采礦工程中的采礦技術(shù)與施工安全探析

張 翼

（山西煤炭建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，山西 太原 030012）

我國采礦業(yè)的施工安全問題相比過去幾年有了明顯改善，但是二十年過去了，施工事故和意外仍然以不可接受的頻率發(fā)生。本文旨在研究新采礦技術(shù)和設(shè)備對地下采礦職業(yè)健康和安全的影響。本文通過分析采礦工程的現(xiàn)狀，并結(jié)合礦井事故發(fā)生的因素，列舉出既能改善采礦工人安全問題又能提高生產(chǎn)效率的新技術(shù)。

1 采礦工程的現(xiàn)狀分析

在過去的十年中，人們目睹了礦業(yè)繁榮，這導致越來越多的企業(yè)冒險進入采礦業(yè)。由于這種擴張，采礦工業(yè)現(xiàn)在面臨著合格工人的嚴重短缺。與這一情況同時出現(xiàn)的是工人和整個社會對施工安全的期望值不斷提高。盡管施工事故繼續(xù)以不可接受的頻率發(fā)生，但是施工安全在過去的二十年里，有了明顯的改善。例如，在山西省某市1993 年的工傷率為每100 名工人每年15人，而在2013 年降至3人。

采礦安全性的提高歸因于許多因素，包括模塊化培訓計劃、更好的系統(tǒng)設(shè)計，以及采礦方法和設(shè)備的技術(shù)進步。許多高強度高體力的工作正在被機械設(shè)備所代替，其操作越來越半自動化。

本文研究了采礦業(yè)新技術(shù)與該技術(shù)對行業(yè)施工安全的影響之間存在的復雜關(guān)系。采礦業(yè)在使用技術(shù)來克服和解決施工安全和生產(chǎn)力問題等問題方面有著悠久的歷史。事實上，新采礦技術(shù)的開發(fā)和使用提高了生產(chǎn)力，而這些發(fā)展也與采礦業(yè)施工安全的普遍改善相吻合。采礦業(yè)新技術(shù)的發(fā)展繼續(xù)應對諸如此類的挑戰(zhàn)。例如，數(shù)字化的出現(xiàn)有望幫助礦井保持競爭力，同時為操作員提供舒適的控制室工作。但是，如果認為新技術(shù)只會產(chǎn)生積極影響，那將是錯誤的。事實上，對采礦業(yè)新技術(shù)與其對工作環(huán)境的影響之間的關(guān)系進行更仔細的研究會發(fā)現(xiàn)一種復雜的關(guān)系，其中明確的積極影響很少浮出水面。

在某種程度上，新技術(shù)與工作環(huán)境影響之間關(guān)系的明顯復雜性在于，難以確定新技術(shù)的確切影響。反過來，這種困難部分在于采礦技術(shù)很少發(fā)生革命性發(fā)展。因為新技術(shù)帶來的變化是循序漸進的，就像生產(chǎn)力一樣。因此，效果只會隨著時間的推移而顯現(xiàn)。

對于施工安全的改善，采礦業(yè)新技術(shù)的開發(fā)和實施仍然存在更加矛盾的關(guān)系。雖然人們可以從采礦業(yè)誤工工傷數(shù)量等方面看出積極的發(fā)展，但很少能從單一的指標中推斷出施工安全問題的真實狀況，因為施工安全問題并沒有得到明確的改善。例如，先前的研究表明，提供更好的巖石墜落保護技術(shù)也意味著增加單獨工作和與之相關(guān)的壓力。新技術(shù)可能會減少致命事故，但總體上可能會增加事故數(shù)量，并且并非所有人都同樣受益于新技術(shù)。此外，對采礦業(yè)技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，只有三分之一的技術(shù)項目在設(shè)計中會為工人考慮。所以我們只能期望新采礦技術(shù)能夠?qū)κ┕ぐ踩a(chǎn)生積極影響。

