董軒龍

（1.中國礦業(yè)大學(xué)（北京），北京市海淀區(qū)，100083；2.冀中能源峰峰集團(tuán)梧桐莊礦，河北省邯鄲市，065300）

德國采礦業(yè)的幾項(xiàng)先進(jìn)做法

董軒龍1，2

（1.中國礦業(yè)大學(xué)（北京），北京市海淀區(qū)，100083；2.冀中能源峰峰集團(tuán)梧桐莊礦，河北省邯鄲市，065300）

介紹了德國采礦業(yè)的先進(jìn)技術(shù)、完善的安全措施、卓越的生態(tài)環(huán)保理念和完善的職業(yè)安全與健康體系。詳細(xì)分析了德國長(zhǎng)壁式采煤技術(shù)及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)如何解決由地質(zhì)條件造成的開采難題，為我國大型煤炭基地的建設(shè)提供了可資借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

長(zhǎng)壁式采煤 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 綠色開采 職業(yè)安全與健康 德國礦業(yè)

德國采礦技術(shù)的先進(jìn)性在全球有口皆碑，采礦裝備尤為先進(jìn)。德國先進(jìn)的采礦技術(shù)不僅應(yīng)用于該國魯爾地區(qū)（Ruhr Area）、薩爾地區(qū)（Saarland）和伊班布蘭地區(qū)（Ibbenburen）的各大硬煤煤礦，充分解決了由地質(zhì)條件造成的開采難題。德國的采礦技術(shù)無論是對(duì)于井工礦還是露天礦，都得到了很好的應(yīng)用；特別是其在高水準(zhǔn)的技術(shù)設(shè)計(jì)、完善的安全措施和卓越的生態(tài)環(huán)保性等方面的突出表現(xiàn)，使德國的采礦技術(shù)不斷向世界采礦業(yè)擴(kuò)張。

1 高效率的長(zhǎng)壁式采煤技術(shù)

二戰(zhàn)以后的聯(lián)邦德國，通過不斷研發(fā)并利用長(zhǎng)壁式采煤技術(shù)，使德國魯爾地區(qū)北部的深部煤炭資源得到較好開發(fā)。如今，盡管長(zhǎng)壁式采煤技術(shù)在世界上很多國家都得到了很好的應(yīng)用，但德國的煤礦一直依靠自主創(chuàng)新，他們根據(jù)魯爾和薩爾地區(qū)煤礦的特殊地質(zhì)條件，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)獨(dú)特的采煤方法和改進(jìn)采煤設(shè)備，不但降低了開采成本，也保證了德國長(zhǎng)壁式采煤技術(shù)在世界上時(shí)時(shí)處于領(lǐng)先地位。

德國魯爾和薩爾地區(qū)的煤田主礦床的特點(diǎn)表現(xiàn)為礦層厚度不一，從0.8～4m不等，傾角變化大，范圍在0°～30°，還有很多的小斷層，很多工作面的深度超過了1000m，最深的達(dá)到了1700m，平均深度為1150m。開采深度加大導(dǎo)致頂板壓力的增大。長(zhǎng)壁式采煤系統(tǒng)使頂板技術(shù)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，從四連桿掩護(hù)式頂板支架到全面的電動(dòng)液壓防護(hù)支架，之后改良為標(biāo)準(zhǔn)化掩護(hù)支架系統(tǒng)，使得支架阻力高達(dá)700kN／m2，從而使蓬蓋端頭能承受極高的支撐力，十分堅(jiān)固；電動(dòng)液壓支架由高級(jí)傳感器技術(shù)操控，提高了設(shè)備的運(yùn)行可靠性。

隨著技術(shù)改革的不斷推進(jìn)，更長(zhǎng)的工作面被引入，大大提高了生產(chǎn)效率。在采煤設(shè)備能夠適應(yīng)環(huán)境要求的前提下，拓寬工作面的優(yōu)勢(shì)完美地顯現(xiàn)出來：縮短了安裝工程的時(shí)間和成本；降低了回采工作的支出；減少了工作面巷道交叉的不利影響；相對(duì)地縮短了工作面端頭的采煤機(jī)的無效時(shí)間等等。數(shù)據(jù)顯示，長(zhǎng)度為400m以上的采煤機(jī)裝載工作區(qū)面積推進(jìn)速度比短工作面提高65%。

