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北京消防|露天采煤安全技術(shù)發(fā)展與展望|消防檢測|電氣檢測
發(fā)布日期：2019-02-05 04:15:53
1958年后，國家大力發(fā)展露天采煤，并著手開始平朔、元寶山、霍林河等大型露天煤礦的籌建工作。為適應(yīng)露天采煤事業(yè)的發(fā)展，國家決定加強露天采煤技術(shù)的研究力量。1965年科研人員發(fā)展到近100人，1985年煤炭科學(xué)研究總院撫順分院成立露天采煤安全研究所，并投資裝備了邊坡巖石力學(xué)、邊坡巖體變形監(jiān)測及儀表、輪斗挖掘破碎機理、爆破震動測試、礦山設(shè)備性能測試、計算機信息中心等試驗室。
47年來，露天開采安全研究所在開采工藝、采礦設(shè)備更新?lián)Q代、爆破技術(shù)及器材、邊坡穩(wěn)定性及邊坡變形監(jiān)測技術(shù)、計算機技術(shù)在露天礦山的應(yīng)用、???天礦生產(chǎn)的監(jiān)控技術(shù)、地質(zhì)災(zāi)害及環(huán)境評價等方面，進行了大量的研究工作，共完成各類科研課題150余項，為礦山安全高效生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)保證，為我國露天采煤技術(shù)的發(fā)展做出了貢獻。
尤其是1981年至今，共完成各類課題110余項，是前24年的2.7倍，其中有32項成果獲得國家、省、部級科技進步獎。
1采礦工藝、裝備、爆破技術(shù)及器材的研究
1．1 采礦工藝
20世紀50年代露天開采安全研究所先后完成了撫順西露天礦技術(shù)改造方案設(shè)計，海州露天礦開拓方式、開采方法的研究，露天水力機械化采煤的研究等。
1963年——1965年會同中國礦業(yè)大學(xué)、沈陽煤礦設(shè)計院等單位踏勘了西部四省的31個礦點，規(guī)劃了17個露天煤礦，研究確定了技術(shù)發(fā)展方向、開拓開采方式和工藝技術(shù)等，為80年代我國露天煤礦的建設(shè)發(fā)展打下了基礎(chǔ)。
60年代中期，進行了平朔礦區(qū)開采工藝技術(shù)的研究，提出了年產(chǎn)量500~1000萬t的開拓開采方案。方案中包括連續(xù)工藝、鐵道運輸工藝、吊斗電鏟、內(nèi)部排土等多種聯(lián)合工藝，是我國第一次進行特大型露天煤礦開采工藝技術(shù)的研究，其技術(shù)水平達到了當(dāng)時的世界水平。
為了配合五大露天煤礦的開發(fā)建設(shè)，承擔(dān)了煤巖切割阻力測試技術(shù)、元寶山露天礦地下水疏干方法、北方嚴寒地區(qū)防止剝離物料粘車、粘膠帶的防凍技術(shù)的研究。在撫順西露天礦進行的防粘車現(xiàn)場試驗和耐寒運輸膠帶低溫試驗在我國尚屬首次，其成果應(yīng)用于現(xiàn)場取得了較好的效果。
80年代面對老露天礦進入深部開采、開拓延深困難的局面，參加了技術(shù)改造的研究。特別是多次參加撫順西露天礦的技術(shù)改造設(shè)計，最終提出了上部鐵道運輸，深部汽車、膠帶運輸機聯(lián)合運輸，內(nèi)部排土分布區(qū)開采的設(shè)計方案。為配合這一方案的實施，進行了西區(qū)強化開采和西區(qū)提前實現(xiàn)內(nèi)部排土方案的研究。方案已實施多年，取得了很好的經(jīng)濟效益。
1．2露天開采裝備技術(shù)
1957年完成了“120B電鏟發(fā)電機外特性改善研究”，提高電鏟工作效率5%~10%，降低了電氣和機械故障；“露天礦用12t架線式電機車可控硅脈沖調(diào)速的研究”，使機車的故障率大大降低，節(jié)電約12%。
