煤礦瓦斯治理過程控制理論及應(yīng)用研究

高原

摘要：瓦斯災(zāi)害是煤礦井工礦的主要災(zāi)害，今年來，經(jīng)過治理，瓦斯災(zāi)害得到了有效控制，但形勢依然嚴(yán)峻，其仍然是煤礦安全生產(chǎn)的大敵。治理瓦斯災(zāi)害，防范瓦斯事故，始終是煤礦安全和全國安全生產(chǎn)工作的重中之重。依靠傳統(tǒng)的加大通風(fēng)量、優(yōu)化巷道布置體系的方法，不能從根本上解決瓦斯災(zāi)害問題。怎樣才能夠經(jīng)濟(jì)有效的治理瓦斯災(zāi)害，成為煤礦工作者的一個(gè)重要課題。鑒于此，本文主要分析探討了煤礦瓦斯治理過程控制理論及應(yīng)用情況，以供參閱。

關(guān)鍵詞：煤礦;瓦斯治理;控制理論;應(yīng)用

引言

煤礦行業(yè)在社會(huì)中給人們留下的印象幾乎都是負(fù)面的，這主要是由于近年來煤礦瓦斯事故頻頻發(fā)生，人們心中不自覺的會(huì)認(rèn)為瓦斯和煤礦就是會(huì)給人帶來消極影響的。但是通過對礦井瓦斯治理過程的掌握，有效控制煤礦瓦斯治理過程，其實(shí)是可以保證煤礦瓦斯治理取得預(yù)期效果的。對煤礦瓦斯進(jìn)行治理的過程實(shí)際上就是對治理過程的控制，這種控制是以分析瓦斯治理過程中存在的各種特征參數(shù)為前提的，通過一些合適的手段與方法，使瓦斯治理工程施工中的瓦斯開采、跟蹤控制以及排放過程受到控制，實(shí)現(xiàn)瓦斯治理工程施工質(zhì)量的驗(yàn)收等節(jié)點(diǎn)的控制，保證整個(gè)過程處于一種非常穩(wěn)定的狀態(tài)，最終達(dá)到我們預(yù)期理想的瓦斯治理效果。

1煤礦瓦斯治理過程相關(guān)控制理論

1.1煤礦瓦斯治理過程控制內(nèi)涵

常見的瓦斯事故主要包括瓦斯突出、瓦斯爆炸、瓦斯燃燒及瓦斯窒息等，在瓦斯治理過程中，通過對瓦斯事故的全過程進(jìn)行跟蹤和控制，可以有效避免瓦斯安全事故的發(fā)生概率。瓦斯治理過程復(fù)雜，需要收集礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存及瓦斯賦存等資料;同時(shí)，還需要投入大量的技術(shù)人員、管理人員等人力資源，構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)及生產(chǎn)系統(tǒng)等物力資源;明確瓦斯排放抽采等技術(shù)參數(shù)，以有效防止瓦斯安全事故地產(chǎn)生。

1.2煤礦瓦斯治理過程控制特點(diǎn)

（1）人工輔助的控制方式。當(dāng)前的瓦斯治理中，自動(dòng)化程度較低，因此大量的過程參數(shù)測量與記錄都需要依托人工操作來完成，其中控制方法等應(yīng)用也需要依靠人工實(shí)現(xiàn)。（2）多種控制方法相結(jié)合。在瓦斯治理過程中，其主要的控制方法有施工過程跟蹤控制法、瓦斯抽采與排放過程跟蹤控制法以及節(jié)點(diǎn)控制法。這幾種方法的原理、檢驗(yàn)參數(shù)、制圖工具都不同，但是在實(shí)際的過程控制中，需要協(xié)作完成才能發(fā)揮較好的瓦斯治理控制效果。（3）抽象的控制過程。在瓦斯治理過程控制中，同石油、化工、電子以及機(jī)械制造等工程控制研究不存在產(chǎn)品以及物料的出現(xiàn)，而是基于過程特征參數(shù)與模型來進(jìn)行操作。