然而，工作面長(zhǎng)度的增加、配合驅(qū)動(dòng)額定功率的提升、采煤深度的加大，使得為長(zhǎng)壁工作面和入口處研發(fā)實(shí)施更好的通風(fēng)技術(shù)必須跟上。特別是薄煤層工作面，空氣流通速度最大限度為6m／s，這對(duì)工作面通風(fēng)技術(shù)提出了特殊挑戰(zhàn)。而且，較長(zhǎng)的工作面要求，人行道的設(shè)計(jì)必須符合逃生和救援的規(guī)定，且必須具備防爆功能。

2 褐煤實(shí)現(xiàn)大功率綠色開采

比較統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，德國的褐煤產(chǎn)量居世界首位。褐煤無需加工可以直接供應(yīng)發(fā)電企業(yè)。德國的萊茵河流域是褐煤的重要產(chǎn)區(qū)，這里主要有三大露天煤礦——漢巴赫（Hambach）、加爾茨維勒（Garzweiler）和因登（Inden）。目前德國的褐煤產(chǎn)量為1.8億t／a，三大露天煤礦的產(chǎn)量超過1億t／a，90%以上的褐煤供應(yīng)電力企業(yè)。

萊茵河流域褐煤的表土層主要是沙、礫石和粘土，可歸為極軟表層一類。褐煤煤層為近水平煤層或緩傾斜煤層，這就使得應(yīng)用由輪斗挖掘機(jī)、帶式輸送機(jī)、散料機(jī)組成的連續(xù)采煤系統(tǒng)成為可能，德國在這方面有較好的技術(shù)基礎(chǔ)，而且成本低廉，在世界其他類似地質(zhì)條件褐煤礦區(qū)都能夠得到應(yīng)用。

值得注意的是，復(fù)合結(jié)構(gòu)土況要求以最合理的采剝比從礦床中進(jìn)行開采，露天礦的深度不斷加大，對(duì)表土層的剝離要求更高。比如，1978年投產(chǎn)的漢巴赫露天礦的采剝比達(dá)到6∶1，采煤深度達(dá)到450m，主要采煤設(shè)備必須具有更大規(guī)模的處理能力和更大容積。另外，采煤的聚集度在增大，露天礦數(shù)量減少了，規(guī)模變大了，也要求有更大處理能力的設(shè)備投入應(yīng)用。于是，技術(shù)密集度加大，自動(dòng)化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，大多數(shù)輪斗挖掘機(jī)配備有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、磨損防護(hù)裝置和節(jié)能減排系統(tǒng)等。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以幫助操作者結(jié)合開采數(shù)據(jù)對(duì)礦層實(shí)現(xiàn)精確切割，下一步還可以據(jù)此建立一個(gè)物料在線管理系統(tǒng)，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)部分無人操作或完全無人操作。為使定期維修的停機(jī)時(shí)間盡可能減少，必須配備先進(jìn)的磨損防護(hù)裝置。由于挖掘機(jī)要挖掘幾百萬噸的高磨蝕性表土層，必須根據(jù)表土層原料完善對(duì)鏟斗和溜槽的防護(hù)。德國RWE公司研發(fā)出一種利用熔解的碳化鎢來加強(qiáng)磨損防護(hù)技術(shù)，利用自動(dòng)焊機(jī)將熔解碳化鎢焊接在鏟斗和其他部位，取得了較好效果。另外，由于這些大型露天煤礦處于德國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和人口稠密地區(qū)，因此對(duì)環(huán)境應(yīng)實(shí)行嚴(yán)格保護(hù)。大型機(jī)器設(shè)備必須配備先進(jìn)的碳排放控制系統(tǒng)和減噪消音技術(shù)，以最大限度地降低各類污染。主要包括降低輪斗挖掘機(jī)、帶式輸送機(jī)和散料機(jī)的噪音和粉塵排放，采用將齒輪箱密封、安裝抑塵噴霧系統(tǒng)等。

3 完善的職業(yè)安全與健康體系

在德國，職業(yè)安全與健康是通過聯(lián)邦和州的雙重法律系統(tǒng)得到保護(hù)的。這些法律法規(guī)規(guī)定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確認(rèn)了工作中勞資雙方的責(zé)任，同時(shí)這些法律法規(guī)也置于歐盟法律框架的約束和指導(dǎo)之下。

德國有關(guān)職業(yè)安全與健康的基本法律是1996年頒布的職業(yè)安全法，其中對(duì)工作安全和健康有較為完整的規(guī)定，特別是對(duì)法定職業(yè)事故保險(xiǎn)的規(guī)定。德國有2個(gè)相互合作的保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)，即為井下采礦負(fù)責(zé)的BBG和為露天采掘以及其他工業(yè)負(fù)責(zé)的StBG，這兩個(gè)機(jī)構(gòu)都在國內(nèi)與國際范圍內(nèi)促進(jìn)安全與健康方面積極工作，而且都是國際社會(huì)安全聯(lián)合會(huì)的成員。BBG的職責(zé)還包括培訓(xùn)礦區(qū)安全工作隊(duì)。

