-01

在我国的煤矿企业开采煤矿的过程中，煤矿水害一直是制约我国煤矿企业发展的重要原因之一。如果在煤矿开采的过程中发生了水害事故，不仅会让煤矿企业的生产蒙受一定的损失，更严重的是会造成一定的人员伤亡，这对煤矿企业而言是重大打击，甚至会让煤矿企业倒闭。而且在水害事故发生后，很多煤矿泡在水中也会造成无法开采的后果，更加加剧了我国煤矿企业受到的损失。在这样的情况下，近几十年中我国的科研人员一直在对如何防止煤矿水害进行研究，目前为止，对于减少和避免水害事故，减少水害发生时的涌水量，采出水害发生后的压煤量方面已经取得了重大进展。并且由于现代科技的发展以及各种新型手段的应用，我国科研人员相信还会有更好的方法改进防治水害的方法。因此，对煤矿水害防治技术的发展趋势研究对于我国煤矿企业的发展，对于我国经济可持续化发展十分有帮助。

1 煤矿水害防治技术的现状以及所使用的防治技术

1.1 煤矿水害防治的现状

我国煤矿水害防治工作开展得较早，在20世纪50年代就已经展开，但是由于历史条件的原因以及一些其他的原因，我国的煤矿水害防治技术一直停留在初级阶段。在这样的情况下，虽然在20世纪60年代和70年代后我国对于煤矿水害的防治技术也在一直进行研究，但是总体进展不高。而且在进入20世纪80年代后，我国的煤矿企业在进行煤矿开采时事故频发，在这样十分严重的水害状况以及严酷的事实情况下，我国的科研人员开始清楚地认识到加强煤矿水害防治的研究工作已经迫在眉睫。因此在这样的共识下，我国对于煤矿水害防治研究工作投入了大量的人力，财力和物力，在这样的情况下也就研究出了许多防止煤矿水害的新方法，也出现了许多新技术。进入到了21世纪后，我国的各种煤矿水害防治技术已经取得了长足的发展，为我国的煤矿企业发展作出了巨大的贡献。但是由于我国的经济高速发展，目前所使用的这些水害防治方法在实际的应用中也稍显不足。因此就需要对煤矿水害的防治技术进行更加深入的研究。

1.2 我国目前所使用的煤矿水害防治技术

通过我国过去几十年的不断研究，目前所使用的煤矿水害防治技术主要有带压开采，疏干降压，灌浆堵水的方法，而且在探测上也使用了三维数字地震探测法。

（1）带压开采。在带压开采方面，我国主要是引入了匈牙利的安全系数概念以及隔水质量的概念，让我过的带压开采技术显得系统化以及理论化，从而能够较好地使用带压开采的方法。

（2）疏干降压法。在疏干降压法的方面，主要是指在煤层的顶部或者是在煤层中含有较多水分的地方进行疏干。通过疏干可以让煤层中的含水量降低到安全的标准，并且在疏干后也可以有效地避免地下水在水压过大时突然进入矿井。而且进行疏干后也可以十分有效的将井下工作环境进行改善，让采矿的效率得到巨大提高。因此疏干降压法是一种极其有效的煤矿水害的防治方法，但是疏干降压法的成本过高，而且在一些较难发现含水量的煤层中疏干降压法无法取得很好的效果。

（3）灌浆注水法。灌浆堵水法主要是使用一些结构紧密的材料将矿井中会涌入地下水的区域堵上，从而保证了地下水不会涌入到矿井中，这种方法较为简单，而且成本也比较低。我国在灌浆注水法方面的水平较高，尤其是在对巷道以及突水点进行注堵方面的能力在世界上排名靠前。目前我国在使用灌浆堵水法进行煤矿水害的防治时，一般所使用的材料是混凝土以及化学浆等材料，这些材料可以很好的堵住地下水的进入。

（4）三维数字地震勘探。在地震的勘探方面，我国主要是引进了德国或是加拿大的三维数字地震勘探仪器，通过这些仪器可以很好的对地震发生的区域进行勘探，从而能够避免在煤矿挖掘的过程中由于地震让地下土层情况的改变而涌出地下水的情况。但是在使用三维数字地震勘探时需要注意的是如果在不同地形和有黄土覆盖的区域应该注意到这些影响。

2 我国煤矿水害防治技术的发展趋势

从我国几十年来对于煤矿水害的防治研究的发展来看，近几十年来我国的研究人员主要是对不同水文情况以及不同地形的煤矿开采中防治水害方面取得了很大进展。但是在目前我国所使用的一些防治煤矿水害的方法上来看，这些方法还较为传统，因此在将来需要使用一些计算机技术来对煤矿水害的防治工作进行研究，并且卫星遥感技术，一些新仪器也应该用在煤矿水害的防治工作中。而且以往的煤矿水害防治研究基本是停留在表面的，未来的煤矿水害防治工作需要对煤矿水害的发生机理进行研究，从而在根本上杜绝煤矿水害的发生。

3 结语

煤矿工业对于我国的经济发展的重要性不言而喻，因此在煤矿开采过程中的水害防治工作就显得异常重要，在我国过去的几十年中已经对煤矿水害的防治工作取得了重大进展，但是未来的科技发展趋势趋向信息化，科技化，因此未来的煤矿水害防治工作就需要使用计算机以及其他的一些新技术，并且要对煤矿水害发生的根本原因进行研究。

参考文献

[1] 范涛，李文刚，王鹏，等.瞬变电磁拟MT深度反演方法精细解释煤矿岩层富水性研究[J].煤炭学报，2013，38（z1）：129-135.

[2] 高志.近水平千米定向钻机在煤矿水害治理方面的技术应用[C]//2011’（第二届）全国煤矿机械与救援装备高层论坛暨新产品技术交流会论文集.2011：321-323.

[3] 李贵炳，黄坤福.隧道超前地震预报技术在煤矿水害预报中的应用探讨[J].矿业安全与环保，2009，36（6）：88-90.

[4] 许江涛，林刘军，文广超，等.基于SuperMap的煤矿水害防治辅助决策系统[J].山西建筑，2013，39（21）：211-212.

煤矿开采技术的发展及问题 篇4

关键词：煤矿开采技术,发展,问题

0 引言

我国煤矿开采工作效率低, 技术比较落后。在煤矿开采过程中没有可靠的地质保障系统, 导致煤矿开采过程中效率不高。为此, 必须要使用现有的高科技技术, 对其进行的精确的地质分析和探测, 才能够满足其发展的需求, 提高开采的效率, 发挥出综采的最大开发潜能。本文通过简单的论述, 对其发展和存在的问题进行分析, 并针对性的提出相应的解决措施, 以此促进煤矿产业的进步发展。

1 煤矿开采技术的发展

在大规模开采煤炭过程中, 已证明了在煤炭开发过程中对环境造成了一定程度的污染和破坏, 对人类生存的自然环境, 也造成非常大的影响。煤矿开采工作对环境造成的危害不仅存在于水资源方面, 还有大量土地资源也被破坏。在煤矿开采时, 会产生出大量的二氧化碳, 而二氧化碳则是引发温室效应、全球变暖的“元凶”。煤矿开采过程中, 对各类资源及环境造成的危害, 致使其发展在一定程度上受到了限制, 正是因为这种限制促使人们确立了煤矿开采技术今后的发展方向。在煤矿开采的同时, 把保护环境放在首位, 进行开采煤矿时, 应对原有的粗放型煤矿开采技术进行完善和创新, 要重点关注开采技术。从环保的角度分析, 新的煤矿开采技术既可以提高工作效率又可以不对环境进行破坏, 促使煤矿开采技术走向可持续发展的道路, 这就要求煤矿开采技术要以可持续发展为发展方向和目标。煤矿开采技术的创新, 能够使煤矿开采在显著提高工作水平的同时, 不会对环境造成巨大损害, 煤矿开采产业的发展趋势会是一条可持续的科学发展道路。因此, 要想完成煤矿开采产业科学发展的顺利转变, 则需要煤矿开采技术以科学发展为中心目标。

