煤礦通風(fēng)瓦斯安全分區(qū)控制體會

＊郝智峰

（山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司 山西 045000）

引言

煤礦瓦斯氣體關(guān)乎著煤礦安全，其引發(fā)的煤礦安全事故會給煤礦帶來巨大破壞。在開采煤礦時，煤礦瓦斯氣體防治一直都是重點。現(xiàn)如今，煤礦瓦斯氣體防治方法有兩種，其中包含減少煤層內(nèi)的煤礦瓦斯氣體量和煤礦巷道風(fēng)流中的煤礦瓦斯氣體量。而因為國內(nèi)煤層透氣性偏差，若想減少煤層內(nèi)的煤礦瓦斯氣體量難度較大?；诖?，減少煤礦巷道風(fēng)流中的煤礦瓦斯氣體量非常關(guān)鍵。煤礦瓦斯氣體防治的主要目的是避免煤礦發(fā)生煤礦瓦斯氣體爆炸，重點為控制煤礦瓦斯氣體濃度于爆炸界限內(nèi)。目前，煤礦通風(fēng)為煤礦生產(chǎn)的服務(wù)系統(tǒng)之一，如果煤礦通風(fēng)工作不到位，會致使煤礦瓦斯氣體堆積，進而可能只是煤礦瓦斯氣體爆炸，在煤礦多項事故中，煤礦瓦斯氣體事故占據(jù)極大比例。較高的煤礦通風(fēng)技術(shù)為防止煤礦瓦斯氣體事故的有效方法，為此，加大煤礦通風(fēng)瓦斯氣體安全分區(qū)控制研究力度勢在必行。

1.分析煤礦瓦斯氣體概念與災(zāi)害形成條件

(1)煤礦瓦斯氣體概念

事實上，煤礦瓦斯氣體為成煤中產(chǎn)生的氣體，具有較強的可燃性，核心成分是甲烷。在煤形成的過程中很多煤礦瓦斯氣體都得到了釋放，只有一小部分殘留在煤中。此部分殘留于煤中的煤礦瓦斯氣體能夠變成吸附態(tài)和游離態(tài)。在開采煤層時，煤礦瓦斯氣體的存儲環(huán)境會發(fā)生改變，致使煤礦瓦斯氣體飄出巷道。而煤礦瓦斯氣體的釋放速度和煤的透氣性息息相關(guān)。除此之外，采空區(qū)內(nèi)的很多遺煤通過微生物的作用也會生出煤礦瓦斯氣體。如果采空區(qū)密封不嚴，可能導(dǎo)致煤礦瓦斯氣體釋放至工作面上。

(2)災(zāi)害形成條件

煤礦巷道內(nèi)的煤礦瓦斯氣體多半是采空區(qū)內(nèi)的煤礦瓦斯氣體與煤層內(nèi)的煤礦瓦斯氣體。煤礦瓦斯氣體災(zāi)害有煤礦瓦斯氣體爆炸與突出，其中爆炸需要煤礦生產(chǎn)人員高度重視的煤礦安全問題。煤礦瓦斯氣體爆炸指的是煤礦巷道內(nèi)的煤礦瓦斯氣體滿足爆炸條件以后出現(xiàn)的燃燒行為。通常煤礦瓦斯氣體爆炸滿足兩個條件，第一，煤礦巷道內(nèi)的煤礦瓦斯氣體在一定范圍內(nèi)，濃度過高或過低都不行；第二，一定有明火，明火指的是電火花等。正常情況，煤礦瓦斯氣體災(zāi)害出現(xiàn)在煤礦通風(fēng)不佳的空間，如上隅角等。因為空間小，爆炸帶來的沖擊是巨大的。且在煤礦瓦斯氣體爆炸過程中，還會產(chǎn)生一些有毒物質(zhì)，比如一氧化氮。因爆炸產(chǎn)生的高溫，會使巷道中的很多設(shè)施被損壞?；诖?，一定要運用行之有效的手段預(yù)防煤礦瓦斯氣體爆炸，以確保煤礦能夠安全生產(chǎn)。