2 導致施工事故的因素

2.1 人為因素

在工作場所，大多數(shù)時候事故是由人為錯誤或無法控制的情況引起的。人為錯誤被定義為故意或無意損害生產(chǎn)力的行為。礦難頻繁發(fā)生的主要原因是管理不善，立法和政策執(zhí)行不力，采礦界缺乏安全意識，政府、民間社會組織和私營部門參與不力，以及安全教育不足。未能糾正隱患、未能落實煤礦生產(chǎn)政策、未能引導安全生產(chǎn)是煤炭開采中三大嚴重的人為因素。其次是決策錯誤。缺乏經(jīng)驗是導致不安全行為的最重要因素。例如，煤礦瓦斯爆炸事故是由工人的不安全行為引起的?；馂暮头蹓m爆炸，山體滑坡，礦井火災以及與運輸和機械化有關(guān)的技術(shù)故障是事故的常見原因。這些事故主要是由于技術(shù)缺陷或故障造成的。根據(jù)調(diào)查人員在采訪煤礦開采人員時了解到，大多數(shù)事故都是疲勞造成的。煤礦安全生產(chǎn)的問題不僅可以通過擴大技術(shù)、工藝和組織措施來解決，還可以通過利用人為因素來解決。因此，為了減少煤礦開采中的傷害，應強調(diào)提高管理人員和專家的溝通和心理能力水平，以及物質(zhì)激勵和抑制措施的結(jié)合，并遵守國家的安全規(guī)定。

2.2 其他因素

煤礦事故有多種原因。甲烷爆炸是最嚴重的煤礦事故，因此受到更多媒體報道。然而，更多的礦工會經(jīng)歷煤堆坍塌、坍塌、跌倒、燒傷、觸電、設(shè)備功能不正常以及煤礦工人的塵肺病或矽肺等事故，人們對此知之甚少。除了采礦的固有危險外，未能提供或維護健康和安全設(shè)備和程序，以及培訓不足，也可能會導致礦工出現(xiàn)事故。

3 全新采礦設(shè)備對采礦技術(shù)的要求和對施工安全的影響

新引進的更強大、更復雜的采礦設(shè)備出現(xiàn)，需要操作人員擁有更高的操作技術(shù)。新采礦設(shè)備的出現(xiàn)可能會導致某些特定的施工事故增加，這是由于諸多因素導致，如能見度降低，噪音和振動增加。一項研究證明了這一點，該研究表明我國和新西蘭現(xiàn)在的采礦工作主要依靠機械(分別為34%和18%)和動力運輸(分別為29%和36%)。超過30%的與設(shè)備相關(guān)的死亡事故發(fā)生在1995～2005 年期間，我國的采礦涉及拖車(22.3%)和前端裝載機(8.5%)。在2000～2007 年期間發(fā)生的562起嚴重事故(致命或?qū)е陆K身殘疾)中，我國采礦機、螺栓機、運輸卡車和前端裝載機是最常見的移動機器。這些數(shù)據(jù)使一些研究人員得出結(jié)論，新的采礦設(shè)備技術(shù)改變了自然采礦任務，如果在操縱新的采礦設(shè)備之前不進行仔細分析、正確理解和適當考慮，可能導致新的危險情況。盡管涉及事故的比例很高，不能直接得出裝備變化是導致事故率增加的原因，但這是一個不能被拒絕的假設(shè)，應該被重視。

4 通過新技術(shù)使施工安全得到解決

身為世界上許多國家的核心經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，采礦業(yè)是現(xiàn)代社會固有的一部分。但是，采礦技術(shù)在20 世紀已經(jīng)發(fā)展的爐火純青，從20世紀開始，采礦業(yè)就能夠制造我們今天使用的車輛、機械和建筑物等所需原材料。然而采礦工作通常一開始就充滿危險，除了在地下數(shù)公里處帶來的身體上的不適，采礦最危險的影響之一來自必須爆破巖石才能到達礦礁（如黃金），這導致工作人員隨時都有被巖石壓倒的危險。從本質(zhì)上講，要全面了解地下所有巖層是非常困難的，雖然3D測繪技術(shù)確實有助于更好地了解地下礦井的復雜性，但需要更先進的采礦技術(shù)來更好地了解鉆井和爆炸對巖石結(jié)構(gòu)的影響，從而防止事故發(fā)生。

