煤礦礦井通風與安全監控存在的問題及建議

＊黃 源

（沁和能源集團有限公司候村煤礦 山西 048205）

1.煤礦通風安全監測監控系統的運行原理

為保障煤礦通風安全監測監控系統的實際應用效果，就需要重視如下方面的工作：（1）監測主機能夠向各分站持續不斷地進行通信，在各分站接收到傳感器信號之后，就會自動實時信號檢測以及變換處理，其中，主要包含開關量、模擬量以及累積量。（2）系統的各分站時刻等待著監測主機的詢問，在接收到主機的詢問之后，分站接收到的信號就會及時傳送到監測主機。（3）對于井下設備的把控，系統監測主機將會分別向分站的巡檢信號和控制命令傳遞，之后再借助分站的運動開關控制井下設備。（4）接收到的實時信號會由系統的監測主機直接對其進行處理和存盤，之后再借助各種外設顯示出來，如圖1所示為具體流程。

圖1 煤礦通風的安全監測監控系統示意圖

2.煤礦礦井通風技術的概述以及通風的具體要求

(1)煤礦礦井通風技術概述

礦井通風系統作為確保煤礦安全生產的關鍵內容，主要是通過向煤礦礦井中輸送新鮮空氣，使煤礦礦井中的空氣呈現出穩定的流通狀態。礦井中都會伴隨大量的有毒、有害氣體出現，一旦操作不當，甚至會威脅到開采人員的生命安全，就會造成毀滅性的事故，同時也會造成煤礦企業的經濟損失。為了使煤礦開采工作順利開展，并且最大限度保障礦井中作業人員的生命安全，就需要使用現代化的科學技術，完善通風系統以及監控系統，比如，使用傳感技術、互聯網技術以及聲光報警系統，以此來盡可能減少煤礦礦井開采風險，提高煤礦礦井開采工作效率[1]。

(2)通風的具體要求

在煤礦礦井通風系統運行的過程中，系統的機位、數量以及風路都有可能影響通風系統的穩定性，一旦穩定性不達標，就很容易引發安全隱患。通風系統的有效運作，會起到稀釋井下有害氣體的作用，排出井下的部分有害氣體，以此來大大降低出現事故的幾率，為井下作業創造更加安全的環境。如果出現問題，也能夠借助通風系統來起到控制煤礦礦井中風向以及風量的作用，以免事故的進一步惡化。

(3)煤礦通風安全監測監控系統的參數指標

如表1所示為KJ90X型煤礦通風安全監測系統的監控參數指標，其作為控制煤礦礦井通風風速、壓力、一氧化碳濃度以及煙霧的主要依據，借助該參數指標制定相應的控制措施，能夠降低其它因素對煤礦礦井通風安全可能帶來的不利影響，具有提高煤礦礦井安全性的目的。

表1 KJ90X型煤礦通風安全監測控制系統的參數指標

3.礦井通風與安全監控常見問題

（1）安全監控機制不完善。通過對煤礦礦井通風與安全監控工作進行深入調查研究得知，大多數煤礦企業在運行的過程中都存在安全監控機制不完善的問題，從而在很大程度上影響了煤礦礦井的安全生產，同時，還由于受到煤礦礦井工作人員自身專業水平的影響，使得煤礦礦井通風系統無法發揮出應有的性能。此外，在使用煤礦礦井安全監控設備的過程中，也面臨著各種故障，這同樣也是影響目前煤礦安全生產的一項關鍵因素。如果在開展煤礦企業生產經營工作的過程中，設備的使用和維護管理沒有嚴格按照標準要求進行，或者在選擇設備廠家的時候沒有進行調查研究，忽視了設備的質量以及售后服務，就會由于煤礦礦井生產設備的質量和性能無法滿足生產要求而導致煤礦企業的安全監督工作無法達到預期目標[2]。

（2）礦井局部通風規范性不足。通風系統設備自身存在的質量缺陷是影響礦井通風系統運行過程中空氣流量監測結果不準確的關鍵。就目前實際情況看來，我國大多數煤礦企業的礦井通風系統設備運行監管工作都存在著通風系統監管制度不完善的問題，從而降低了煤礦井下信息采集工作的精確度。同時，大多數企業在實施設備維護工作的時候，將設備數據信息作為監控工作的重點，對傳感器的運行監測狀態不夠重視，從而引發了井下安全事故。