2 媒矿开采技术的发展难点

2.1 煤矿开采技术应用层次有待深化

煤矿开采技术的发展行业的信息化基础薄弱, 应用水平较低, 尤其是在煤矿开采技术的应用和人才基础两个方面存在着较大的不足。开采技术的信息化主要集中在比较初级的层面, 信息整合度较低, 没有最大限度发挥信息化的潜能。煤矿开采技术作为我国煤矿的主要产业, 从煤矿开采到运输都离不开专业的信息系统, 煤矿开采技术的发展升级更是需要信息化。现在市场需求已升级, 煤矿开采技术发展规模不断扩大, 原来的人工技术管理等不再适应当前的煤矿开采技术的发展, 现代化的信息化生产计划与过程控制己经不可缺少, 这些已成为制约煤矿开采技术发展的因素。

2.2 煤矿开采技术专业人才匮乏, 创新能力较弱

煤矿开采产业内部缺乏专业的技术人才, 煤矿开采技术跟不上, 忽视产品设计开发, 以致形成了煤矿开采产业缺乏技术, 应用比较单一, 无法使煤矿开采技术全面发展。此外, 绝大多数煤矿开采企业不重视技术推广, 仍然依靠传统技术应用, 不愿意投人精力推动煤矿开采技术的发展。因此, 煤矿开采技术发展缺乏技术的应用氛围。

2.3 煤矿开采技术发展的政策环境差

煤矿开采技术发展没有与之相配套的政策环境, 煤矿开采技术发展需要政府政策支持, 这样能够很好推广煤矿开采技术的发展。若政府制定政策偏向于煤矿开采技术, 这样能够带动煤矿开采技术的发展。另一方面由于我国没有制定推广煤矿开采技术的优惠政策, 不能够吸引更多的煤矿开采企业的需求, 企业不愿意投人更多的开采技术成本, 都采用比较传统的开采技术, 若政府能够制定优惠煤矿开采技术政策, 这样能够很好推广煤矿开采技术。

3 媒矿开采技术的发展存在的问题及解决办法

煤矿开采工作的重点就是煤矿开采技术, 它是测量煤矿开采是否合理的重要依据, 随着人们对煤矿产业不断增加的需求量, 过去的煤矿开采技术已经不能满足于现代煤矿开采工作的需求, 在煤矿开采的实际过程中就会存在很多问题。

3.1 破坏水资源规律

在煤矿开采的过程中, 煤矿开采技术的使用会对水资源造成一定程度的破坏, 在煤矿开采过程中使用的长壁采煤法会对岩层和地表带来一定的破坏, 更会严重破坏水资源规律, 这是煤矿开采过程中存在的很严重的问题。为此, 为了能够解决类似的问题发生, 我们必须在进行煤矿开采之前, 及时的了解和分析地质的规律和发生水破坏的内在规律, 这些对于选用煤矿开采技术来说, 都发挥着非常重要的意义和作用。必须经过细致研究和分析之后, 再选择相应的煤矿开采技术方法, 并充分利用新的理论方法、开采顺序以及开采方法。

3.2 瓦斯处理技术有待完善

煤矿开采过程中, 除了对水规律造成严重的破坏以外, 同时瓦斯排放在煤矿开采的工程中也是很严重的污染源。瓦斯技术在煤矿开采的过程中是不可或缺的技术之一, 所以在煤矿开采时, 对湿室效应的影响较大, 同时还对煤矿中的臭气层造成了一定程度的破坏, 这给煤矿开采工作带来很多安全问题。过去我国中小型煤矿企业经常发生瓦斯爆炸现象, 这给煤矿开采工作人员带来严重的安全问题, 在煤矿开采中成为最主要的安全隐患。我国多数企业都采用瓦斯抽放技术, 以减少瓦斯带来的伤害, 可是实际上在煤矿开采过程中并没有达到预期的效果, 分析得出主要是和抽放瓦斯的设施技术以及工艺有很大程度的关系, 特别是瓦斯抽放过程中, 不能及时有效地掌握瓦斯的运动规律和情况。

为了解决瓦斯技术中出现的问题, 工作人员在进行煤矿开采时, 应做好瓦斯抽放工作。现如今, 虽然大部分煤矿企业在进行瓦斯抽放工作, 但事实上却没有取得良好的效果。主要还是与抽放瓦斯的设备、抽放技术和工艺有很大的关系, 尤其是在进行瓦斯抽放过程中, 对瓦斯运动的规律和情况不能够及时的进行科学有效的分析和认识, 这样就成为了瓦斯不能够及时抽放的重要因素之一。因此, 想要更好的降低瓦斯带来的安全隐患, 在实际工作中, 我们一定要选择科学合理的瓦斯抽放技术, 及时的了解瓦斯移动和运行的情况, 然后采用相应的方法, 如果瓦斯运动相对密集可以使用, 大孔径、长距离抽放技术的应用, 只有在煤矿开采过程中, 将相对高纯度的瓦斯及时的抽放出来, 这样才会从一定程度上, 大大降低了其带来的安全隐患和对环境的污染。

4 结语

在煤矿的开采工作中, 首先要做的是依照社会的发展趋势, 确保社会效益与经济效益的双赢。针对煤矿开采技术应用中出现的问题, 制定出相应的解决方法, 促进煤矿开采技术的发展, 从而推动整个煤矿产业的发展。应针对煤矿开采技术应用中出现的问题, 制定出相应的解决方法, 促进煤矿开采技术的发展, 从而推动整个煤矿产业的发展。当今煤矿开采技术的发展方向应该是围绕高科技技术应用和保护环境两个方面, 一定要坚持可持续发展的路线, 来进行的煤矿开采技术的应用, 在这一过程中, 还需要相关的煤矿工作者在实践工作中不断地完善和创新, 为煤矿开采技术的创新多提宝贵意见, 为煤矿事业发展做出贡献。

参考文献

煤矿设计及技术发展 篇5

【关键词】煤矿；开采技术；发展

一、我国煤矿开采技术的现状概述

由于经济和科学技术发展水平的不均衡，煤矿开采技术出现机械化、半机械化以及手工生产的多种技术结构。目前我国的煤矿开采技术正处在多元化的发展层次结构和体系之中。我国煤矿开采技术发展至今呈现了一些比较成熟的技术等各种大型综合开采技术水平都突飞猛进，为煤矿开采提供了技术保障。

1.1采场围岩控制技术

在长壁工作面开采技术的引领下，目前采场围岩控制技术已经成为众多技术中的核心，也是常用的采煤技术。此项技术的研究人员为采场顶板结构理论、采场顶板运动参数、采场支承压力分布规律等理论的推陈出新做出了巨大贡献。这些进步的理论运用到实际的技术上，使得采场围岩控制技术在原来的基础上有了新的突破，起到减少生产事故，提升产煤效率的良好作用。

实际运用中，针对急倾斜、不稳定地质构造、复杂的高深采场等各种地质煤层及开采条件，进行科学分析；研究坚硬顶板与破碎顶板条件下，应用高技术低成本岩层控制技术和放顶煤开采岩层与支架围岩的相互作用机理；研究放顶煤开采力学模型、围岩应力、顶煤破碎机理和支架、顶煤、直接顶、基本顶之间的相互作用关系；研究坚硬顶板与破碎顶板等低劣条件下，支护质量与顶板动态监测技术、冲击地压的预测和防治技术等科学合理的岩层控制技术，最终确保采煤过程的安全、高产和经济。

1.2深矿井开采技术

我国的深矿井开采指埋藏在距离地表深度800m到1200m之间的煤层勘探。这些煤层有自身的五大特点：原岩应力大、岩体塑性大、矿山压力剧烈、地温高和矿井瓦斯大。因此对于煤层开采的矿压控制、围岩控制、瓦斯和热害治理、冲击地压防治以及巷道布置、深井通风等技术要求非常严格。基于上述因素的考虑，深矿井开采过程中采用深矿井开采热害治理技术、深矿井巷道快速掘进和支护技术、深矿井冲击地压防治技术、深矿井系统监测控制技术、深矿井高效开采配套技术等，来达到理想的开采效果。

