德国采矿业的几项先进做法

董轩龙

（1.中国矿业大学（北京），北京市海淀区，100083；2.冀中能源峰峰集团梧桐庄矿，河北省邯郸市，065300）

德国采矿业的几项先进做法

董轩龙1，2

（1.中国矿业大学（北京），北京市海淀区，100083；2.冀中能源峰峰集团梧桐庄矿，河北省邯郸市，065300）

介绍了德国采矿业的先进技术、完善的安全措施、卓越的生态环保理念和完善的职业安全与健康体系。详细分析了德国长壁式采煤技术及卫星导航系统如何解决由地质条件造成的开采难题，为我国大型煤炭基地的建设提供了可资借鉴的经验。

长壁式采煤 卫星导航系统 绿色开采 职业安全与健康 德国矿业

德国采矿技术的先进性在全球有口皆碑，采矿装备尤为先进。德国先进的采矿技术不仅应用于该国鲁尔地区（Ruhr Area）、萨尔地区（Saarland）和伊班布兰地区（Ibbenburen）的各大硬煤煤矿，充分解决了由地质条件造成的开采难题。德国的采矿技术无论是对于井工矿还是露天矿，都得到了很好的应用；特别是其在高水准的技术设计、完善的安全措施和卓越的生态环保性等方面的突出表现，使德国的采矿技术不断向世界采矿业扩张。

1 高效率的长壁式采煤技术

二战以后的联邦德国，通过不断研发并利用长壁式采煤技术，使德国鲁尔地区北部的深部煤炭资源得到较好开发。如今，尽管长壁式采煤技术在世界上很多国家都得到了很好的应用，但德国的煤矿一直依靠自主创新，他们根据鲁尔和萨尔地区煤矿的特殊地质条件，有针对性地设计独特的采煤方法和改进采煤设备，不但降低了开采成本，也保证了德国长壁式采煤技术在世界上时时处于领先地位。

德国鲁尔和萨尔地区的煤田主矿床的特点表现为矿层厚度不一，从0.8～4m不等，倾角变化大，范围在0°～30°，还有很多的小断层，很多工作面的深度超过了1000m，最深的达到了1700m，平均深度为1150m。开采深度加大导致顶板压力的增大。长壁式采煤系统使顶板技术实现了跨越式发展，从四连杆掩护式顶板支架到全面的电动液压防护支架，之后改良为标准化掩护支架系统，使得支架阻力高达700kN／m2，从而使蓬盖端头能承受极高的支撑力，十分坚固；电动液压支架由高级传感器技术操控，提高了设备的运行可靠性。

随着技术改革的不断推进，更长的工作面被引入，大大提高了生产效率。在采煤设备能够适应环境要求的前提下，拓宽工作面的优势完美地显现出来：缩短了安装工程的时间和成本；降低了回采工作的支出；减少了工作面巷道交叉的不利影响；相对地缩短了工作面端头的采煤机的无效时间等等。数据显示，长度为400m以上的采煤机装载工作区面积推进速度比短工作面提高65%。

然而，工作面长度的增加、配合驱动额定功率的提升、采煤深度的加大，使得为长壁工作面和入口处研发实施更好的通风技术必须跟上。特别是薄煤层工作面，空气流通速度最大限度为6m／s，这对工作面通风技术提出了特殊挑战。而且，较长的工作面要求，人行道的设计必须符合逃生和救援的规定，且必须具备防爆功能。

2 褐煤实现大功率绿色开采

比较统计数据表明，德国的褐煤产量居世界首位。褐煤无需加工可以直接供应发电企业。德国的莱茵河流域是褐煤的重要产区，这里主要有三大露天煤矿——汉巴赫（Hambach）、加尔茨维勒（Garzweiler）和因登（Inden）。目前德国的褐煤产量为1.8亿t／a，三大露天煤矿的产量超过1亿t／a，90%以上的褐煤供应电力企业。

莱茵河流域褐煤的表土层主要是沙、砾石和粘土，可归为极软表层一类。褐煤煤层为近水平煤层或缓倾斜煤层，这就使得应用由轮斗挖掘机、带式输送机、散料机组成的连续采煤系统成为可能，德国在这方面有较好的技术基础，而且成本低廉，在世界其他类似地质条件褐煤矿区都能够得到应用。