（3）煤礦礦井安全監控系統功能缺失。在我國煤礦行業中，對礦井安全監控系統的使用相對較晚，盡管煤礦礦井的發展迅速，但是其中仍然存在著功能方面的問題，我國礦井安全監控系統中的常見問題如下：①礦井安全監控系統的資深設計存在疏漏，比如，我國礦井中對KJ86N監測監控系統的安裝比較常見，該系統的應用經常會出現死機、系統老化以及數據中斷等問題，從而嚴重影響了對礦井參數的監測和記錄。②礦井安全監控系統的設計安裝不達標，致使在實際礦井中安全監控系統很難全面監控礦井中的通風情況。③礦井安全監控儀器設備的性能不達標，難以滿足礦井安全監控需求[3]。

（4）煤礦礦井安全監控體系不成熟。礦井安全監控體系的不成熟主要體現在以下方面：①安全監控系統的管理相對薄弱，缺乏完善的安全監控管理機制，相關工作人員沒有全面掌握安全監控系統，再加上技術性操作生疏，而且缺少相應的維護人員，從而很難及時解決現場中存在的問題。②缺乏完善的安全監控管理機制，不重視安全監控工作，并且對相關數據的記錄監測不關注，致使信息數據的準確性比較低。③安全監控系統混亂，致使其無法發揮出自身應有的價值。

4.煤礦瓦斯突出原因的分析

（1）石門開采造成的突出。掘進設備在煤礦開采工作中的應用，主要用來鉆探煤層的深度。如果掘進設備的前部為斷層帶，此時，一旦掘進設備穿過了斷裂層，在鉆探作業面沒有支護措施的前提下，鉆探設備的繼續使用就會由于掌子面的頂板巖層缺少穩定的支護，最終增加出現塌方事故的幾率。主要是因為在沒有支護措施的前提下，鉆探設備的使用會在很大程度上改變煤層結構應力，此時，煤層中的瓦斯就會集中在應力薄弱的區域，隨著鉆探作業的持續推進，一旦瓦斯的壓力超過了煤層結構所能承受的最大應力，就很容易出現石門瓦斯突出問題。

（2）煤層結構的不同。石門瓦斯事故的出現，通常都會有一定的征兆，如果能夠及時發現這些征兆，就能夠有效避免瓦斯突出問題的產生，或者可以為選用科學的排除瓦斯突出的措施奠定良好的基礎。在開采煤層的過程中，對于一些已經被開采過的淺層煤礦資源，在實際開展深層煤礦開采工作的過程中會在一定程度上影響到瓦斯儲存區域。比如，原先具有良好透氣性的煤層瓦斯區域，在開采過程中煤層的透氣性能將會逐漸降低，最終增加煤層的瓦斯壓力，隨著煤層中瓦斯壓力的不斷提升，在其到達一定的臨界值的時候，就很容易引發煤和瓦斯突出事故。

（3）地質環境與開采的因素。隨著煤層開采深度的逐漸增加，煤層結構質量在深層礦井開采過程中會發生很大的變化，而且深層煤礦在地質演變過程中，出現地質扭曲現象和地質結構斷裂現象的可能性比較大。如果在進行深層礦井開采工作的過程中，沒有詳細勘察深層礦井周邊的地質結構，而是盲目地進行開采工作，就會由于支護不到位而造成開采路線不合理，進而引發煤礦開采過程中出現煤與瓦斯事故的幾率。

5.煤與瓦斯突出的防治措施研究

（1）加強開采鉆孔的預測。實際煤層掘進工作的進行，必須做好未開采區域煤層的鉆孔掘進工作，在確保煤層鉆孔達到施工要求之后，嚴格監測瓦斯含量和鉆孔質量。在此過程中，不同檢測方法的應用得到的數據信息也各不相同。因此，整個鉆孔作業的進行，必須嚴格按照實際煤層的開采情況選用相應的鉆孔檢測方法。在確保測得的數據和實際預測的瓦斯含量一致的情況下，就可以嚴格按照事先設定的瓦斯抽離方法開展后續工作。在煤層開采過程中，為確保瓦斯含量檢測數據的可靠性和準確性，煤層掘進鉆孔作業的進行，通常需要選擇三個或者三個以上的鉆孔。通過檢測瓦斯含量如果發現檢測數值和預測數值之間的偏差比較大，或者檢測數值不穩定，為了能夠最大限度提升鉆孔檢測數據的精確度，就需要用到增加鉆孔的方法，盡可能多地獲取一些煤層瓦斯數據信息，以便將其中差別較大的數據值去除，通過選擇中間數據求平均值的方式，確保鉆孔作業的安全進行。在獲取相應的鉆探數據之后，為了盡可能避免施工過程中出現瓦斯與煤突出事故，就需要分類整理鉆孔數據信息，結合數據信息的波動情況對煤層開采方案的安全性以及可行性進行評估，在此基礎之上，得出相應的開采風險指數。基于預測得到的數據信息以及煤層的開采計劃制定出煤與瓦斯突出防治控制計劃，以便為采煤工作的開采進行提供可靠的保障，這樣一來也有利于提升煤礦的開采效率。