1.3“三下一上”矿井采煤技术

所谓“三下一上”矿井采煤技术就是指在铁路下、建筑物下、水体下和承压水体上开采煤炭，且不破坏原本地貌的技术。我国“三下一上”采煤技术起始于50年代后期，之后发展迅猛。目前我国主要矿区，如开滦、抚顺、淄博等都采用了大量的“三下一上”矿井采煤技术，极大地提高了煤炭的开采量。建筑物下开采是指那些不适合搬迁的城镇、工厂、居民区、村庄等所压煤层的开采，并且做到井筒矿柱的回收，达到即开采出煤炭，又保护好地面建筑物的目的。铁路下开采指铁路干线与支线下所压煤层的开采，同时采用留下矿柱的方法来保护铁路。水体下开采包括地面水体下和地下水体下的开采。水体下开采的实质是如何确定防水和防砂矿柱的高度，此上限到地面的垂高，就是安全开采深度。承压水体上开采指可采煤层以下的承压水体上的煤层开采。

如今可通过计算机的建模分析，来寻找开采岩层运动和地表沉陷的规律；预测满足地表、建筑物和地下水保护所需要的精确开采系统和运行参数；研究水体下开采设计、工艺参数和智能装备，发展煤矿水源保护开采技术、煤矿充填减沉开采技术、煤炭瓦斯综合共采技术等沉降控制理论和关键技术，最终达到产煤总量、经济效益、环境保护和人员安全都兼顾的良好效果。

1.4浅埋煤、硬顶板、硬煤层开采技术

浅埋煤、硬顶板、硬煤层开采技术是一项集成综合技术，它的作用是以简易操作、高效可靠为目的，来提高采煤机械化智能化水平，最终一次作业增加单位面积的煤炭产量。此项集成综合技术包含以下六个方面：

（1）硬顶板控制技术，用于控制埋深浅、地压小的硬厚顶板；

（2）硬厚顶煤控制技术，用于开发埋深浅、支撑压力小硬质顶煤；

（3）顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术，用于破碎顶煤和控制顶板；

（4）缓倾斜薄煤层长壁开采技术，用于开发体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤及刨煤机、刨煤机综采的液压支架；

（5）缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采技术，用于加强完善支架结构及强度，提高支架的可靠性；

（6）高产高效综采设备保障技术，用于监控支架/围岩系统和采运设备，完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系统，监测诊断乳化液泵站及液压系统的运行状态，监测油/磨屑、温度、电信号、带式输送机和刮板输送机。

二、我国煤矿开采技术的发展趋势

我国煤矿开采技术的总体趋势是朝集成化、系统化和智能化综合一体化技术发展。集成化是指采矿技术所需要的装置设备尽可能地将相关组建集中在一起，减小设备占地面积形，提高可修护性能以及方便操作；系统化就是采用统一的通信方式，对采煤过程所涉及的机械装置、电路设施等进行分类，使其集中起来有系统地展示在操作人员面前，并且需要友好的人机界面，方便简单操作，其目的是精简采煤工艺流程、提高整体系统运作的能力和时效性；智能化指的是能够通过计算机模拟采矿工艺流程，智能的预先给出在此工艺下开采煤矿的模拟效果，有利于技术人员合理的调整系统运行参数和校正各个设备装置，同时也可以实时监控采煤过程的开采层次、巷道布置情况、设备参数等，达到实时动态的反馈校正的控制效果，最终充分发挥采煤工作面装备性能，提高单位时间和面积的煤炭产量。

今后煤矿开采更愿意利用矿井集约化开拓布置技术、短壁开采技术、薄煤层开采技术、综合自动化煤矿开采技术等一些新兴技术。因为这些新技术能够大量减少各种设备的占地面积，提高设备的使用效率，优化生产工艺流程，同时也降低生产成本和管理负担，并且朝着可持续发展、低碳经济和保护环境的方面迈进。

三、结语

随着煤矿开采技术的不断革新，采煤技术运用各种先进的设备和装置，整体呈现多元化的格局，未来必将走向集成化、系统化和智能化相结合的综合一体化道路。

参考文献

[1]秦刚. 煤矿开采技术方法的发展趋势研究[J]. 民营科技，2012，（5）.

试论煤矿采矿技术及发展趋势 篇6

1 我国煤矿采矿技术的应用发展现状

从整体上看, 我国当前的煤矿采矿技术已经实现了很大的改进, 采矿工艺与采矿技术体系日趋完善, 加大高产高效采矿技术的应用, 构建多层次的采矿技术体系是当前煤矿技术发展的主要任务。

目前, 常用的煤矿采矿技术主要有:空场采矿技术、崩落采矿技术和充填采矿技术等。

1.1 空场采矿技术

由于很多煤矿具有地下深孔、大孔、大采场、空场以及阶段性出矿的特征, 因此在煤矿开采过程中空场采矿技术的应用几率比较高, 该技术能够有效提高煤矿企业的工作效率和采矿效益, 采矿成本也能够得到有效的控制, 有助于煤矿企业高效率、高效益目标的实现, 值得在相关煤矿企业大力推广与应用。目前, 空场采矿技术主要包括阶段矿房法、全面采矿法、房柱法与留矿法等。

1.2 崩落采矿技术

崩落采矿技术是以崩落围岩来实现地压管理的采矿技术, 也就是, 随着崩落矿石, 强制或自然崩落围岩填充采空场, 已达到控制和管理地压的目的。该技术目前主要包括:分层崩落法、单层崩落法、阶段崩落法和分段崩落法, 在我国当前的煤矿采矿实践中的应用非常广泛, 采矿产量在地下采矿总量中所占的比重约35%, 并呈现出不断增长的趋势。

1.3 充填采矿技术

中国的煤矿数量众多, 各种充填技术的应用与开发也比较广泛, 近年来的研究、开发与推广更是取得了很大的成就。我国的充填采矿技术分别经历了废石干式充填、分级尾砂水力充填、碎石水力充填、混凝土胶结充填、磨砂胶结充填、天然砂充填、废石胶结充填、全尾砂胶结充填、赤泥胶结充填和膏体充填的发展演进过程。

1.4 其他技术

由于很多煤矿受地质环境与采矿环境等多种因素的影响, 因此衍生出了很多适用于特殊环境的采矿技术, 例如, 露天煤矿技术、水源热泵技术、深部全煤巷道锚网耦合支护技术、低透气性煤层群开采技术和煤岩混穿混爆技术等。

2 煤矿采矿技术的未来发展趋势

2.1 深井技术的应用和发展将得到进一步加强

随着我国煤矿浅部易采资源的进一步减少, 煤矿采矿必然会进一步向深部发展, 但由于煤矿深部资源的埋藏较深、岩温较高, 地压相对较大, 因此在煤矿开采中会面临更多的难题。例如, 深井采矿对地下排水、煤炭提升、结构支护、通风条件等都提出了严峻的挑战, 对机械设备和采矿工艺的适应性等诸多方面的要求更加严格, 只有加大深井技术的开发力度, 提高采掘技术的适应性, 改善采矿机械设备的综合性能, 大力发展高效、安全与低能耗技术, 才能挖掘出越来越多的深井煤炭资源。