值得注意的是，复合结构土况要求以最合理的采剥比从矿床中进行开采，露天矿的深度不断加大，对表土层的剥离要求更高。比如，1978年投产的汉巴赫露天矿的采剥比达到6∶1，采煤深度达到450m，主要采煤设备必须具有更大规模的处理能力和更大容积。另外，采煤的聚集度在增大，露天矿数量减少了，规模变大了，也要求有更大处理能力的设备投入应用。于是，技术密集度加大，自动化技术得到广泛应用，大多数轮斗挖掘机配备有卫星导航系统、磨损防护装置和节能减排系统等。卫星导航系统可以帮助操作者结合开采数据对矿层实现精确切割，下一步还可以据此建立一个物料在线管理系统，最终目标是实现部分无人操作或完全无人操作。为使定期维修的停机时间尽可能减少，必须配备先进的磨损防护装置。由于挖掘机要挖掘几百万吨的高磨蚀性表土层，必须根据表土层原料完善对铲斗和溜槽的防护。德国RWE公司研发出一种利用熔解的碳化钨来加强磨损防护技术，利用自动焊机将熔解碳化钨焊接在铲斗和其他部位，取得了较好效果。另外，由于这些大型露天煤矿处于德国经济发达地区和人口稠密地区，因此对环境应实行严格保护。大型机器设备必须配备先进的碳排放控制系统和减噪消音技术，以最大限度地降低各类污染。主要包括降低轮斗挖掘机、带式输送机和散料机的噪音和粉尘排放，采用将齿轮箱密封、安装抑尘喷雾系统等。

3 完善的职业安全与健康体系

在德国，职业安全与健康是通过联邦和州的双重法律系统得到保护的。这些法律法规规定了相关标准，确认了工作中劳资双方的责任，同时这些法律法规也置于欧盟法律框架的约束和指导之下。

德国有关职业安全与健康的基本法律是1996年颁布的职业安全法，其中对工作安全和健康有较为完整的规定，特别是对法定职业事故保险的规定。德国有2个相互合作的保险机构，即为井下采矿负责的BBG和为露天采掘以及其他工业负责的StBG，这两个机构都在国内与国际范围内促进安全与健康方面积极工作，而且都是国际社会安全联合会的成员。BBG的职责还包括培训矿区安全工作队。

此外，关于职业安全健康还有诸多的如企业医生法令、工程安全法令和其他工业安全指导法令。采矿业最主要的是1991年7月颁布的关于采矿工人健康保护的法令，内容涵盖医疗检查、危险物质、噪音和振动控制。

与其他欧盟成员一样，德国是欧洲职业安全健康局（European Agency for Safety and Health at Work）的重要成员。德国通过联邦劳动和社会事务部参与该机构的技术研究和信息交流，并使联邦职业安全健康局、联邦中央工业事故保险基金会等机构参与进来，并延伸至与国际劳工组织（ILO）的财政与技术合作。德国在多特蒙德设有危险物质研究院（Institute for Research on Hazardous Substance），该院的过滤测试装置和测量粉末含尘量的IGF程序（该程序最近被列为欧洲标准）世界领先。开发用来捕获打孔作业中硅尘的“漩涡帽技术”是一项全新技术，可以让BBG和StBG的投保者从中受益。德国的国际合作另一个突出表现是积极参与大西洋职业健康安全同盟，该同盟是由美国、爱尔兰、英国和德国职业安全健康领域专家组成的专业机构，作为煤炭行业经营者、管理者和突发事故保险业者的国际网络，起到交流成功经验、预防危害和事故的积极作用。

从技术层面看，德国安全生产新技术应用的一个成功典型是将Wi－Fi通讯设备成功引入德国石棉股份有限公司（DSK）的井下硬煤工作面，即运用Wi－Fi以遥控方式操作机器，减少了井下工人数量，而且使井下工人可以与地面保持更长久的联络，有效地推动了采矿业的安全发展。德拉格安全设备公司（Drager Safety）在BG174呼吸器改进方面取得重大突破，他们研发的一系列创新装置成功地阻断了灰尘和其他污染物被吸入人体。德拉格研发的Picco20防尘面具，具有超轻、装有可替换的过滤器、可重复使用的优点，为矿工在持续灰尘防护条件下作业提供了保障。另外，德拉格研发的便携式气体检测仪X－am 5000，能方便地检测出可燃和含毒的烟雾、气体，或者氧气不足的情况，是井下矿工个人防护的必备用具，使人不会暴露在有毒或易燃易爆气体环境之中。

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

董轩龙（1971－），男，汉族，在读博士研究生，高级工程师，现任冀中能源峰峰集团梧桐庄矿党委书记。

（责任编辑 孙英浩）