圖為俄羅斯西伯利亞煤炭能源公司運(yùn)營的博羅金斯基煤礦。圖片來源：視覺中國

科技日報駐俄羅斯記者 董映璧

俄羅斯是世界能源生產(chǎn)大國，既能生產(chǎn)大量的石油和天然氣，也能開采豐富的煤炭。煤炭生產(chǎn)中首要的是安全問題，為了在煤炭開采中最大限度地降低安全事故，俄煤炭行業(yè)不僅制定了一系列安全生產(chǎn)規(guī)則，而且還依靠科技進(jìn)步和新技術(shù)解決安全生產(chǎn)問題，形成了一整套煤炭安全生產(chǎn)體系，其中主要包括人員的科學(xué)培訓(xùn)、智能安全監(jiān)控和新型煤炭脫氣技術(shù)。

【資料圖】

科學(xué)培訓(xùn)煤礦工作人員

由于煤炭的開采具有工藝流程復(fù)雜、故障風(fēng)險較高、資本設(shè)備密集、生產(chǎn)條件多變、井下作業(yè)復(fù)雜多樣且具有不可預(yù)測性等特征，俄羅斯以立法方式規(guī)定所有在煤礦工作的人員都要經(jīng)過專業(yè)的安全培訓(xùn)，依據(jù)法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定科學(xué)的培訓(xùn)計(jì)劃和安全規(guī)則。

這些規(guī)則主要包括員工熟悉和適應(yīng)煤礦工作環(huán)境，明確崗前培訓(xùn)職責(zé)，熟練掌握煤礦工作必備的安全知識和技能，定期檢查工作人員的安全知識和技能。其中包括要特別注意監(jiān)督對他人安全具有重要意義的其他專職工作人員的技能和工作狀態(tài)，包括煤礦調(diào)度員、電力機(jī)車操作員、升降機(jī)操作員等。在培訓(xùn)工作中特別強(qiáng)調(diào)，安全系統(tǒng)監(jiān)測不僅針對設(shè)備和空氣，而且還要監(jiān)測專業(yè)人員的行為規(guī)范。

運(yùn)用智能安全監(jiān)控系統(tǒng)

按照《俄羅斯煤礦安全規(guī)則》，所有煤礦企業(yè)都必須安裝多功能安全系統(tǒng)。因此，建立防火和預(yù)警系統(tǒng)是首要任務(wù)。該系統(tǒng)需要在第一時間將預(yù)警信息傳遞給礦井內(nèi)每一個人，并確保能有效和迅速地開展救援行動。

其次是運(yùn)用基于電子編程技術(shù)（EEPS）的安全監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)貫穿在煤礦開采的所有過程中，包括員工培訓(xùn)、技術(shù)設(shè)備的使用和研發(fā)、人員和車輛等環(huán)節(jié)的監(jiān)控和定位。比如，利用該系統(tǒng)中的目標(biāo)跟蹤軟件監(jiān)控員工在礦井的位置，以及緊急情況下用于組織救援行動和快速反應(yīng)。同時，利用該技術(shù)可以預(yù)防事故發(fā)生。因?yàn)槟繕?biāo)跟蹤軟件能夠從各種傳感器收集和傳輸數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)可分析井內(nèi)空氣成分、溫度、壓力和其他參數(shù)，以及被救人員的自我感覺，該技術(shù)的定位精度可達(dá)1米。

第三是廣泛使用能夠?qū)⒈ā⒒馂?zāi)、故障預(yù)警、人員搜索、地下通信故障就地處理的自動系統(tǒng)。該自動系統(tǒng)在沒有電力的情況下仍能夠長時間工作，不受電磁和機(jī)械的影響，并且可以透過巖層使用無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)傳遞信號。例如，將一個單獨(dú)的搜索信號集成到員工的照明燈中，救援人員據(jù)此不僅可以找到人，還能繪制接近被救者的最佳途徑，這種系統(tǒng)的工作時間在2晝夜左右。

使用等離子脈沖技術(shù)脫氣

瓦斯是吸附于煤體及周圍巖層中的有害氣體，主要成分是甲烷，易燃易爆，加之煤層透氣性低，不易在開采前抽放，采掘時極易發(fā)生瓦斯突出現(xiàn)象，而瓦斯突出是煤礦發(fā)生爆炸的主因。

為此，首先要在開采前對煤層進(jìn)行脫氣。該過程包括用真空泵將瓦斯從煤層中抽出并送到表面；在礦井內(nèi)組織通風(fēng)系統(tǒng)，將有害、爆炸和有毒氣體輸送到地面，或者吸入新鮮空氣降低礦井內(nèi)有害氣體的濃度；使用氣體分析儀和預(yù)警、保護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測礦井內(nèi)空氣的狀態(tài)。一旦監(jiān)測到甲烷濃度超過了危險值，預(yù)警系統(tǒng)自動啟動，工作人員應(yīng)該緊急撤離。

目前，全球很多煤炭開采國仍采用專為油氣領(lǐng)域開發(fā)的技術(shù)進(jìn)行煤層脫氣，但這種技術(shù)并不能有效解決瓦斯突出等問題，這是煤礦事故多發(fā)、高發(fā)的重要原因。而俄羅斯煤炭企業(yè)廣泛使用等離子脈沖技術(shù)為煤層脫氣，進(jìn)一步提高了安全生產(chǎn)水平，同時大大減少了耗費(fèi)在煤礦安全措施上的資金和時間。

等離子脈沖技術(shù)脫氣的原理是根據(jù)不同地質(zhì)條件下煤層的固有頻率，導(dǎo)爆索兩極在高壓電源下瞬間氣化，在煤層中形成低溫致密等離子體沖擊波，沖擊波產(chǎn)生的壓力傳遞到煤層基質(zhì)引起擠壓應(yīng)力和拉伸力，周期性的擠壓和拉伸作用與煤層固有頻率發(fā)生共振，從而為煤層脫氣提供有利條件。

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