4.1 機器人

在地下使用先進的機器人意味著更少的人需要在地下，并且代替人類進行高強度、高體力的勞動。這意味著減少工人的事故發(fā)生率，以提高地下的安全性和效率。

4.2 監(jiān)控技術(shù)

隨著地下密集的爆破和鉆探，確實會發(fā)生不可預測和潛在的災難性地震事件，該技術(shù)會通過不斷監(jiān)測巖體的潛在危險活動來充當預警系統(tǒng)。這種技術(shù)能夠隨時提醒地下工作人員注意周遭環(huán)境變化，以便提前躲避災害，提高工人們的整體生還率。

4.3 雷達

該技術(shù)允許礦工“看穿”巖石面到珊瑚礁的位置（這允許更有效的鉆探和爆炸計劃）。還可以識別地下礦工的監(jiān)控系統(tǒng)，這樣就可以避免任何意外碰撞（也可開發(fā)為礦工和其他地下人員創(chuàng)造安全通道的方法）。這種技術(shù)能夠有效幫助工作人員提升工作效率，規(guī)避不必要的麻煩，危急時刻也能充當?shù)叵轮改厢樀淖饔?，幫助工作人員合理逃生。

上述所有類型的技術(shù)發(fā)展都將對采礦安全產(chǎn)生深遠的影響，但要真正使這些令人興奮的設(shè)備可行，需要有堅實的底層軟件程序和框架來支持，監(jiān)控和持續(xù)改進這些在地下的使用方式?？梢哉f，我們只是觸及了可以應用于采礦業(yè)的各種創(chuàng)新應用的表面。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我們找到了更有效的提取和加工原材料的方法，未來幾年的采礦過程可能會更加簡化。然而，就目前而言，雖然安全仍然是當前采礦作業(yè)的重點，但能夠改善和提供更全面采礦過程的技術(shù)將大大有助于減少死亡人數(shù)并確保健康和安全得到優(yōu)先考慮。

采礦作業(yè)中引入的技術(shù)變革加速了生產(chǎn)力和生命安全的提高。智能響應和救援系統(tǒng)為減少采礦死亡和事故做出了巨大貢獻。所開發(fā)的地下定位技術(shù)和三維建模和表示技術(shù)可以滿足緊急情況下地下救援的要求?；诨ヂ?lián)網(wǎng)、Web、通用網(wǎng)關(guān)接口、活動服務器頁面、超文本預處理器技術(shù)的安全信息管理系統(tǒng)受到眾多煤炭企業(yè)的廣泛推崇。這是由于它們有助于分類存儲復雜而龐大的煤炭安全管理信息，使安全管理更及時、更高效、更準確，以幫助管理人員達到降低事故率和保證安全生產(chǎn)的目的。采用模糊評估技術(shù)，管理人員和人員可以快速確定礦山目前的安全質(zhì)量標準化水平，及時對隱藏的礦山安全問題進行格柵、發(fā)現(xiàn)和處置，從而提高安全管理的效率。煤礦安全質(zhì)量標準化管理體系具有開發(fā)成本低、維護方便、界面宜人等優(yōu)點。

5 結(jié)束語

在過去的二十年里，發(fā)達國家的采礦業(yè)職業(yè)健康和安全有了明顯的改善，礦井安全問題在整體上得到了很好的改善。但由于礦井工作的特殊性，導致礦井的工作人員仍舊處在一個危險的工作環(huán)境之內(nèi)。雖然礦井的環(huán)境無法改變，但是隨著科技和礦井相關(guān)技術(shù)的大力發(fā)展，相信在不久的將來，科技和新技術(shù)能夠帶給礦井工人們一個安全的工作環(huán)境。