煤礦通風(fēng)瓦斯安全分區(qū)控制研究

徐振 辛光偉

山東省兗州市大統(tǒng)礦業(yè)有限公司 山東濟(jì)寧 272000

1 煤礦安全分區(qū)管理概述

煤礦生產(chǎn)涉及的區(qū)域和系統(tǒng)不同，各個(gè)區(qū)域和系統(tǒng)自身具備良好的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)意義上，相關(guān)研究人員從整體上提出安全管理理論，對(duì)于不同的生產(chǎn)區(qū)域特點(diǎn)沒有重視，將各區(qū)域以同一標(biāo)準(zhǔn)來審視，看似使安全管理系統(tǒng)得到統(tǒng)一，加強(qiáng)了安全管理控制。實(shí)際上，人為的分割了各區(qū)域和系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)，增加了煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)。基于以上背景，研究人員提出了煤礦安全分區(qū)管理理論，安全分區(qū)是根據(jù)煤礦生產(chǎn)區(qū)域的特點(diǎn)，將其劃分為安全管理的基本單元，例如回采工作面分區(qū)和掘進(jìn)工作面分區(qū)。安全分區(qū)即考慮了不同分區(qū)的特點(diǎn)，又可建立不同分區(qū)之間安全因素的聯(lián)系，以安全分區(qū)為基礎(chǔ)，可構(gòu)建長效的煤礦安全管理體系[1]。

2 通風(fēng)瓦斯安全分區(qū)技術(shù)

通風(fēng)分區(qū)主要是通過并聯(lián)的通風(fēng)方式，使得煤礦井下各個(gè)通風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)流可以形成獨(dú)立的回路，以此確保不同生產(chǎn)區(qū)域之間的風(fēng)流不會(huì)產(chǎn)生影響和混雜。分區(qū)通風(fēng)主要是因?yàn)橐粭l通風(fēng)回路所需要的服務(wù)范圍比較小，并且各個(gè)服務(wù)區(qū)域的特點(diǎn)較為明顯，所以，分區(qū)通風(fēng)可以很好的將分區(qū)內(nèi)的瓦斯等有毒有害氣體和粉塵進(jìn)行降低，確保新鮮風(fēng)流的供給，同時(shí)，有利于掌控可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)現(xiàn)信息化的通風(fēng)瓦斯安全分區(qū)技術(shù)的首要條件是建立通風(fēng)瓦斯安全分區(qū)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，對(duì)通風(fēng)瓦斯安全分區(qū)進(jìn)行定量化管理。數(shù)據(jù)系統(tǒng)包含的主要數(shù)據(jù)有：風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)、風(fēng)阻、通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)量配比等。下文將從通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及瓦斯涌出和積聚規(guī)律進(jìn)一步說明通風(fēng)瓦斯數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

2.1 通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析包括通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)分析、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖分析、風(fēng)道的通風(fēng)靈敏度分析、通風(fēng)構(gòu)筑物分析等。通風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)分析是根據(jù)通風(fēng)期的實(shí)際情況對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，同時(shí)制定分區(qū)通風(fēng)的基本方案。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖分析是采用計(jì)算機(jī)軟件繪制可視化的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖，對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)阻、風(fēng)壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行解算分析，掌握通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。風(fēng)道的靈敏度是指主要是指當(dāng)風(fēng)道的風(fēng)阻發(fā)生變化時(shí)，引起風(fēng)道風(fēng)量的變化情況，通過風(fēng)道的靈敏度分析可掌握風(fēng)阻與風(fēng)量的關(guān)系，為風(fēng)量的調(diào)節(jié)提供依據(jù)。通風(fēng)構(gòu)筑物是實(shí)現(xiàn)通風(fēng)的基礎(chǔ)設(shè)施，在運(yùn)行過程中又不可避免的遭受外力的破壞和損傷，因此，應(yīng)實(shí)時(shí)掌握通風(fēng)構(gòu)筑物的運(yùn)行狀態(tài)，避免通風(fēng)構(gòu)筑物引起的風(fēng)流紊亂。

2.2 瓦斯涌出與積聚規(guī)律分析

瓦斯涌出與積聚規(guī)律分析是掌握煤礦各區(qū)域以及整個(gè)礦井瓦斯涌出規(guī)律的基本條件，瓦斯涌出與積聚分析包括：日常瓦斯監(jiān)測(cè)、工作面分區(qū)瓦斯測(cè)定和瓦斯流分布。