煤層煤礦瓦斯氣體突出的災(zāi)害機理當前還無準確定論，主要表現(xiàn)為煤層煤礦瓦斯氣體不斷涌出，致使巷道中的煤礦瓦斯氣體迅速增多。煤礦瓦斯氣體地理學(xué)理論中提到，煤礦瓦斯氣體突出和煤層內(nèi)的構(gòu)造煤有關(guān)。構(gòu)造煤有很多孔，但透氣性不強，可以吸附且保存很多煤礦瓦斯氣體，當外界條件發(fā)生變化時，極易致使煤礦瓦斯氣體突出[1]。

2.煤礦安全分區(qū)控制的相關(guān)概述

(1)基本概念

煤礦開采牽涉眾多區(qū)域與系統(tǒng)，每個區(qū)域與系統(tǒng)都有屬于自己的特點。所謂煤礦安全分區(qū)指的是結(jié)合煤礦開采區(qū)域的實際特點，把其劃分成煤礦安全控制的基本單元。比如掘進工作面分區(qū)及回采工作面分區(qū)。煤礦安全分區(qū)一方面考慮各個分區(qū)的特點，還能增強各分區(qū)間煤礦安全因素的聯(lián)系，立足于煤礦安全分區(qū)為中心，能夠建立行之有效的煤礦安全控制體系。

(2)控制系統(tǒng)

煤礦通風(fēng)瓦斯氣體安全分區(qū)控制系統(tǒng)有三部分組成，其中包含關(guān)聯(lián)通道、煤礦安全分區(qū)以及煤礦安全關(guān)注點。其中關(guān)聯(lián)通道為不同分區(qū)風(fēng)險間的聯(lián)系，例如回采工作面如果出現(xiàn)煤礦瓦斯氣體爆炸，極易導(dǎo)致挖進工作面受到影響，阻礙挖掘工作面常規(guī)生產(chǎn)。煤礦安全分區(qū)指的是結(jié)合生產(chǎn)特點規(guī)劃各個區(qū)域，例如煤礦掘進工作面分區(qū)及煤礦回采工作面分區(qū)；煤礦安全關(guān)注點為煤礦安全分區(qū)內(nèi)容易導(dǎo)致事故出現(xiàn)的因素和地點，例如回采工作面上隅角積聚大量煤礦瓦斯氣體等[2]。

3.煤礦通風(fēng)瓦斯氣體安全分區(qū)技術(shù)

當前，煤礦通風(fēng)分區(qū)主要利用并聯(lián)的煤礦通風(fēng)方法，讓井下各煤礦通風(fēng)地的風(fēng)流不互相影響。分區(qū)煤礦通風(fēng)因為一條煤礦通風(fēng)回路需要的服務(wù)范圍偏小，而且服務(wù)區(qū)的特點十分明確，基于此，分區(qū)煤礦通風(fēng)有助于減少分區(qū)中的煤礦瓦斯氣體含量，以及控制粉塵濃度，確保供給的風(fēng)流是新鮮無毒的，另外煤礦瓦斯氣體煤礦安全分區(qū)技術(shù)的關(guān)鍵是構(gòu)建煤礦通風(fēng)瓦斯氣體安全區(qū)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，定量化管控煤礦通風(fēng)瓦斯氣體安全分區(qū)。數(shù)據(jù)系統(tǒng)包含的重要數(shù)據(jù)包含風(fēng)量配比、風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)、煤礦通風(fēng)設(shè)備的運行情況以及風(fēng)阻等。以下主要分析煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：實際上，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析包含眾多方面，其中最為典型的是煤礦基礎(chǔ)分析、煤礦通風(fēng)構(gòu)筑物分析、煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖分析以及風(fēng)道的煤礦通風(fēng)靈敏度分析。煤礦通風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)分析為結(jié)合煤礦通風(fēng)期的具體狀況解算煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的核心數(shù)據(jù)，另外制定切實可行的分區(qū)煤礦通風(fēng)計劃。而煤礦通風(fēng)構(gòu)筑物為完成煤礦通風(fēng)的主要設(shè)備，在具體運行中還無法規(guī)避的受到外力的損壞，基于此，要動態(tài)了解煤礦通風(fēng)構(gòu)筑物的具體運行情況，防止煤礦通風(fēng)構(gòu)筑物造成風(fēng)流紊亂。煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖分析為通過利用計算機設(shè)備繪制具有較強可視性的煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖，了解煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的基本數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)深入完善。風(fēng)道的靈敏度指的是當風(fēng)道的風(fēng)阻出現(xiàn)改變時，導(dǎo)致風(fēng)道的風(fēng)量發(fā)生改變，從風(fēng)道的靈敏度分析能夠充分了解風(fēng)阻和風(fēng)量之間的關(guān)聯(lián)，給調(diào)節(jié)風(fēng)量提供良好條件[4]。