（2）進一步創新礦井通風技術方法。良好的礦井通風環境對于減少礦井安全事故的出現意義重大，因此，為了能夠從根本上為煤礦開采工作的有序開展創建良好的環境，就需要加大對礦井通風技術的創新力度，以此來為煤礦開采環境提供充足的氧氣。同時，還需要運用集體培訓的方法來提高井下作業人員的專業水平，使其具備科學合理應用礦井通風技術的能力，這樣一來，即便遇到安全隱患，也能夠及時采取相應的處理措施，最大限度降低事故帶來的不利影響。科學化應急方案的應用，同時還具有規范礦井作業流程的效果，對于提升煤礦開采效率，保障煤礦開采環境的安全性發揮著非常關鍵的作用。

6.煤礦礦井通風與安全監控策略

(1)加強通風系統管理工作

在煤礦礦井生產系統中，礦井系統作為其中一項重要內容，必須使用科學的通風系統才能為煤礦礦井生產作業的安全穩定落實提供可靠的保障。首先，需要確保通風設備的性能。機械設備作為影響煤礦礦井通風的關鍵，為了能夠提升煤礦開采效率，就需要煤礦企業高度重視設備的性能設計，進而全面保障通風設備的性能，只有這樣才能夠為提高通風系統的運行效率奠定良好的基礎。其次，優化井下作業環境。良好的環境是確保采礦工作安全開展的關鍵。因此，煤礦企業必須結合礦井的實際情況，優化煤礦礦井工作環境，確保礦井處于良好的通風狀態。最后，增加礦井通風系統的科技投入力度。為了能夠提高礦井通風系統的安全性能，就需要煤礦企業制定明確的通風系統安全管理目標和控制指標為煤礦礦井井下通風系統的安全穩定運行提供可靠的保障。

(2)增強系統的監測功能

面對煤礦礦井工作環境的不可控性以及復雜性的特點，在礦井通風系統運行的過程中，安全監控作業的開展必須重視系統信息采集工作，提升通風系統對環境參數傳感器的抗干擾能力和靈敏度，使其能夠滿足礦井井下的安全生產需求。

(3)提高監控系統信息能力

充分發揮出煤礦礦井通風與安全監控系統的信息傳輸能力，可以使工作人員及時掌握煤礦礦井的工作狀態。因此，除了要充分利用有線電話系統之外，同時還應該加強對泄漏點無線通訊系統以及以太網系統的應用力度，將后現代化通訊系統的優勢充分發揮出來，實現對通風系統設備的全面配置與調試，只有這樣才能夠起到提高通風系統運行效率的目的。比如，可以將ZigBee系統用在功耗低、距離短、數量流量小以及通信范圍小的不同電子設備的數據傳輸和間歇性數據傳輸以及典型周期性數據傳輸中。

比如，在煤礦企業中建立煤礦井下泄露電纜無線通信系統，其中包含基建設備、全連路設備以及用戶終端設備等相關的設備。①基站設備。主要是由天線、基站臺、電源、天線共用器以及控制終端等組成。②鏈路設備。主要包含補償電源、泄漏電纜、接線盒以及功率分配器，在具體設置的時候需要根據覆蓋范圍和巷道結構進行科學設置。③用戶終端。包含手持機等相關設備。煤礦企業已建立泄漏電纜無線通信系統的方法，不僅能夠實現井上和井下無線聯網的目的，同時還能夠在很大程度上提高煤礦井下通風系統的可靠性和安全性。

(4)加強環境預防

企業應該高度重視管理環境的優化工作，通過全面監測礦井工作環境參數，首先，必須明確環境因素，降低事故發生幾率。可以通過輔助防塵系統排除引發爆炸因素，建立安全通風環境。設計管理環境方案，基于實際情況，實施管理工作，為創建安全穩定的通風環境奠定良好的基礎。其次，預防環境因素，需要控制可能出現在礦井中的易燃易爆物質，以免引發火災，并且要做好設備的維修養護工作，使其處于良好的運行狀態。要對瓦斯濃度進行定期監測，一旦發現超標現象就需要及時進行解決。企業應該不斷完善通風監管機制，定期開展演練工作，強化員工的安全理念，提高員工的應急處理能力。除此之外，科學評估通風系統的性能，有效落實維護、升級工作，及時消除安全隱患在萌芽狀態。

7.結束語

在現代化技術快速發展的前提下，礦井的通風與安全監管也需要結合現代化信息技術，使用科學合理的方法為煤礦開采工作提供安全穩定的環境，以此來推動煤礦企業的健康發展。