采煤掘进作业安全管控技术应用

摘要：采煤掘进作业是煤矿生产的核心环节，其作业环境复杂、风险因素多元，极易引发顶板坍塌、瓦斯突出、透水等安全事故，严重威胁作业人员生命安全与煤矿企业安全生产秩序。基于此，加强采煤掘进作业安全管控技术研究与应用，成为煤业领域亟待解决的关键问题。本文结合煤矿井下采煤掘进作业实际场景，分析了作业过程中主要安全风险因素，重点探讨了地质超前探测、顶板动态监测、瓦斯智能管控、智能视频监控等核心安全管控技术的应用原理与实践效果，最后提出技术优化与推广建议，为提升煤矿采煤掘进作业安全管理水平、降低事故发生率提供参考。

关键词：采煤掘进；安全管控；地质探测；顶板监测；瓦斯治理

引言

煤炭是我国能源结构的基础，采煤掘进作为煤矿开采的核心前置工序，其安全与质量直接决定生产效率，但井下作业环境复杂，顶板失稳、瓦斯积聚等隐患突出，约40%的煤矿安全事故与该环节管控不到位相关；随着智能化等技术渗透，传统人工管控模式逐步被取代，本文立足作业实际，梳理安全风险、剖析核心管控技术应用，为煤矿优化安全管控体系、提升风险防控能力提供支撑。

一、采煤掘进作业主要安全风险因素分析

煤矿井下采煤掘进作业涉及地质条件、设备运行、作业流程等多个维度，安全风险因素具有隐蔽性、突发性和叠加性特征，具体可归纳为以下四类：

一是地质构造风险。井下地质条件复杂多变，断层、破碎带、褶皱等地质构造易导致顶板岩石松散、稳定性不足，进而引发顶板坍塌、片帮等事故；同时，未知地质构造可能暗藏高压水层或瓦斯富集区，给掘进作业带来透水、瓦斯突出等重大安全隐患。

二是瓦斯积聚风险。掘进过程中，煤层中的瓦斯会随掘进工作面推进不断释放，若通风系统不完善、瓦斯抽采不及时，易导致瓦斯在作业空间积聚，当瓦斯浓度达到爆炸极限时，遇火源会引发瓦斯爆炸事故，后果极为严重。

三是顶板失稳风险。掘进作业会破坏原有的围岩应力平衡，导致顶板应力重新分布，若顶板支护方案不合理、支护强度不足，或支护不及时，极易引发顶板下沉、冒顶等事故，是采煤掘进作业中最常见的安全风险之一。

四是人为与设备风险。作业人员安全意识淡薄、违规操作（如未按规程支护、擅自拆除安全设施等），以及掘进机、输送机等设备老化、维护不当、运行异常等，都可能诱发安全事故，加剧作业风险。

二、采煤掘进作业核心安全管控技术应用

针对采煤掘进作业中的主要安全风险，结合现代技术发展成果，目前煤业领域已形成以地质超前探测、顶板动态监测、瓦斯智能管控、智能视频监控为核心的安全管控技术体系，实现了对作业风险的精准预判、实时监测与高效处置。

2.1 地质超前探测技术

地质超前探测是规避未知地质风险的关键，通过物探、钻探等手段预判前方地质构造、水文及瓦斯情况，为作业优化提供依据，常用技术有瞬变电磁法、地质雷达法、超前钻探法。

瞬变电磁法探测深、抗干扰强，适用于远距离复杂地质探测；地质雷达法精度高，适配近距离小型地质异常识别；超前钻探法结果精准，常作为物探验证手段。

某矿1203工作面采用“瞬变电磁法+超前钻探法”，提前探明断层及富水破碎带，通过调整掘进方向、优化支护及布设排水设施，成功规避顶板坍塌与透水风险。

2.2 顶板动态监测技术

顶板动态监测技术通过实时采集顶板位移、支护受力等参数判断稳定性并预警，常用技术包括光纤传感、机械式、无线传感网络监测等。

光纤传感监测精度高、抗干扰强，适配复杂井下环境；无线传感网络监测无需布线、安装便捷，可实现多点远程实时监测，便于及时发现异常。

某矿301工作面应用光纤传感监测系统，监测到顶板下沉速度骤增后及时预警，作业人员撤离并采取加固措施，成功避免冒顶事故。

2.3 瓦斯智能管控技术

瓦斯智能管控技术整合抽采、通风、监测等环节，实现瓦斯实时监测、精准调控，核心包括浓度实时监测、智能通风调控、抽采智能化等技术，降低积聚与突出风险。

浓度监测通过传感器实时采集数据，超阈值自动预警并联动设备处置；智能通风可动态调节风量；智能抽采能按需调整参数提升效率，从源头控风险。

某高瓦斯矿202工作面应用该系统，实现瓦斯治理全流程智能管控，8次浓度异常均快速处置，确保掘进期间瓦斯零超标。

2.4 智能视频监控技术

智能视频监控技术通过在掘进工作面、巷道交叉口等关键区域安装高清摄像头与智能分析设备，实现对作业人员行为、设备运行状态的实时监控与智能识别，及时发现违规操作、设备异常等安全隐患。该技术突破了传统人工巡检的局限性，提升了安全管控的覆盖面与时效性。

智能视频监控系统具备人员行为识别、设备状态监测、异物入侵检测等功能。人员行为识别可精准识别作业人员未佩戴安全帽、违规进入危险区域、擅自拆除安全设施等违规行为，一旦发现违规行为，系统立即发出预警，提醒现场管理人员及时处置；设备状态监测通过分析摄像头采集的设备运行图像，识别掘进机、输送机等设备的异常运行状态，如设备卡阻、部件松动等，及时反馈设备故障信息，便于维修人员及时检修，减少设备故障引发的安全事故；异物入侵检测可识别巷道内的掉落矸石、杂物等异物，及时发出预警，避免异物影响设备运行或造成人员伤害。

三、采煤掘进作业安全管控技术优化与推广建议

当前采煤掘进安全管控技术应用成效显著，但在技术融合、推广及人员培训等方面仍有不足，需进一步优化以提升实效性与覆盖面。

一是推进技术融合创新，推动地质探测、顶板监测等核心技术深度融合，构建一体化管控平台实现数据共享与协同处置，同时融入人工智能、大数据等新技术，提升系统智能化与数据分析能力。

二是加大技术推广，针对中小型煤矿技术资金短板，通过政策扶持、资金投入及搭建推广平台等，助力其提升安全管控技术应用能力。

三是强化人员培训，建立健全培训体系，提升作业人员技术操作能力与安全意识，保障技术设备有效发挥作用。

四是完善保障机制，建立考核评价体系，联动企业绩效与人员考核，同时加强设备日常维护管理，确保设备稳定运行。

结论

采煤掘进作业安全管控是煤矿安全生产的核心环节，地质超前探测、顶板动态监测、瓦斯智能管控、智能视频监控等技术的应用，有效提升了作业风险的预判与防控能力，降低了安全事故发生率。未来，需进一步加强技术融合创新、加大技术推广力度、强化人员培训与机制建设，推动安全管控技术在煤业领域的全面深入应用，助力煤矿行业实现高质量、安全发展。

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