2.2 采煤技术的智能化

21 世纪是知识经济的时代, 而智能化、数字化是其主要特征, 随着以计算机为代表的现代技术的快速发展, 各种信息技术、定位技术、通讯技术和自动化技术在煤矿采矿业得到了更加广泛的应用, 促进了传统煤矿采矿业生产工艺和组织管理的创新与发展。遥控采矿、无人工作面甚至无人矿井等智能化的采矿技术已经逐渐成为现实。此外, 智能化采矿的推广与应用, 不仅仅是采矿新技术的应用, 还涉及大量智能化设备的开发和大量配套技术的研究, 目前已经在美国、加拿大、澳大利亚等国家奠定了良好的基础, 虽然我国的智能化采矿技术还处于起步阶段, 但在未来必然会得到大力的推广与应用。智能化采矿技术主要包括数字化矿山技术, 采矿设备的智能控制与控制技术, 露天和地下矿通讯、定位与导航、信息快速处理及过程监控技术等。

2.3 采煤技术的生态化

在煤矿资源的开采过程中, 经常造成大量的水污染、气体污染和固体废弃物污染, 地下采空区还容易引发地面塌陷等地质灾害, 严重时甚至会给整个自然生态环境带来毁灭性打击, 对人们的社会经济生活造成很多不利的影响。因此, 如何实现采煤技术的生态化已经成为一项十分紧迫而又重要的任务, 需要在开发采矿技术时对矿上环境给予更多的保护, 在提高煤矿生产效率和经济效益的同时, 降低废弃物的排放量, 使煤矿采矿技术向着无废料、无污染、可持续发展的方向发展, 更好地满足煤矿企业的个性化需求。

3 结语

伴随着社会经济的发展和科学技术的进步, 煤矿采矿技术也在不断发展和创新, 煤矿企业在应用采矿技术时, 一定要结合煤矿的地质环境和开采工作的实际, 加大新技术引进与创新的力度, 提高煤矿采矿的安全化、生态化和智能化水平, 在解决更多采矿难题的同时, 进一步挖掘煤矿企业的经济效益和社会效益, 为我国当前的社会主义现代化建设做出更大的贡献。

摘要：随着能源危机的出现和人们环保意识的增强, 现有的煤矿采矿技术已经相对滞后, 未来的煤矿采矿技术将越来越趋向生态化、智能化、安全化。本文在对我国煤矿采矿技术应用现状进行分析的基础上, 探讨了煤矿采矿技术的未来发展趋势。

关键词：煤矿,采矿技术,现状,生态化,智能化

参考文献

[1]何俊胜.煤矿采矿新技术应用探究[J].科技与企业, 2012 (14) .

[2]侯引莲.煤矿采矿的技术和开采方法研究[J].中国科技博览, 2012 (30) .

[3]苏瑞锋.探析我国的煤矿采矿技术[J].内蒙古煤炭经济, 2012 (10) .

浅谈煤矿巷道掘进技术现状及发展 篇7

1 我国巷道掘进的几种方式

我国煤矿巷道掘进的方式主要有3种: (1) 采取综合机械化掘进的方式。 (2) 采取多巷掘进、交叉换位施工的方式, 是连续采煤机与锚杆钻车配套的作业线方式。 (3) 一种正处于实验阶段的掘锚一体化掘进。

1.1 综合机械化掘进

所谓的煤巷综合机械化掘进方式是指由可伸缩带式输送机、悬臂式掘进机、转载机、通风除尘设备及供电系统、单体锚杆钻机等设备组成。其中的悬臂式掘进机是其掘进的关键设备, 掘进工效和掘进进尺主要取决于掘进机的性能。

1.2 连续采煤机煤矿大断面巷道高效快速掘进

作为一种综合机械化掘进设备———连续采煤机, 其在采割大宽度煤层时具有非常明显的优势, 能够将采落煤、装煤和运输煤结合为一体。目前此种设备约60多套台已分布于我国多个矿区在使用中, 很好地服务于煤矿大断面巷道的快速掘进。

从工作面运输方式分类, 连续采煤机掘进工作面设备配置分为两种:

第一种, 采取间断式运输方式:以给料破碎机、锚杆钻车、连续采煤机、铲车及胶带输送机、运煤车或梭车等为工作面的配置。

第二种, 采取连续式运输方式:工作面的配置主要为锚杆钻车、连续采煤机、铲车及胶带输送机、运煤车或梭车。在煤矿大断面巷道的快速掘进时, 连续式采煤机所采用的交叉换位的方式与锚杆钻车相互配合作业。连续式采煤机在掘进开采运输巷道的时候, 锚杆钻车在同一时间正在回风巷道进行锚杆的支护作业, 与锚杆钻车交换位置当连续采煤机完成一个煤矿巷道的掘进循环时, 如此交替循环作业下去能够快速有效的提高掘进的效率。

2 煤矿巷道掘进的影响因素

由于煤矿巷道掘进是庞大的复杂的一个系统性工程, 所以能够影响煤矿巷道掘进正常工作因素是比较多的, 主要包括人 (施工者和管理者) 、物 (施工机械设备) 、环境 (生产技术技术及施工工作地点) 安全因素三个方面。三者之间联系密切, 互相扶助, 缺一不可。下面就这些影响因素逐一做简明扼要地剖析。

2.1 人 (施工者和管理者) 的因素

2.1.1 施工者和管理者的素质培养。

要想完成任何一项系统工程作业, 人在施工过程中是关键因素, 具体包括以下两点:

2.1.1. 1 劳动者的素质。

由于矿井掘进中, 操作人员文化水平低, 对生产工艺不熟悉, 没有按照规程作业, 使得工作效率低下, 因此对职工进行技能培训尤为重要。只有这样才能使其尽快掌握每一道工序及要求, 培养出尽可能多的多面手, 提高掘进效率, 从而保证此施工工艺顺利进行。

2.1.1. 2 管理者的能力。

在施工的组织过程中, 技术水平、管理能力、培训能力、组织能力等对于一个管理者尤其是直接从事基层的管理人员是显得尤为重要的。施工操作规程编制的是否便于实施或安全规程编制是否完善、现场管理是否严格到位、技术人员业务素质培养是否按规定定期执行、煤矿巷道的掘进和支护设计是否符合设计规范都会直接影响着施工工作的顺利进行。

2.1.2 管理者的组织管理形式

2.1.2. 1 基本管理制度。

保证煤矿巷道施工工程高效地、顺利地实施的前提是建立健全以岗位责任制为中心, 建立健全和坚持完善和严格执行各项管理制度。

2.1.2. 2 合理的煤矿巷道掘进施工方法。

煤矿巷道掘进要尽量采取一次性开挖成型的方式进行巷道的掘进。在煤矿巷道的支护过程中, 是否要进行超前或初期的支护要根据围岩的情况而定, 必要的时候必要地段要采取加强支护, 以保证煤矿巷道施工的安全。

2.1.2. 3 科学合理的组织施工。

科学合理的组织施工要求做到以下几大点: (1) 合理的作业时间和工序时间安排, 尽量采取多个作业能够同时进行且不违反安全规范。 (2) 编制高效的合理循环图表, 优化劳动施工组织; (3) 确定较为合理的循环进尺。

2.2 煤矿巷道施工的机械设备及生产的技术因素

2.2.1 机械设备。

在煤矿巷道施工过程中, 其主要的工序包含钻眼、装运与爆破, 而煤矿巷道的掘进速度主要取决的是选择何种钻眼方式作业与是否合理使用装运设备及其使用是否正确。

2.2.1. 1 钻眼。

当前巷道掘进普遍使用的仍是气腿凿岩机 (如7655型、YT-28型、YTP26型等) , 由于气腿凿岩机输出功率小, 钻速低, 所钻炮孔深度浅, 要想提高工作面钻孔速度, 就得多机作业, 但掘进工效仍无法提高。全断面掘进机掘进速度快, 成本低, 工效高, 巷道掘进质量好, 又安全可靠, 所以, 其势必将取代其他凿岩设备。

2.2.1. 2 装运。

装岩工序在平巷掘进中占整个循环时间的30%～50%, 当前, 国内已基本实现机械化作业。从50年代到现在, 我国工程施工中装运机械共进行了四个阶段的更新, 在装岩上总的趋势是从效率低的装载设备为主的间断出碴设备配套, 向高效率连续出碴设备配套发展, 即采用连续作业的蟹爪式或立爪式装载机与皮带转载机和矿车配套, 或采用的无轨铲运机出碴或与大吨位自卸汽车配套出碴, 其可把掘进工效提高1～2倍, 采准时间缩短75%～80%。