2煤礦瓦斯治理過程中控制方面出現(xiàn)的問題

盡管各種新能源的開發(fā)和利用日漸成熟，但是煤炭資源在我國的能源架構(gòu)中仍然處于主體位置。盡管我國的煤炭資源位列世界第三，但我國負(fù)載的地形地貌給煤炭的開采帶來了不少的難度。相當(dāng)數(shù)量的煤礦地質(zhì)松軟，不夠穩(wěn)定，易發(fā)生地形災(zāi)害。一些煤體甚至產(chǎn)生了的大范圍的破碎現(xiàn)象，加上煤層的透氣性差。這些都給瓦斯治理的過程控制帶來了不小的挑戰(zhàn)。直接抽采瓦斯的效果往往不盡如人意，易留下安全隱患。尤其是某些埋藏較深的煤礦，需要建構(gòu)很深的開采礦井，瓦斯治理更加困難。瓦斯壓力、應(yīng)力和含量隨著開采深度的增加而增加，且具有相對更低的滲透性。僅僅采用普通的瓦斯抽采處理，效果差，抽采率不高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到煤礦安全生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)要求。這也是煤礦出現(xiàn)瓦斯災(zāi)害的重要原因。另外，井下煤礦的開采與瓦斯的抽取工序必須保持一致。既要保證煤礦開采的工作效率，又要保證瓦斯抽采的效果，二者相互協(xié)調(diào)，做到煤礦生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全的和諧統(tǒng)一。受到煤礦生產(chǎn)技術(shù)手段和瓦斯治理控制方法的限制，煤礦開采和瓦斯抽采不夠協(xié)調(diào)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，這也是許多瓦斯事故的重要誘因。

3煤礦瓦斯治理過程控制方法的策略

3.1深入研究煤礦瓦斯治理過程控制理論的應(yīng)用

為了取得良好的控制效果，應(yīng)該對其理論進(jìn)行全面分析，進(jìn)而指導(dǎo)實(shí)踐的順利展開，在瓦斯治理過程中，要靈活應(yīng)用相關(guān)的理論知識，在過程系統(tǒng)特征中，應(yīng)該對相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行深入研究，主要涉及了煤層賦存、地質(zhì)構(gòu)造，還有空問位置等諸多方面，特別是抽采濃度、負(fù)壓、流量，以及溫度等，一定要全面掌握。不僅如此，需要對跟蹤控制理論進(jìn)行合理應(yīng)用，在各個(gè)環(huán)節(jié)中，全面展開跟蹤控制工作，保證煤礦的安全生產(chǎn)，另外，還要合理使用節(jié)點(diǎn)控制理論，合理控制各個(gè)時(shí)間點(diǎn)，明確治理目標(biāo)，在節(jié)點(diǎn)控制中，需要對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行深入分析，做好危險(xiǎn)預(yù)測等效果工作，進(jìn)而取得良好的防治效果。

3.2加大煤礦開采單位對安全的控制力度

煤礦開采單位還應(yīng)該加大對生產(chǎn)安全治理控制的力度，不能僅僅關(guān)注煤礦開采的成本而忽視了瓦斯事故治理控制的投入。對煤礦開采工作人員來說，他們應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)的瓦斯事故安全控制標(biāo)準(zhǔn)來開展煤礦開采工作，尤其應(yīng)該加大先進(jìn)煤礦開采技術(shù)的應(yīng)用，從而促進(jìn)瓦斯事故治理控制方法和安全生產(chǎn)工藝的提高。煤礦開采單位只有重視瓦斯事故安全的控制，才能進(jìn)一步降低煤礦瓦斯事故的發(fā)生概率。