60年代后研制了Q 2—M64型潛孔鉆機。該鉆機還可以鉆0~30度的傾斜孔；針對中硬巖石研制了LH—200型回轉(zhuǎn)鉆機，該鉆機可使用切削、牙輪、潛孔等多種鉆具，其效率為沖擊鉆的3~5倍。與吉林重型機械廠聯(lián)合研制了ZX—150型旋轉(zhuǎn)鉆機；1986年研制的KY——150型牙輪鉆機臺班效率達到了71.5m，最高178m，是潛孔鉆機的2.54倍，沖擊鉆機的6.9倍；研制的QZ3——150型三翼回轉(zhuǎn)切削鉆頭，其壽命與美國的三翼鉆頭相同，達到 2500m，其價格僅為美國鉆頭的42%，取代了進口，長期在霍林河露天礦應(yīng)用。
與杭州重型機器、上海膠帶運輸機械廠、撫順挖掘機械廠共同承擔(dān)了我國第一套連續(xù)工藝設(shè)備的研制和試驗。包括輪斗挖掘機、膠帶運輸機、PS——1000型排土機、YG——15型膠帶移設(shè)機和YR——1組合膠帶接頭硫化機，結(jié)束了我國不能生產(chǎn)連續(xù)工藝設(shè)備的歷史。80年代由杭重和天工所研制了我國第一套中型輪斗挖掘機。露天開采安全研究所，參加了全部工業(yè)試驗和性能測試，完成了成套設(shè)備的機械性能測定和生產(chǎn)能力考核，開創(chuàng)了礦山設(shè)備性能測試的先河。
無寶山、準格爾等大型露天煤礦都部分采用了輪斗一膠帶連續(xù)工藝，并從國外引進了大型輪斗挖掘機。為配合這些單位的輪斗挖掘機設(shè)計和設(shè)備驗收任務(wù)，又進行了煤巖切割阻力、輪斗挖掘機切割破碎機理、輪斗工作機構(gòu)設(shè)計理論、輪斗挖掘切割力和機械性能測試等方面的研究。
通過對元寶山、撫順、小龍?zhí)?、昭通、霍林河、準格爾、伊敏等露天礦的煤巖切割阻力進行的研究和測定，提出了我國煤巖切割阻力理論和切割阻力及輪斗挖掘機切割力的測定方法，填補了我國在這一領(lǐng)域的空白，達到國際水平。其成果獲煤炭工業(yè)部科技進步二等獎。并用上述理論和測試技術(shù)完成了準格爾和元寶山兩露天礦連續(xù)工藝系統(tǒng)的機械性能測試和生產(chǎn)能力考核，為礦山把好了進口設(shè)備關(guān)。
在此期間露天開采安全研究所建成了世界上最大的斗輪挖掘機試驗裝置，斗輪直徑達0.95m。通過該裝置可模擬不同巖性的切割阻力和挖掘機切割力測定，研究斗輪挖掘機的合理工作參數(shù)。如：斗齒受力狀態(tài)、斗齒形狀、斗齒排列方式、切割速度、回轉(zhuǎn)速度、刨片尺寸、斗齒材料的耐磨性等。所研制的單斗電鏟斗齒的壽命為普通斗齒睥2.5~3.0倍。
1．3爆破技術(shù)及器材
為解決撫順西露天礦高段采掘的爆破質(zhì)量問題，1956年開展了高段爆破技術(shù)的研究。
1972年——1973年在海州露天礦采用了壓碴爆破方法，1985年完成了“提高海州礦塊煤率爆破方法的研究”，采用爆速為2700~3200m/s的低威力炸藥、空氣柱充填、優(yōu)化布孔參數(shù)、微差延期爆破技術(shù)，減少了壓碎區(qū)，降低了斷裂、碰撞、摩擦破碎，使塊煤率提高2.83%，1992年進行了“大型露天煤礦爆破技術(shù)優(yōu)化”的研究，通過安??堡露天礦的試驗，使該礦的炸藥定額由0.45kg/m3.降低到0.319 kg/m3.，綜合成本約1053.6萬元，剝離量增加20%以上。
此外還與沈陽部隊工程兵合作研制成功了B2、B3液體炸藥、液體炸藥混藥車、四路起爆器等，并完成了安太堡、準格爾、霍林河、撫順西露天等礦的爆破震動測試和減震技術(shù)的研究。
2 邊坡穩(wěn)定性和監(jiān)測技術(shù)研究
2．1 邊坡穩(wěn)定性研究