2.2.2 生产技术。

根据我国井巷掘进当前施工水平, 广泛采用的仍是钻爆法施工, 而支护方式基本为锚喷支护。该方法在施工速度、安全质量、劳动强度、生产成本方面均优于传统的架棚支护和砌碹支护方式。但施工中仍存在一些问题, 如由于巷道成形欠佳造成网、喷质量差, 锚杆安装质量不好等, 对于围岩较差地段不但会存在安全隐患, 而且还会制约井巷掘进进度。

2.2.2. 1 改进光爆技术, 加强巷道成形。

当前巷道爆破均采用光面爆破, 而大多为浅孔爆破, 为提高进尺, 可从加大孔深和孔径入手, 并且经多年实践, 中深孔 (5m) 爆破也是可行的。同时, 为加强巷道成型, 由于加大孔径而减少的扩炮孔数量可转移至周边, 即增加周边眼数量, 保证光爆效果。而且, 增加孔深和炮眼数可以提高台车的纯钻眼时间, 充分发挥高效设备的利用率。

2.2.2. 2 合理选择锚杆, 提高安装质量。

锚杆是否发挥作用, 最关键是选型是否正确及安装规范与否。不同围岩需选用合理的锚杆, 如砂浆锚杆、树脂锚杆、中空注浆锚杆及预应力锚索、对穿顶应力锚索等。锚杆安装角度、锚垫板是否贴紧岩面及注浆是否饱满, 都将直接影响锚固质量。

3 施工地点安全 (环境因素)

3.1 自然因素

地下突水、瓦斯、高地温及高压力围岩变形等自然灾害将直接危害巷道施工安全, 其在施工中可借助相关设备 (如地质雷达、红外线设备等) 进行监测, 采取必要措施达到安全条件, 但其势必影响施工进度。

3.2 人为因素

在施工中的随意性, 是最不安全因素。在保证个人施工能力及操作规范性同时, 安排合理工作时间、保持施工人员的良好施工状态, 也是保证安全施工的一个必不可少的条件。

4 结语

结合以上所阐述的, 煤矿巷道高效高速的机械化掘进方式在我国煤炭行业中的地位是越来越重要, 掘进的速度跟不上其它环节已经严重制约我国矿井的高产高效建设。自从改革开放开始, 我国坚持走自主创新和引进吸收相并存的发展道路, 加快技术改造和技术创新的步伐, 努力提高我国煤炭装备技术水平, 使我国的煤矿巷道综掘产业取得了巨大的发展, 实现了腾飞。

参考文献

[1]王玉浚.中国煤炭开发战略研究.太原:山西科学技术出版社, 1999.

[2]廖绍贤.钻瀑技术在水平巷道掘进口的改进.铁道建筑技术, 1993 (06) .

[3]周兴旺, 程桦, 郑高升等.矿山建设工程技术新进展——2008全国矿山建设学术会议文集 (上) .合肥:合肥工业大学出版社, 2008-09.

[4]何满潮, 袁和生, 靖洪文等.中国煤矿锚杆支护理论与实践.北京:科学出版社, 2004-04.

[5]高云峰, 江小军.浅谈我国煤矿巷道掘进装备技术[J].煤炭工程, 2010-10.

煤矿设计及技术发展 篇8

煤矿开采是一个传统的工业, 高新技术含量比较低, 随着我国社会主义市场经济体制的建立, 我国煤矿资源开采的关注点也发生了变化, 主要是对资源的经济效益生产。科学技术是第一生产力, 因此, 煤矿开采的技术和方法对于煤矿生产设备能力的发挥、生产成本和经济效益就具有了非常重要的作用。一个煤矿的生产和经营状况很大一部分取决于开采方法。

2 我国煤矿开采技术的现状

2.1 我国煤炭业发展有多种形式

我国目前的煤矿包括乡镇煤矿、地方国有煤矿、国有重点煤矿三种。这些煤矿生产技术水平却还处于综合开采水平。生产效率不是很高。我国的煤矿开采的方式还处于半机械半自动综合采煤的方式, 既有世界先进水平的综合机械化的高产和高效矿井, 也有比较原始和落后的开采法。同时由于我国幅员辽阔, 土地广阔, 各地区的经济发展水平相差又很大, 这就造成了多层次的生产技术结构在我国将会持续非常长的一段时间。要想提高生产效率, 就必须减少手工作业以及较传统的体力劳动。要想确保生产的安全性, 我国的煤矿开采技术就必须走科学高效的集约化道路。

2.2 煤矿的开采实现突破性的进展, 提高了生产效率

现代社会是一个科学技术不断发展的社会, 是一个计算机技术不断普及的社会, 是一个各大行业迅速发展的社会, 当然, 我国也在传统的煤矿开采技术上取得了一系列的突破和成绩。我国在好多开采技术和工艺方面都取得了重大的进展。由于各企业的努力, 我国的煤炭产量已经连续几年位居世界首位, 已经成为了世界上煤炭产量最多的国家。目前, 我国好多矿区都已经开始采用“三下一上”的采煤技术, 我国的煤矿开采技术在结构功能、理论研究、参数、放顶煤都位居世界领先水平。并且我国的煤矿开采技术已经在想办法提高煤炭资源的回收率。

2.3 煤炭的开采开始注重生态环境的和谐

在现如今的大发展时代, 环境问题是世界各个国家在发展中遇到的一大挑战, 我国也不例外, 在开发煤矿资源, 满足人们日益增长的能源需求的同时, 煤矿产业也造成了很多的地质生态问题和环境污染问题。现如今我国已经开始注意到这些问题并提出了可持续发展的战略, 开始解决这些问题。

3 我国煤矿开采技术的发展方向

3.1 采煤方法和工艺

采矿科学发展的主题一直都是采煤方法和工艺的进步和完善。我国应该在发展现代采煤工艺的同时, 继续发展多层次、多样化的采煤工艺, 建立具有中国特色的采煤工艺理论。

3.2 开采技术

我国基于自己的国情已经开始研究了深矿井开采技术和“三下”采煤技术。并且已经开始开发“浅埋煤、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”。并且综合利用这些技术进行煤矿开采。浅埋煤、硬顶板, 硬煤层开采技术是一项集成的开采技术, 目前在我国已经发展的比较成熟, 我国正在进一步研究综合开采技术。

3.3 优化巷道布置的开采技术

针对前面的描述, 要想实现开采效益最大化, 就得改进和完善现有采煤方法和开采布置。煤矿企业应当研究开发煤矿当地的地质条件进行开采巷道的布置, 尽最大可能的实现开采方法、开采布置和煤层地质条件的最优匹配。煤矿企业应该集中开拓, 集中准备, 大幅度降低岩巷掘进率, 多开煤巷。

4 我国煤矿开采技术的发展趋势

为加强我国的煤矿生产, 我国的煤矿开采技术必然会朝着集约化, 气化技术方向发展。

4.1 集成化、系统化、信息化和自动化发展

针对淘汰落后的生产技术设备, 有关部门应该适当的关闭小型煤矿或者合并中小型煤矿, 扩大生产规模, 提高生产效率。煤矿企业应该大量引进并且开发新型的采煤设备, 用自动化技术控制煤矿的运输等。

4.2 深入研究煤炭地下气化技术

煤炭地下气化技术是煤炭资源一种整体性的新型绿色开采工艺, 是一项具有很大应用前景的采煤技术。埋藏在地下深层的煤炭是一种很高效的能源, 可以利用高科技手段直接控制这些能源燃烧, 通过热化学反应产生可燃性气体。这项技术生产成本比较低, 效率又很高, 是一项很适合在我国一些地址条件复杂、劣质煤比例高的矿区开采的技术。虽然这是一种比较新的绿色采煤技术, 但是还有待进一步发展和完善。

4.3 结合实际研发与改进煤矿开采技术

我国的国情复杂, 矿区开采条件差别大, 因此必须以事实求是的态度, 根据矿区的实际条件, 结合现代高新技术, 优化采煤工艺, 促进企业的发展。

煤炭开采技术发展的趋势总的来说就是:提高煤炭开采效率、保证工人的人身安全、可持续发展和环境的和谐共处。

5 结束语

煤炭资源是人们日常工作和生活中不可缺少的一项重要能源, 煤矿的开采必须应该结合时代的发展, 引进或自主开发先进的技术和设备, 解决我国采煤技术的薄弱环节, 提高煤炭开采和生产效率。集成化、信息化、机械化以及自动化的综合一体化发展将是我国煤矿开采的主要发展趋势。

参考文献

[1]魏学贵.现代采煤工艺探析[J].中国集体经济 (下半月) , 2007, 5.