3.3控制瓦斯災(zāi)害的規(guī)模和危害

煤礦中如果有瓦斯事故發(fā)生，一定要及時(shí)采取有效的措施對瓦斯災(zāi)害的規(guī)模和危害進(jìn)行控制。礦井中的管理人員應(yīng)該對礦井中的開采情況進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)督和控制，如果有瓦斯事故發(fā)生，管理人員應(yīng)該第一時(shí)間通知相關(guān)人員及時(shí)撤離，將人員傷亡損失降到最小。煤礦企業(yè)應(yīng)該將與安全生產(chǎn)相關(guān)的宣傳工作做好，不斷培養(yǎng)相關(guān)人員形成必要的安全意識，對井下工作人員進(jìn)行有關(guān)求生技能的培訓(xùn)。

3.4加強(qiáng)礦井的通風(fēng)條件

煤礦企業(yè)應(yīng)該創(chuàng)造一定的條件，為每個(gè)聯(lián)絡(luò)巷科學(xué)合理設(shè)置井下通風(fēng)設(shè)備，條件允許的話，如每個(gè)聯(lián)絡(luò)巷基本處于進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)巷之間，應(yīng)該砌筑起永久性風(fēng)墻，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)，將進(jìn)風(fēng)門、回風(fēng)門和連鎖的正向風(fēng)門安置在風(fēng)井安全出口和相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)巷之中。采空區(qū)要及時(shí)進(jìn)行封閉，而且要根據(jù)采礦工作面的逐步推進(jìn)，將通至采空區(qū)的聯(lián)通巷道逐個(gè)封閉。在工作面開采結(jié)束后，將所有與采區(qū)相連通的巷道中全部封閉。

3.5加強(qiáng)封堵，提高抽采效果

隨著科技水平的不斷提高，而煤礦瓦斯治理難度增加，傳統(tǒng)瓦斯治理方法難以滿足現(xiàn)階段煤礦開采和瓦斯治理的需要，為了提高抽采效果，就需要加強(qiáng)對井下礦區(qū)的封堵，在采面機(jī)頭、機(jī)尾每進(jìn)1.2m在切頂線處施工一道封堵墻，封堵墻向里不能超過切頂線，封堵墻使用泡沫磚打設(shè)牢固（墻厚0.6m左右），縫隙處使用編織袋或黃泥充填嚴(yán)密。搭接處使用黃泥抹面，搭接嚴(yán)密防止漏風(fēng)，施工完畢后緊貼封堵墻打設(shè)單體柱，柱距800mm，防止風(fēng)墻倒塌。此外，防突隊(duì)要每天24小時(shí)巡查抽放管路，負(fù)責(zé)己15—23240采面上隅角、高抽巷抽采系統(tǒng)的管理，確保管路無積水、無漏氣，確保抽采量。當(dāng)采面上隅角斷開管路時(shí)，必須拆卸管路連接螺絲后斷開，嚴(yán)禁損壞抽放管，且斷開處使用金屬篦子遮擋，防止堵塞抽放管口，降低抽放效果。

結(jié)束語

總之，在煤礦瓦斯治理過程中加強(qiáng)控制方法，對于煤礦企業(yè)乃至于對整個(gè)社會(huì)具有重要的意義，暨能夠有效防治發(fā)生瓦斯爆炸事故，減少企業(yè)損失，保障人民的生命安全，還可以提高煤礦開采效率，提升煤礦的競爭力。所以，煤礦企業(yè)必須充分認(rèn)識到瓦斯治理的重要性和必要性，通過建章立制，形成科學(xué)完善的管理制度，并增加投入，改善瓦斯治理的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)有效治理煤礦瓦斯過程控制。

參考文獻(xiàn)

[1]周應(yīng)江，常先隱.分析煤礦瓦斯治理過程控制理論及應(yīng)用初探[J].華東科技：綜合.2019（08）：0337-0337

[2]蔡保華.煤礦瓦斯治理過程控制理論及應(yīng)用初探[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì).2018（07）：98-98，116

[3]張仲寶.煤礦瓦斯治理過程控制理論及應(yīng)用研究[J].建材與裝飾.2015（51）：89