煤礦井下通風瓦斯防治技術

楊晨光

摘 要：保證煤礦安全問題是我國煤礦行業可持續發展的重要保障，然而，近年來的多起瓦斯氣體爆炸事故，給煤礦行業造成了很大的安全隱患。因此，煤礦開采過程中做好瓦斯通風防治工作對于確保煤礦的安全生產至關重要。通風不僅有助于降低礦井內部的瓦斯濃度，還能為井下帶來大量的氧氣，能夠稀釋煤塵、有害氣體及易燃易爆氣體，保障了井下工人的安全采掘工作，從而確保了煤礦的安全生產。本文從煤礦井下通風技術出發，提出通風的有效措施，旨在進一步提高礦井施工的安全性。

關鍵詞 ：礦井；通風 ；瓦斯 ；防治

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.046

0 引言

煤礦瓦斯通風的目的在于有效降低礦井內部瓦斯濃度、粉塵、熱害并提供氧氣等作用。據相關資料顯示，由于瓦斯濃度過高而引發的煤礦安全事故較多，其發生頻率高且具有極強的破壞性，嚴重時造成重大人員傷亡和財產損失，是制約著我國煤礦可持續發展的重要因素。瓦斯的產生來自于煤礦開采過程中，是一種由厭氧細菌在缺氧情況下分解植物中的纖維素及有機物質所產生的附屬物，主要成分是甲烷（CH4），是極難溶于水的可燃性氣體，當與空氣成適當比例后，遇火花會發生瓦斯燃燒甚至爆炸。因此，深入分析礦井瓦斯爆炸的因素及危害，并通過通風技術提出相關的防治措施，以提高煤礦開采的安全性是至關重要的。

1 煤礦瓦斯爆炸的條件及危害

1.1 瓦斯爆炸的條

瓦斯爆炸的發生通常需要滿足以下三個條件：（1）瓦斯的爆炸濃度。在正常的大氣環境中，瓦斯只在一定的濃度范圍內發生爆炸，其濃度在5%～16%為爆炸臨界限。因此，通常瓦斯濃度只要保持在這一臨界濃度以下，就不會發生瓦斯爆炸事故，但瓦斯爆炸界限不是固定不變的，往往會受到較多環境因素的影響；（2）瓦斯的最低燃燒點。瓦斯的最低燃燒點決定于空氣中的瓦斯濃度及相關環境因素等，如：巖石中的電壓、火力大小均會影響瓦斯的最低燃燒點。通常瓦斯與空氣混合后的最低燃燒點為650℃，絕熱壓縮時為565℃；（3）充足的氧氣含量。空氣中的氧氣濃度不低于12%，然而人的正常生存環境中的氧氣濃度在19%～23%之間，因此，在礦井下生產期間，這一危險因素是難以避免的。

1.2 瓦斯爆炸的危害性

（1）爆炸產生高溫危害。瓦斯爆炸時會產生大量的熱量，造成周圍氣體溫度迅速升高，其爆炸瞬間的溫度為1850℃—2650℃。如此高的溫度足以會造成大量人員傷亡，并引發火災，對礦井下的設備、巷道等設施造成嚴重損壞；（2）瓦斯爆炸產生高壓氣體和強大沖擊波。瓦斯爆炸后，使得周圍的氣體溫度急劇升高，引起周圍的氣體體積急速膨脹，空氣壓力變大，形成強大的沖擊波，可使井下人員和周圍物體造成嚴重傷害。此外，在強大的沖擊波作用下揚起大量煤塵，造成二次連續爆炸，具有極強的危害性；（3）瓦斯爆炸產生大量的有毒、有害氣體。瓦斯爆炸需要消耗大量的O2，同時產生大量的有毒、有害氣體，主要成分是、CO2 、N2。這些有毒氣體會造成大量人員傷亡。據相關資料統計，瓦斯爆炸中死亡的人員中，90%是由于CO中毒、窒息身亡。此外，參與二次爆炸的煤塵會進一步釋放CO，造成CO的濃度上升，也是造成人員大量死亡的主要原因之一。

2 礦井通風系統的安全管理要點及技術管理要求

在煤礦礦井通風系統建立過程中應掌握相應的安全管理要點及技術管理要求，并對系統進行全面的安全檢查。

（1）安全管理要點：1）保證通風口數量；2）將各個礦井的通風系統有效結合起來，以提高通風效率；3）對通風系統進行良好的控制和監管，優化及提升系統中的各個重要關鍵部分；4）及時檢查通風巷道并定期更換老化或損壞的設備，保證整體的通風效果。