4.煤礦通風(fēng)瓦斯氣體安全分區(qū)控制系統(tǒng)

通過合理運用煤礦通風(fēng)瓦斯氣體安全分區(qū)控制系統(tǒng)，能夠使其發(fā)揮出多項功能，其中包含動態(tài)管控煤礦通風(fēng)數(shù)據(jù)、動態(tài)管控煤礦瓦斯氣體數(shù)據(jù)、動態(tài)管控煤礦安全信息監(jiān)控數(shù)據(jù)、動態(tài)管控日常資料數(shù)據(jù)，詳細內(nèi)容如下：

（1）動態(tài)管控煤礦通風(fēng)數(shù)據(jù)。此行為能夠動態(tài)收集與對比分析煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)速、風(fēng)量以及風(fēng)壓等煤礦通風(fēng)參數(shù)，結(jié)合分析結(jié)果，對煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的平衡狀態(tài)進行科學(xué)調(diào)整，增強煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的抗風(fēng)險能力以及可靠性，給煤礦通風(fēng)的長遠規(guī)劃提供有效的技術(shù)資料[7]。

（2）動態(tài)管控煤礦瓦斯氣體數(shù)據(jù)。煤礦瓦斯氣體是煤炭開采的產(chǎn)生物，基于此能夠看出，煤礦瓦斯氣體數(shù)據(jù)信息具有較強的龐大性，且依靠人力處理與分析數(shù)據(jù)，顯然十分浪費時間與人力，煤礦瓦斯氣體數(shù)據(jù)跟蹤管控系統(tǒng)能夠把得到的煤礦瓦斯氣體數(shù)據(jù)展開動態(tài)處理，增強決策人員識別煤礦瓦斯氣體風(fēng)險的能力以及控制能力。

（3）動態(tài)管控煤礦通風(fēng)瓦斯氣體安全信息監(jiān)控數(shù)據(jù)。監(jiān)控煤礦安全信息能夠通過煤礦通風(fēng)參數(shù)閥值、井下人員定位以及煤礦瓦斯氣體濃度閥值等，完成對井下作業(yè)面煤礦安全情況的預(yù)警，給煤礦安全控制人員提供準確信息[8]。

（4）動態(tài)管控日常資料數(shù)據(jù)。煤礦通風(fēng)瓦斯氣體安全分區(qū)控制系統(tǒng)涉及的各項資料能夠被自動記錄并形成日志，另外以不同格式的文件輸出，給煤礦生產(chǎn)與管控提供更好的服務(wù)。

5.結(jié)語

綜上分析，過去研究人員所提的煤礦安全管控理論，并不能滿足不同區(qū)域的開采特點，按照統(tǒng)一的煤礦安全管控系統(tǒng)對各個區(qū)域進行管理，看似統(tǒng)一了煤礦安全管控系統(tǒng)，其實人為的隔斷了每個區(qū)域與系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)，加大了煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險。在新時期背景下，加強煤礦通風(fēng)瓦斯氣體安全分區(qū)控制十分重要，其不但關(guān)乎我國煤礦生產(chǎn)企業(yè)未來能否實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標，還和工作人員的生命財產(chǎn)煤礦安全有著莫大的聯(lián)系?；诖?，相關(guān)部門應(yīng)給予煤礦通風(fēng)瓦斯氣體安全分區(qū)控制工作高度重視，通過運用動態(tài)管控的方式，來保障煤礦生產(chǎn)的煤礦安全性，降低煤礦瓦斯氣體事故發(fā)生率，為我國現(xiàn)代化社會和諧穩(wěn)定的發(fā)展做鋪墊。