[2]高家礼.浅析小煤矿采煤方法[J].价值工程, 2011, 8.

[3]付崇禹, 高海涛.生产矿井采煤方法[J].知识经济, 2008, 1.

煤矿一通三防技术的应用及发展 篇9

在煤矿生产中一通三防是较为重要的安全管理措施与控制内容, 其主要是指矿井通风、防治瓦斯、防治粉尘、防治火灾。而一通三防的对象正是影响矿井安全中最为重要的工作内容, 所以针对一通三防的技术与管理措施是关系到矿井安全的重要前提。

1一通三防管理对矿井的作用及要点

煤炭的形成过程较为特殊, 所以一通三防技术措施的作用有两个方面, 一方面一通三防可以保证矿井的基本安全;另一方面为工作人员提供良好的工作环境。可以说一通三防是煤炭企业的安全基础也是促进其健康发展的重要技术内容。同时实践证明一通三防之间有着必然的联系, 必须将其作为一个整体系统进行协调与控制才能起到最佳效果。

1.1 通风是基础

通风系统是防治瓦斯、粉尘、火灾的重要基础。通风系统帮助井下环境通风换气, 提供新鲜的空气并排除有害气体, 降低井下瓦斯与易燃物质的浓度, 防止瓦斯在井下聚集。在日常工作中通风的量、速度、温度、浓度、温度等都是监控的对象。目前的技术可以对通风系统的参数进行网络化监控, 并按照参数形成图表加以分析, 从而为通风系统调整与有害气体治理提供重要的依据。

1.2 三防是要点

瓦斯是易燃气体, 同时达到一定的浓度也会使人窒息。在井下生产中, 瓦斯聚集到一定程度遇到明火就发生爆炸, 如果遇到高瓦斯矿井仅仅依靠通风是不能解决其聚集的问题, 所以应从实际情况出发进行针对性抽放。而针对煤尘和火灾也需要进行针对性的监督与控制, 一方面利用通风系统、降尘技术等降低煤尘含量, 一方面应建立相应的应急系统, 在出现危险时可以及时的控制, 总体做到防患于未然。

1.3 一通三防的总体目标

进行矿井的通风系统建设与管理必须要以安全为最大的目标, 同时保证系统的稳定与可靠。对于瓦斯与煤尘、自然等情况而言必须进行坚决的杜绝。然后针对其他一通三防相关的控制与管理流程进行全面的制度化。控制任何可能出现的事故苗头, 从而维持矿井生产过程中的环境稳定与安全。总之一通三防必须形成一个系统, 其建设的目标应放在:促进提高矿井的一通三防的管理水平, 利用制度与技术改进来提高管理效果, 带动矿井管理中与一通三防相关的工作水平, 从而使得矿井的一通三防管理形成一个管理基础, 并在此基础上实现一个高质量的管理结果。

2煤矿一通三防的技术应用

2.1 通风技术的应用

煤矿在生产中主要的作业是在井下进行, 井下的环境相对封闭, 所以通风系统是保证环境质量的重要基础, 所以通风技术应保证通风系统的稳定可靠, 同时提供抗灾的能力。所以通风系统是矿井生产的重要保障系统。在实践与理论的研究中, 煤炭科学对矿井通风网络与网络优化上做了大量的研究与试验, 并利用计算机技术开发了相关的软件辅助设计与分析, 确保在主要参数计算与设置上力求准确。

2.2 瓦斯控制技术

在煤炭开发与生产中, 瓦斯的防治技术是对矿井灾害的控制重点。在上个世纪的50年代开始瓦斯防治的研究已经使得我国的瓦斯防治技术形成了一个系统。其中包括了矿井瓦斯抽放技术、矿井瓦斯的监控、矿井瓦斯预警等等。①瓦斯预测方面:预测矿井内瓦斯涌出的技术措施是矿井防治瓦斯和通风设计的关键性依据, 同时也是保证安全生产的基础。其主要可以对煤层中的瓦斯含量进行测定, 并对煤层的孔隙分布和物理特征、瓦斯分布等进行描述, 并可以获得其相关面积和涌出量的数据。②瓦斯排除, 对瓦斯进行有效的排除是矿井生产中必要的技术措施。这种方式对于瓦斯治理而言是最为有效的, 瓦斯抽放技术已经在长期的发展中得到了创新, 对于不同的生成环境在预测的基础上实现了适应性发展, 从而满足了矿井瓦斯治理的要求。③突出防治:在煤炭开采中为了防治瓦斯突出, 进行了金属骨架、震动性放炮、以及辅助性防护措施的研究, 此外对不同的煤层条件进行分析, 以采用不同的开采方式的措施也有利于对瓦斯突出加以控制。

2.3 煤粉和火灾防治

在煤矿生产中煤粉最大的危害就是对人体造成的永久性伤害, 如尘肺。对煤粉危害的研究早就成为了职业病防治的重点。在控制中利用调查研究, 不同的层次与角度对粉尘进行了防治技术的研究, 同时也获得了成功。现在煤粉防治已经形成了一种综合化的模式, 从工艺改进、防护提升等方面入手综合性的控制煤粉对作业空间的污染。而对火灾的控制则是针对火源进行控制, 对各种供电设施进行全面升级, 尤其是对容易出现老化隐患的系统和设备进行常态化检查, 以此保证火灾隐患的控制。

在一通三防的技术应用中, 仪器和仪表的开发也起到了重要的作用, 一些高精尖的仪器和仪表为控制和防治提供了重要的参数依据, 同时也保证了日常生产的安全性。

3矿井一通三防的技术发展

在一通三防的技术发展中, 对安全生产的基本参数的测定和改变是控制灾害发生的重要工艺技术措施, 所以在今后的发展中, 对参数测定与调整的系统化措施将成为研究一通三防的重要技术措施。目前从煤矿的检测仪表开始到自动化控制设备已经形成了一个系统化的研究体系, 并构成了我国煤矿生产与研究中防治灾害的主要内容与研究方向。同时针对我国实际生产状况的设备研究也在不断的发展中, 在矿井生产中利用针对性的技术措施与设备来实现一通三防的控制水平的提高已经成为矿山设备与技术的发展趋势。

摘要：煤矿生产中一通三防的技术是维护生产环境的重要基础, 在不断的实践中, 其技术措施也不断发展, 并且已经形成与仪器仪表相配合的综合性防治与控制系统, 融检测、防治、自动化控制于一体, 为矿井生产提供了有效的支持。

关键词：煤炭生产,一通三防,技术措施,管理提高

参考文献

煤矿设计及技术发展 篇10

摘要：内燃叉车的使用范围非常广泛，被应用在多个领域。为了满足现代化生产的需要，内燃叉车的生产厂家以及相关研究机构多年来致力于对其的设计创新和完善工作。文章主要对内燃叉车的设计要点及其技术发展趋势进行了浅要的分析。