此外，關(guān)于職業(yè)安全健康還有諸多的如企業(yè)醫(yī)生法令、工程安全法令和其他工業(yè)安全指導(dǎo)法令。采礦業(yè)最主要的是1991年7月頒布的關(guān)于采礦工人健康保護(hù)的法令，內(nèi)容涵蓋醫(yī)療檢查、危險(xiǎn)物質(zhì)、噪音和振動(dòng)控制。

與其他歐盟成員一樣，德國是歐洲職業(yè)安全健康局（European Agency for Safety and Health at Work）的重要成員。德國通過聯(lián)邦勞動(dòng)和社會(huì)事務(wù)部參與該機(jī)構(gòu)的技術(shù)研究和信息交流，并使聯(lián)邦職業(yè)安全健康局、聯(lián)邦中央工業(yè)事故保險(xiǎn)基金會(huì)等機(jī)構(gòu)參與進(jìn)來，并延伸至與國際勞工組織（ILO）的財(cái)政與技術(shù)合作。德國在多特蒙德設(shè)有危險(xiǎn)物質(zhì)研究院（Institute for Research on Hazardous Substance），該院的過濾測(cè)試裝置和測(cè)量粉末含塵量的IGF程序（該程序最近被列為歐洲標(biāo)準(zhǔn)）世界領(lǐng)先。開發(fā)用來捕獲打孔作業(yè)中硅塵的“漩渦帽技術(shù)”是一項(xiàng)全新技術(shù)，可以讓BBG和StBG的投保者從中受益。德國的國際合作另一個(gè)突出表現(xiàn)是積極參與大西洋職業(yè)健康安全同盟，該同盟是由美國、愛爾蘭、英國和德國職業(yè)安全健康領(lǐng)域?qū)＜医M成的專業(yè)機(jī)構(gòu)，作為煤炭行業(yè)經(jīng)營者、管理者和突發(fā)事故保險(xiǎn)業(yè)者的國際網(wǎng)絡(luò)，起到交流成功經(jīng)驗(yàn)、預(yù)防危害和事故的積極作用。

從技術(shù)層面看，德國安全生產(chǎn)新技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)成功典型是將Wi－Fi通訊設(shè)備成功引入德國石棉股份有限公司（DSK）的井下硬煤工作面，即運(yùn)用Wi－Fi以遙控方式操作機(jī)器，減少了井下工人數(shù)量，而且使井下工人可以與地面保持更長(zhǎng)久的聯(lián)絡(luò)，有效地推動(dòng)了采礦業(yè)的安全發(fā)展。德拉格安全設(shè)備公司（Drager Safety）在BG174呼吸器改進(jìn)方面取得重大突破，他們研發(fā)的一系列創(chuàng)新裝置成功地阻斷了灰塵和其他污染物被吸入人體。德拉格研發(fā)的Picco20防塵面具，具有超輕、裝有可替換的過濾器、可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，為礦工在持續(xù)灰塵防護(hù)條件下作業(yè)提供了保障。另外，德拉格研發(fā)的便攜式氣體檢測(cè)儀X－am 5000，能方便地檢測(cè)出可燃和含毒的煙霧、氣體，或者氧氣不足的情況，是井下礦工個(gè)人防護(hù)的必備用具，使人不會(huì)暴露在有毒或易燃易爆氣體環(huán)境之中。

Advanced practice and enlightenment from German mining industry

Dong Xuanlong1，2
（1.China University of Mining ＆Technology（Beijing），Haidian，Beijing 100083，China；2.Wutongzhuang Coal Mine，Jizhong Energy Fengfeng Mining Group Co，Handan，Hebei 065300，China）

This paper introduces the advanced technology of German mining industry，developed security measures，the excellence concept in environmental protection and mature occupational health and safety management system.This paper also analysis the longwalling technology of German mining and shows that using satellite navigation systems to solve the mining problems caused by geological conditions，which provide rich experience for china＇s large－scale coal bases.

longwalling，satellite navigation system，green mining，occupational health and safety management system，german mining

TD－9

B

董軒龍（1971－），男，漢族，在讀博士研究生，高級(jí)工程師，現(xiàn)任冀中能源峰峰集團(tuán)梧桐莊礦黨委書記。

（責(zé)任編輯 孫英浩）