煤礦通風瓦斯安全分區控制體會

＊郝智峰

（山西新景礦煤業有限責任公司 山西 045000）

引言

煤礦瓦斯氣體關乎著煤礦安全，其引發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。現如今，煤礦瓦斯氣體防治方法有兩種，其中包含減少煤層內的煤礦瓦斯氣體量和煤礦巷道風流中的煤礦瓦斯氣體量。而因為國內煤層透氣性偏差，若想減少煤層內的煤礦瓦斯氣體量難度較大。基于此，減少煤礦巷道風流中的煤礦瓦斯氣體量非常關鍵。煤礦瓦斯氣體防治的主要目的是避免煤礦發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。目前，煤礦通風為煤礦生產的服務系統之一，如果煤礦通風工作不到位，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極大比例。較高的煤礦通風技術為防止煤礦瓦斯氣體事故的有效方法，為此，加大煤礦通風瓦斯氣體安全分區控制研究力度勢在必行。

1.分析煤礦瓦斯氣體概念與災害形成條件

(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和游離態。在開采煤層時，煤礦瓦斯氣體的存儲環境會發生改變，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。除此之外，采空區內的很多遺煤通過微生物的作用也會生出煤礦瓦斯氣體。如果采空區密封不嚴，可能導致煤礦瓦斯氣體釋放至工作面上。

(2)災害形成條件

煤礦巷道內的煤礦瓦斯氣體多半是采空區內的煤礦瓦斯氣體與煤層內的煤礦瓦斯氣體。煤礦瓦斯氣體災害有煤礦瓦斯氣體爆炸與突出，其中爆炸需要煤礦生產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的煤礦瓦斯氣體滿足爆炸條件以后出現的燃燒行為。通常煤礦瓦斯氣體爆炸滿足兩個條件，第一，煤礦巷道內的煤礦瓦斯氣體在一定范圍內，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，煤礦瓦斯氣體災害出現在煤礦通風不佳的空間，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，還會產生一些有毒物質，比如一氧化氮。因爆炸產生的高溫，會使巷道中的很多設施被損壞。基于此，一定要運用行之有效的手段預防煤礦瓦斯氣體爆炸，以確保煤礦能夠安全生產。

煤層煤礦瓦斯氣體突出的災害機理當前還無準確定論，主要表現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理論中提到，煤礦瓦斯氣體突出和煤層內的構造煤有關。構造煤有很多孔，但透氣性不強，可以吸附且保存很多煤礦瓦斯氣體，當外界條件發生變化時，極易致使煤礦瓦斯氣體突出[1]。

2.煤礦安全分區控制的相關概述

(1)基本概念

煤礦開采牽涉眾多區域與系統，每個區域與系統都有屬于自己的特點。所謂煤礦安全分區指的是結合煤礦開采區域的實際特點，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及回采工作面分區。煤礦安全分區一方面考慮各個分區的特點，還能增強各分區間煤礦安全因素的聯系，立足于煤礦安全分區為中心，能夠建立行之有效的煤礦安全控制體系。

(2)控制系統

煤礦通風瓦斯氣體安全分區控制系統有三部分組成，其中包含關聯通道、煤礦安全分區以及煤礦安全關注點。其中關聯通道為不同分區風險間的聯系，例如回采工作面如果出現煤礦瓦斯氣體爆炸，極易導致挖進工作面受到影響，阻礙挖掘工作面常規生產。煤礦安全分區指的是結合生產特點規劃各個區域，例如煤礦掘進工作面分區及煤礦回采工作面分區；煤礦安全關注點為煤礦安全分區內容易導致事故出現的因素和地點，例如回采工作面上隅角積聚大量煤礦瓦斯氣體等[2]。

3.煤礦通風瓦斯氣體安全分區技術

當前，煤礦通風分區主要利用并聯的煤礦通風方法，讓井下各煤礦通風地的風流不互相影響。分區煤礦通風因為一條煤礦通風回路需要的服務范圍偏小，而且服務區的特點十分明確，基于此，分區煤礦通風有助于減少分區中的煤礦瓦斯氣體含量，以及控制粉塵濃度，確保供給的風流是新鮮無毒的，另外煤礦瓦斯氣體煤礦安全分區技術的關鍵是構建煤礦通風瓦斯氣體安全區數據系統，定量化管控煤礦通風瓦斯氣體安全分區。數據系統包含的重要數據包含風量配比、風網結構、煤礦通風設備的運行情況以及風阻等。以下主要分析煤礦通風系統的穩定性：實際上，煤礦通風系統的穩定性分析包含眾多方面，其中最為典型的是煤礦基礎分析、煤礦通風構筑物分析、煤礦通風網絡圖分析以及風道的煤礦通風靈敏度分析。煤礦通風系統基礎分析為結合煤礦通風期的具體狀況解算煤礦通風網絡的核心數據，另外制定切實可行的分區煤礦通風計劃。而煤礦通風構筑物為完成煤礦通風的主要設備，在具體運行中還無法規避的受到外力的損壞，基于此，要動態了解煤礦通風構筑物的具體運行情況，防止煤礦通風構筑物造成風流紊亂。煤礦通風網絡圖分析為通過利用計算機設備繪制具有較強可視性的煤礦通風網絡圖，了解煤礦通風網絡圖的基本數據，實現對煤礦通風網絡深入完善。風道的靈敏度指的是當風道的風阻出現改變時，導致風道的風量發生改變，從風道的靈敏度分析能夠充分了解風阻和風量之間的關聯，給調節風量提供良好條件[4]。

4.煤礦通風瓦斯氣體安全分區控制系統

通過合理運用煤礦通風瓦斯氣體安全分區控制系統，能夠使其發揮出多項功能，其中包含動態管控煤礦通風數據、動態管控煤礦瓦斯氣體數據、動態管控煤礦安全信息監控數據、動態管控日常資料數據，詳細內容如下：

（1）動態管控煤礦通風數據。此行為能夠動態收集與對比分析煤礦通風系統的風速、風量以及風壓等煤礦通風參數，結合分析結果，對煤礦通風網絡的平衡狀態進行科學調整，增強煤礦通風網絡的抗風險能力以及可靠性，給煤礦通風的長遠規劃提供有效的技術資料[7]。

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

（3）動態管控煤礦通風瓦斯氣體安全信息監控數據。監控煤礦安全信息能夠通過煤礦通風參數閥值、井下人員定位以及煤礦瓦斯氣體濃度閥值等，完成對井下作業面煤礦安全情況的預警，給煤礦安全控制人員提供準確信息[8]。

（4）動態管控日常資料數據。煤礦通風瓦斯氣體安全分區控制系統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，給煤礦生產與管控提供更好的服務。

5.結語

綜上分析，過去研究人員所提的煤礦安全管控理論，并不能滿足不同區域的開采特點，按照統一的煤礦安全管控系統對各個區域進行管理，看似統一了煤礦安全管控系統，其實人為的隔斷了每個區域與系統間的關聯，加大了煤礦安全生產風險。在新時期背景下，加強煤礦通風瓦斯氣體安全分區控制十分重要，其不但關乎我國煤礦生產企業未來能否實現可持續發展的目標，還和工作人員的生命財產煤礦安全有著莫大的聯系。基于此，相關部門應給予煤礦通風瓦斯氣體安全分區控制工作高度重視，通過運用動態管控的方式，來保障煤礦生產的煤礦安全性，降低煤礦瓦斯氣體事故發生率，為我國現代化社會和諧穩定的發展做鋪墊。