关键词：内燃叉车；设计要点；发展趋势

1内燃叉车概述

1.1内燃叉车的界定及现状

内燃叉车是指使用柴油、汽油或者液化石油气为燃料，由发动机提供动力的叉车。其载重量一般在0.5吨至45吨之间。

当前，在需要叉车作业的行业中，内燃叉车因其强大的功率被广泛应用。内燃叉车是当前我国应用最为广泛的搬运机械之一。其能够在很大程度上降低搬运工人的劳动力度，进而提高工作效率，实现机械化作业。尤其是在人力成本逐渐上升的今天，内燃叉车的应用在很大程度上能够降低成本，提高经济效益。但是，与国外的先进技术相比，特别是德国的机械制造水平，我国的内燃叉车设计还处在较低的水平上。

1.2内燃叉车的种类

（1）平衡重式内燃叉车

这种内燃叉车通常采用柴油、汽油、液化石油气燃料，载荷能力在0.5吨至45吨间。其中柴油型内燃叉车的载荷能力大于10吨。

（2）集装箱叉车（正面吊）

这种内燃叉车的动力燃料为柴油。它通常搬运和装卸集装箱。荷载能力为45吨。

（3）侧面叉车

这种内燃叉车的动力燃料为柴油，荷载能力在3.0吨至6.0吨之间。因其货叉安装在内燃叉车的侧面而得名。它能够直接从侧面叉取貨物，所以，其主要功能为叉取长条形的物品，比如木条、钢筋等。

2内燃叉车的设计要点

2.1安全保障方面的设计要点

在对内燃机进行设计时，安全因素是首先要考虑的方面。安全对于任何工作来说都是重要的，尤其在内燃叉车的使用过程中，因为涉及到人身安全、财产安全等，所以一定要保证操作安全。那么在设计中一定要考虑其安全性能。在对内燃叉车的产品进行国标检测时，安全性能也是必须要检测的项目之一。

在电子科技的带动下，内燃叉车设计中针对安全性能的设计日渐趋于智能化方向发展。以合力G系列内燃叉车为例。在设计中主要坚守了一下要点来保证安全性能：将该种叉车的内部设计成四周镶片的异形钢架来保护其顶部，从而大大提升了机械的安全性能。此外，在对内燃叉车的停车制动装置设计中，将现代化的数控技术应用到系统中，从而使得即使拉上手制动后，发生搬动方向盘的动作，内燃叉车也不会发生移位。在对门架管路系统进行设计时，要设计有避免货物在管路破裂后滑落产生安全隐患的装置。④在对所有的高压管路进行设计时，要满足其隐蔽性以及安全性两点。在后点上，要将线路设置在距离驾驶员座位较远的位置，从而达到保护驾驶人人身安全的目的。⑤再者，设计内燃叉车时，要保证叉车线具备防水、防尘功能，其电气系统要由集成化电元器件来构成。

2.2节能环保材料的运用

在当前人们对环境日益关注的趋势下，环保材料的开发以及应用成为各行各业的关注重点。同时，环保材料的应用是各类工业设计发展中的必然趋势。在内燃叉车的设计中，设计人员同样也开始致力于环保材料在叉车上开发和应用。这是为了迎合内燃叉车市场以及环境保护这两方面的需求。为了体现其环保特点，在设计中可以用PP、HDPE、水口混合材料、黑色再生料等无毒害作用的材料取代含氯的橡胶，树脂和石棉等对环境不利的材料来制成叉车板以及内燃叉车内部的各个系统构件。由这些无毒、可再生、可循环利用的物质设计而成的内燃叉车，其很多部件以及装置在达到使用寿命后，不会对环境造成污染。

2.3防噪音以及防震设计

在对内燃叉车进行设计时，防噪音以及防震设计也是非常重要的一个环节。这两项设计能够有效地避免内燃叉车在运行中产生的噪音以及振动对驾驶员以及周边居民造成的不利影响。其中最主要的是这些噪音以及振动会在一定程度上困扰驾驶员的心理，干扰其作业。我国对内燃叉车的振动以及噪音范围有着明确的界定：叉车操作者的振动加速度8小时产生限制在1.15m/s2，制动臂为5m/s2；在噪音上，8小时产生声压级数应该小于等于87dB（A）；瞬时脉冲噪音声压级数应小于等于200Pa，或者音压级数小于等于140dB（C）。

内燃叉车工作时零部件、发动机排气装置以及液压系统装置的运行是产生噪音以及振动的原因。故而，在对内燃叉车进行设计时，要在发动机排气口以及进气口上设计上消音装置，同时在对叉车的四周进行设计时，要设计上能够吸收以及隔绝声音的结构装置。此外，在对驾驶室的座椅进行设计时要安装悬浮式能够削弱振动的座椅，同时改良发动机的减震垫，在转向桥以及操作装置上安装减震块。

2.4外观设计要点

在内燃叉车日益激烈的市场竞争下，生产厂家也逐渐从外观设计上着手对内燃叉车进行多样化的革新，以图赢得更多的市场份额。另外，当前的客户对叉车的外观需求上也逐渐向特殊化转移。为了适应当前的现状，在对内燃叉车进行设计时，可以充分利用现代化的工具，如计算机，进行计算机3D构型制图。通过这种设计途径能够快速且准确地设计出客户需要的内燃叉车。另外，通过设计还能够得到富有新意且美观的叉车外形。总之，在对外观设计中需要把握的要点主要集中在计算机软件技术的应用方面。设计的外形要符合现代人的额审美观。另外，流线型外形设计在体现了美学原理的同时，还能够促进车身的灵活性以及与外围环境的融合。

2.5附件以及发动机设计

在当前的内燃叉车的设计中，一般采用低环境负荷的附件设计与发动机。跟大多数的汽车相同，内燃叉车的燃料燃烧是在发动机内部完成的，应用的是往复活塞式内燃机。这种内燃机是借助燃料燃烧产生的爆发压力通过活塞的往复运动，转变为驱动叉车的机械动力。但是，目前这种设计存在着污染环境、产生噪音等缺陷，为了改变这一现状，需要在设计中在发动机上安装上尾气净化附件。

2.6液压系统装置设计

在对内燃叉车的液压系统装置进行设计时，大家都熟知，该装置是内燃叉车的重要部分之一。这个系统装置控制着叉车的起重转向。另外，液压系统装置的功率损失会引起汽油升温，油液变质进而使得系统的工作效率下降甚至发生故障。故而，在对这一装置进行设计时，要对液压管路装置进行改进，以便减低管路压力的损耗。可以运用负荷传感系数协调装置压力能够有效地减小液压装置工作时的温度，这样能够在很大程度上降低内燃叉车的能源消耗，实现调节与负载功能的同时运用能量达到高效运行的目标。

3内燃叉车的技术发展趋势

针对当前内燃叉车的技术状况以及未来科技的发展方向，笔者认为内燃叉车的技术将会向人性化以及人工智能化设计方面发展。这一技术主要依赖的原理为人类工效学。人类工效学是由多学科交叉形成的一门学科，它被广泛应用在各行各业中。通过这一原理开展的技术实践活动能够有效地保障劳动者的健康和安全，营造良好的工作环境，同时提高工作效率。在未来的内燃叉车设计中，人性化设计将占主流。其能够充分体现了对叉车驾驶人员的尊重和关怀，使操作准确快速，简便省力，将人机效能良好的发挥出来，更好的发挥内燃叉车的价值。另外，受到高速发展的计算技术以及信息技术的冲击，内燃叉车未来的另一大发展方向将是人工智能化。通过这一先进的设计能够实现内燃叉车的人工智能操作，在很到程度上提升准确度以及安全性。