邊坡穩(wěn)定技術(shù)的研究始于20世紀50年代中期。1953年海州露天煤礦投產(chǎn)，撫順西露天煤礦完成改造后，不久在非工作幫就多次出現(xiàn)邊坡滑落現(xiàn)象，嚴重影響正常生產(chǎn)和設(shè)備安全。針對上述2礦的滑坡開始了邊坡穩(wěn)定性研究工作，主要研究內(nèi)容為非工作幫的工程地質(zhì)條件、巖石物理力學(xué)性質(zhì)、滑坡形成的條件和穩(wěn)定性分析方法、確定邊坡失穩(wěn)的范圍及防治措施。
1961年撫順西露天礦發(fā)生了4次百萬立方米的大滑坡，其中3號滑坡體危及西大巷提升煤道的安全。我所科研人員參加多部組成的治理工作組，完成了削坡、減重、疏干、加固等措施的設(shè)計和施工，確保了提升系統(tǒng)的正常生產(chǎn)。
經(jīng)過這一階段的研究工作，建立了一套露天礦邊坡穩(wěn)定性研究理論及工作方法，培養(yǎng)了一支科研隊伍，并建立了巖石力學(xué)試驗室。邊坡工程研究已成為露天開采安全研究所的主導(dǎo)專業(yè)，也是國內(nèi)最早開展邊坡工程研究的專業(yè)單位之一。并多次參加非煤露天礦山和長江三峽滑坡的治理論證。隨著我國露天采煤的發(fā)展，先后承擔(dān)了國家、煤炭部的重大研究課題，完成了撫順、阜新、平莊、安太堡、準格爾、小龍?zhí)?、義馬等露天煤礦的邊坡穩(wěn)定性研究和滑坡防治工作。至今共完成各類科研課題共60余項，其中12項成果分別獲得省、部及國家一、二、三等獎。
2．1．1 基礎(chǔ)研究
（1） 工程地質(zhì)勘察技術(shù)。地質(zhì)構(gòu)造和巖層賦存條件，特別是軟弱巖層的狀況是形成滑坡的內(nèi)在因素，查清地質(zhì)構(gòu)造是確定滑坡體的規(guī)模、滑動模式、穩(wěn)定分析和防治措施的依據(jù)。常規(guī)的方法是地表地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查、鉆探、巷探。
隨著雷達探測技術(shù)和地震波探測技術(shù)的發(fā)展，無鉆勘察地層及地質(zhì)構(gòu)造的目標得以實現(xiàn)。1993年在研究撫順西露天礦西南幫邊坡穩(wěn)定項目中，用淺層地質(zhì)雷達儀成功地確定了影響該地區(qū)邊坡穩(wěn)定的軟質(zhì)凝灰?guī)r的賦存狀態(tài)及分布規(guī)律。
在巖體結(jié)構(gòu)分析方面，根據(jù)巖體裂隙性的特點，應(yīng)用了隨機模擬，計算機數(shù)字模擬方法，以及用巖體質(zhì)量指標及QD分級來確定巖體的完整性，從而計???巖體結(jié)構(gòu)對邊坡穩(wěn)定的影響。
（2） 水文地質(zhì)及地下水監(jiān)測。邊坡巖體中地下水的存在不僅弱化巖石強度，特別是降低了弱層的抗剪強度，使邊坡沿弱層滑落。而且隨著地下水位的升高，浮托力增大降低了邊坡體的抗滑能力。因此地下水的勘察多采用地表調(diào)查和鉆水文孔，通過取巖樣測定巖石的含水量，作分層注水試驗，確定巖層的含水規(guī)律和水力聯(lián)系，建立水力模型。
在“七五”國家科技攻關(guān)項目“邊坡安全監(jiān)測系統(tǒng)的研制”課題中研制了壓阻式地下水監(jiān)測系統(tǒng)，可隨時測得地下水的壓力，具有精度高、分辨率高、輸出信號大、可實現(xiàn)集中控制、自動記錄等特點，提高了地下水的監(jiān)測水平。
消防技術(shù)檢測站，是自收自支的事業(yè)單位，實行獨立核算，所收取的檢驗費應(yīng)本著以盈利為目的的原則，適當(dāng)收取成本費。
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