第一，日常瓦斯監(jiān)測(cè)。日常瓦斯監(jiān)測(cè)對(duì)于掌握工作面瓦斯涌出狀態(tài)和了解作業(yè)環(huán)境安全性十分重要。通過瓦斯日常監(jiān)測(cè)還可掌握作業(yè)空間瓦斯歷史涌出量和規(guī)律，對(duì)瓦斯歷史涌出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成作業(yè)空間的瓦斯涌出直方圖，將直方圖累加得到作業(yè)空間歷史瓦斯涌出量累計(jì)圖。當(dāng)日常瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)樣本足夠大時(shí)，便可確定瓦斯涌出的概率密度函數(shù)，定量確定瓦斯涌出規(guī)律。

第二，工作面分區(qū)瓦斯測(cè)定。工作面分區(qū)瓦斯測(cè)定是為了更好的分析安全風(fēng)險(xiǎn)較高的分區(qū)的瓦斯涌出規(guī)律，工作面分區(qū)瓦斯測(cè)定是在工作面沿傾向布置數(shù)個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)量各區(qū)段的瓦斯?jié)舛取L(fēng)量等參數(shù)，對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到瓦斯涌出規(guī)律。

第三，瓦斯流分布。瓦斯在巷道空間內(nèi)的運(yùn)移主要依靠于風(fēng)流，風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛瓤赏ㄟ^儀器檢測(cè)，經(jīng)簡單的換算后便可得到瓦斯流量。瓦斯流量在通風(fēng)系統(tǒng)中遵循平衡定律，但經(jīng)常出現(xiàn)波動(dòng)，可見，分析瓦斯流分布必須建立在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上。通過長期的瓦斯監(jiān)測(cè)，應(yīng)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)原理便可得到瓦斯流分布規(guī)律[2]。

3 通風(fēng)瓦斯安全分區(qū)風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)

煤礦通風(fēng)瓦斯安全分區(qū)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以下功能：

第一，通風(fēng)數(shù)據(jù)跟蹤管理。通風(fēng)數(shù)據(jù)跟蹤管理可實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)速等通風(fēng)參數(shù)的實(shí)時(shí)采集和對(duì)比分析，依據(jù)分析結(jié)果，調(diào)整通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)平衡狀態(tài)，提高通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，為通風(fēng)的中遠(yuǎn)期規(guī)劃提供技術(shù)資料。第二，瓦斯數(shù)據(jù)跟蹤管理。瓦斯隨著煤炭的開采而不斷產(chǎn)生，可見，瓦斯數(shù)據(jù)信息十分龐大，而依靠人力對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，顯然既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，瓦斯數(shù)據(jù)跟蹤管理系統(tǒng)可將得到的瓦斯數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，提高決策人員對(duì)瓦斯風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和管控能力。第三，安全信息監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)跟蹤管理。安全信息監(jiān)控可通過井下人員定位、瓦斯?jié)舛乳撝怠⑼L(fēng)參數(shù)閾值等，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下作業(yè)空間安全情況的預(yù)警，為安全管理人員提供可靠的安全信息。第四，日常資料數(shù)據(jù)跟蹤管理。煤礦通風(fēng)瓦斯安全分區(qū)控制體系形成的各類資料可被自動(dòng)記錄形成日志文件，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種格式的文件輸出，服務(wù)于礦井的生產(chǎn)和管理[3]。

4 結(jié)語

本文從安全分區(qū)管理的基本概念入手，闡述了煤礦安全分區(qū)理論，安全分區(qū)即考慮了不同分區(qū)的特點(diǎn)，又可建立不同分區(qū)之間安全因素的聯(lián)系，可構(gòu)建長效的煤礦安全管理體系。同時(shí)，分析了通風(fēng)瓦斯安全分區(qū)技術(shù)，指出通風(fēng)瓦斯數(shù)據(jù)系統(tǒng)由通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和瓦斯涌出、積聚規(guī)律構(gòu)成，依據(jù)煤礦安全分區(qū)管理理論和通風(fēng)瓦斯安全分區(qū)技術(shù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)建立了煤礦通風(fēng)瓦斯安全分區(qū)控制體系。