（2）技術管理要求：1）井下回風巷道斷面不得低于12m2，不得吊掛風筒，架設棚腿；2） 礦井通風阻力滿足《煤礦井工開采通風技術條件》（AQ1028-2006）要求；3）生產水平和采區實行分區通風；4）高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井的每個采區和開采容易自燃煤層的采區設置至少一條專用回風巷，低瓦斯礦井多煤層聯合開采的采區至少設置一條專用回風巷；5） 采掘工作面實行獨立通風；6）采掘工作面不得對口布置；7）礦井每旬測定一次井下風量。

3 井下通風瓦斯防治措施

針對煤礦井下通風瓦斯防治措施即采用先進的優化通風網絡及系統，提供工作面的通風量，防治瓦斯積聚；采用先進的瓦斯抽放技術及礦井通風和瓦斯濃度監測儀器設備，加強瓦斯濃度和火源監測、防止點火源的出現等。（1）采用先進的通風系統，確保工作面的通風量。在我國，大多數煤礦礦井的開采工作面多以"U"型通風系統為主，但該通風方式特有的漏風流態會使采空區回風隅角大量積聚瓦斯，影響采煤工作面的生產安全。因此，本文采用近期提出的“兩進一回”“Y”型通風系統，該系統方法可以使通過工作面的風量相對減少，有助于防止工作面煤塵飛揚，改善工作面環境。同時，該系統對采空區瓦斯進行抽放，可以減少采空區漏風和瓦斯涌出，從而有效防止工作面的瓦斯大量積聚，保證了礦井的安全生產。此外，在通風時應必須使用正確的通風器械，合理分配通風量，對瓦斯濃度較大且穩定性較低的部分要重點通風，而對瓦斯濃度較低的部分可以適當地減少通風量。采用設備為脈動風扇，可以增大采掘工作面風流的紊流度；抽出式無火花風機；無電源的液壓風機；水利或風力引射器；全自動巷道瓦斯排放自控裝置；移動泵站。在管理風機方面，應采用雙風機自行切換方式，能夠最大程度保證其中一臺風機設備的正常工作；（2）采用合理化的瓦斯抽放技術。合理的選用瓦斯抽放可以減少礦井瓦斯涌出量、防治瓦斯爆炸的主要措施之一，同時也是開發利用瓦斯能源，保護大氣環境的重要手段之一。因此，煤礦企業針對自身的煤層特性采取合理化的瓦斯抽放方法，如：本煤層抽放方法，包括順層鉆孔抽放、網格式穿層鉆孔、交叉鉆孔等方法；鄰近層瓦斯抽放方法，上、下鄰近層瓦斯抽放等；采空區瓦斯抽放方法，封閉式采空區瓦斯抽放、開放式采空區瓦斯抽放； （3）采用先進的瓦斯監測儀器設備。針對瓦斯濃度較高的礦井，應采用瓦斯濃度監測設備，即在各個作業點加裝傳感器，對礦井瓦斯濃度及火源的實時自動監測，一旦出現瓦斯濃度超標后，能夠發出警報及動作指令，自行切斷電源，從而有效保證煤礦的安全生產。當前，煤礦礦井監測設備多采用的為礦井通風機綜合測試儀、礦井通風阻力測定設備、煤層瓦斯含量測定裝置、煤的甲烷吸附常數儀、煤與瓦斯突出參數測定儀器等。

綜上所述，煤礦礦井的通風技術是有效改善作業人員環境、保證安全生產、降低瓦斯濃度的重要技術措施。因此，煤礦企業應在通風系統安全管理要點及技術要點的基礎上加大對瓦斯煤礦通風技術的研發與重視程度，逐步完善通風技術措施，從而進一步提高通風質量，避免煤礦瓦斯爆炸事故，保證煤礦的安全生產。

參考文獻：

[1]譚偉鋒.高瓦斯礦井Y型通風系統技術應用[J].江西煤炭科技， 2015（01）：43-44.

[2]張金山，趙曉坤.Y形通風系統采空區瓦斯運移規律數值模擬[J]. 煤炭技術，2015.

[3]王小榮.煤礦井下通風監控系統的研究[J].江西煤炭科技，2013（04）：11-16.endprint