圖為俄羅斯西伯利亞煤炭能源公司運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大國，既能生產大量的石油和天然氣，也能開采豐富的煤炭。煤炭生產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，俄煤炭行業不僅制定了一系列安全生產規則，而且還依靠科技進步和新技術解決安全生產問題，形成了一整套煤炭安全生產體系，其中主要包括人員的科學培訓、智能安全監控和新型煤炭脫氣技術。
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科學培訓煤礦工作人員
由于煤炭的開采具有工藝流程復雜、故障風險較高、資本設備密集、生產條件多變、井下作業復雜多樣且具有不可預測性等特征，俄羅斯以立法方式規定所有在煤礦工作的人員都要經過專業的安全培訓，依據法規和行業標準制定科學的培訓計劃和安全規則。
這些規則主要包括員工熟悉和適應煤礦工作環境，明確崗前培訓職責，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，包括煤礦調度員、電力機車操作員、升降機操作員等。在培訓工作中特別強調，安全系統監測不僅針對設備和空氣，而且還要監測專業人員的行為規范。
運用智能安全監控系統
按照《俄羅斯煤礦安全規則》，所有煤礦企業都必須安裝多功能安全系統。因此，建立防火和預警系統是首要任務。該系統需要在第一時間將預警信息傳遞給礦井內每一個人，并確保能有效和迅速地開展救援行動。
其次是運用基于電子編程技術（EEPS）的安全監控系統。該系統貫穿在煤礦開采的所有過程中，包括員工培訓、技術設備的使用和研發、人員和車輛等環節的監控和定位。比如，利用該系統中的目標跟蹤軟件監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。同時，利用該技術可以預防事故發生。因為目標跟蹤軟件能夠從各種傳感器收集和傳輸數據，利用這些數據可分析井內空氣成分、溫度、壓力和其他參數，以及被救人員的自我感覺，該技術的定位精度可達1米。
第三是廣泛使用能夠將爆炸、火災、故障預警、人員搜索、地下通信故障就地處理的自動系統。該自動系統在沒有電力的情況下仍能夠長時間工作，不受電磁和機械的影響，并且可以透過巖層使用無線數據傳輸技術傳遞信號。例如，將一個單獨的搜索信號集成到員工的照明燈中，救援人員據此不僅可以找到人，還能繪制接近被救者的最佳途徑，這種系統的工作時間在2晝夜左右。
使用等離子脈沖技術脫氣
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，采掘時極易發生瓦斯突出現象，而瓦斯突出是煤礦發生爆炸的主因。
為此，首先要在開采前對煤層進行脫氣。該過程包括用真空泵將瓦斯從煤層中抽出并送到表面；在礦井內組織通風系統，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有害氣體的濃度；使用氣體分析儀和預警、保護系統監測礦井內空氣的狀態。一旦監測到甲烷濃度超過了危險值，預警系統自動啟動，工作人員應該緊急撤離。
目前，全球很多煤炭開采國仍采用專為油氣領域開發的技術進行煤層脫氣，但這種技術并不能有效解決瓦斯突出等問題，這是煤礦事故多發、高發的重要原因。而俄羅斯煤炭企業廣泛使用等離子脈沖技術為煤層脫氣，進一步提高了安全生產水平，同時大大減少了耗費在煤礦安全措施上的資金和時間。
等離子脈沖技術脫氣的原理是根據不同地質條件下煤層的固有頻率，導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，沖擊波產生的壓力傳遞到煤層基質引起擠壓應力和拉伸力，周期性的擠壓和拉伸作用與煤層固有頻率發生共振，從而為煤層脫氣提供有利條件。
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