参考文献：

[1]汤珍.内燃叉车的设计要点及技术发展趋势[J].河南科技，2013，3：87

[2]秦玉彬.内燃叉车液压系统的优化研究[D].中南大学，2013

煤矿设计及技术发展 篇11

煤矿瓦斯事故是影响我国煤矿安全生产的重要因素之一。而深入分析我国煤矿瓦斯事故频发的原因, 主要有以下两点。一方面, 我国地质条件呈多样化, 煤层条件差, 特别是高瓦斯煤矿多, 而且地质条件大多比较复杂。我国基本上大型煤矿都有瓦斯涌出, 涌出比例比较高;另一方面, 煤矿生产机械化程度低。目前, 虽然我国煤矿的生产条件相比以前有了较大改善, 但是与国外相比, 整体的装备水平还比较低。采掘的机械化程度只有45%左右。特别是数量众多的中小型煤矿, 大多数还处于原始落后的生产方式。而统计资料显示, 瓦斯死亡事故绝大多数是发生在机械化程度低的中小煤矿。此外, 一些煤矿从业人员安全意识淡薄、安全技能落后, 瓦斯防治重视程度低, 积极性差, 专业技术人员缺乏、抽放管理不到位等都是引起煤矿瓦斯事故的重要原因。

二、煤矿瓦斯防治技术存在的问题

与煤矿开采面临的新情况相比, 瓦斯防治技术还存在着不少问题, 防治的技术体系和理论体系仍然没有形成一个整体。一是在抽放技术方面, 仍然存在着不少难以解决的问题, 如抽放量比较少, 抽放效率低, 煤层的透气性比较差, 抽放设备和后期维护管理还有待提高等等;二是在理论研究方面, 虽然相关专家提出了不少假说, 研究了不少新理论, 但是还没有形成一个完整的理论体系;三是在预警方面, 虽然已经认识到瓦斯预警系统的重要性, 但是在具体操作的过程中, 仍然有部分的煤矿没有建立实用的预警系统, 预警监控在数据准确方面还有不小差距, 在预警效果发挥上仍不理想。

三、目前瓦斯防治技术的主要措施

一是加强事前预防。防治煤矿瓦斯安全发生最重要的就是降低矿井中瓦斯的浓度, 使之达不到燃烧或爆炸的临界点。而加强煤矿的通风管理能够加快矿井和巷道中空气流动和循环, 降低瓦斯的浓度, 达到防治瓦斯事故的目的。因此, 每个煤矿在防治瓦斯事故中, 都要将通风管理放在重要位置, 加强通风设计, 合理配置机械设备, 实现空气良好循环。尤其是矿井中的空气流动不畅的特殊地段, 要注意改善通风条件, 加大对通风管道和机械的定期检查, 力争把瓦斯浓度降到最低, 避免安全事故的发生。同时, 要加大监测力度, 一旦发现意外情况, 立即采取应急措施, 将损失降到最低。

二是加强事中抽排。瓦斯气体抽放是防治解决煤矿瓦斯事故的最根本的办法。而瓦斯抽放按照不同的发展阶段和开采煤层的实际情况又有不同的抽放方法。对于高透气性的煤层而言, 主要利用提前预抽的方法, 即在煤层巷道中设置钻场, 穿过煤层或者顺着煤层进行钻孔, 在开采之前就对瓦斯进行抽放。对临近层而言, 采取的卸压瓦斯抽放技术, 这种技术最先在阳泉矿区中通过井下穿层钻孔抽放临近层瓦斯气体而获得成功, 目前, 技术已经基本成熟并得到广泛的应用。对于采空区而言, 主要采取边采边抽的办法, 利用顶板尾巷抽放法、密闭抽放法、插管抽放法等工作方法进行瓦斯气体抽排。当前, 瓦斯气体综合抽放技术是煤矿瓦斯抽放的发展方向, 即通过“密钻孔、严封闭、综合抽”的方法, 最大限度利用空间与时间, 提高瓦斯气体抽放的效率和效果, 是防治煤矿瓦斯事故的最可靠的安全保障措施, 同时也为利用开发煤层瓦斯气体提供了技术保证。

三是加强事后处理。在加强预防和瓦斯气体抽放的前提下, 如果一旦不慎发生了安全事故, 就要立即采取应急措施, 启动应急预案, 迅速通知周边人员撤离, 尽最大努力减少人员伤亡和煤矿经济损失。日常工作中, 加强安全生产宣传教育, 提升井下矿工安全操作意识和安全操作技能, 将瓦斯事故的破坏降到最低。

四、未来瓦斯防治技术的发展方向

第一, 要增强主动预防的思想观念。以往, 很多煤矿都是在发生瓦斯安全事故后才提高对瓦斯防治的重视。在今后的煤矿开采中, 瓦斯防治必须在思想上提高主动性, 要将瓦斯防治落实到日常开采生产中, 落实到提前预防上。要提高对瓦斯防治重要性的认识, 站在维护矿工生命安全的立场上, 站到维持煤矿健康稳定发展的角度上认识瓦斯防治, 提高煤矿全体人员的思想认识。同时, 加强瓦斯防治技术的教育培训, 一方面, 教育引导矿工加强预防瓦斯防治的信心, 另一方面, 通过实际操练, 提高职工预防瓦斯事故的专业技能, 提高瓦斯防治本领, 为瓦斯防治奠定扎实基础。

第二, 进一步健全瓦斯采集和监控系统。煤矿瓦斯防治涉及煤矿开采生产的全过程, 不可能一蹴而就, 而是一项基础性、长期性工程, 加强日常的瓦斯采集监控必不可少。未来在瓦斯防治上, 要重点突出安全监控, 在煤矿通风、机电、采掘等各个环节, 按照规定程序定时采集瓦斯气体, 分析浓度变化, 提前做好预判。要结合现代科学技术, 建立视频、语音、数据传输一体化的监控平台, 实现全天候动态监控。加强对采集数据的科学分析, 一旦发现危险性苗头, 立即对采取应对措施, 将安全隐患消除在萌芽阶段。

第三, 进一步加强瓦斯防治技术管理。要通过精细完善的技术管理, 全面提升瓦斯防治技术的时效性。对于瓦斯防治技术的各项程序、技术参数要严格按照试验进行确定, 并以制度形式确定下来。对各项技术所要求的参数指标, 要加大计算核查力度, 确保技术指标达到规程要求。严格遵守瓦斯防治安全相关条例, 并将其落实到煤矿生产开采工作每一个环节。加强对瓦斯地质资料的整理归档, 准确了解相关地质条件下发生瓦斯事故的可能性, 进一步掌握煤矿生产瓦斯涌出的相关规律。特别是要结合煤矿实际, 形成一套行之有效的瓦斯防治工作机制, 制定有针对性的工作预防, 加强瓦斯事故演练, 真正提高瓦斯防治的有效性和针对性。

第四, 注重各种新技术的研究与开发。伴随着我国经济社会的进一步发展, 对煤炭的需求量也不断增加, 因此, 煤矿的企业和开采量也与日俱增, 各煤矿面临的瓦斯地质条件也越来越复杂, 碰到的新问题、新情况也会越来越多。这就需要瓦斯防治技术在现有的理论、技术基础上, 加大对新技术、新理论的研究, 及时将借鉴吸收最新的科学技术成果, 并应用于瓦斯防治工作实际, 力求通过新技术的开发和研究开创瓦斯防治技术的新局面。

五、结束语

瓦斯防治技术是煤矿安全生产中一项重要内容, 对于安全有序进行煤炭开采具有重要意义。因此, 每个煤矿都应该高度重视瓦斯防治技术, 特别是在勘探开采中要充分结合本矿的实际状况, 坚持井下和地面相结合的原则, 坚持预防为主, 综合治理, 坚持分类指导, 逐步推广, 全面消除瓦斯安全隐患, 实现煤矿长期健康稳定生产。

摘要：本文从煤矿瓦斯事故发生的原因入手, 分析了当前瓦斯防治过程中存在的主要问题, 阐述了当前常用的防治措施, 指出了未来的发展方向, 为更好防治瓦斯灾害提供借鉴参考。

关键词：煤矿,瓦斯防治技术,现状,措施

参考文献

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