基于瓦斯的煤礦通風安全問題與防范對策研究

＊孫嘉梅

（山西安標檢驗認證有限公司 山西 030031）

隨著我國經濟的飛速發展，各個行業對于煤礦資源的需求量也日漸增加，煤礦在我國的生產及建造工作中不僅起到主導作用，也是不可或缺的重要能源。因為煤礦資源被埋藏在地下，所以煤礦工人的工作過程十分危險，正因如此，煤礦工人的安全問題是煤礦采集過程中的首要問題，而瓦斯的煤礦的通風安全問題是煤礦工人安全問題的核心。瓦斯的煤礦通風安全問題能否順利解決關乎煤礦工人的生產工作能否順利進行，以及全體煤礦工人的生命安全能否得到保障。全面保障煤礦的通風安全問題，既有利于煤礦的采集工作，又有利于保障煤礦工人的人身安全。

1.瓦斯的煤礦通風安全問題必要性

瓦斯的煤礦通風安全問題一直在整個煤礦采集工作過程中起到主導作用。合理的礦井通風系統能夠保障每一位礦井工人的生命安全和身體健康，并且關乎礦井本身的利益。所以，在礦井安全人員進行礦井的安全保障工作時，應當首先保障礦井的通風系統能夠正常運行，并且重視礦井安全問題的管理，這樣才能從根本上解決安全問題的發生。

2.瓦斯的煤礦通風系統出現的安全問題

（1）瓦斯的煤礦通風系統缺乏管理。有的礦井對瓦斯的煤礦通風系統不重視，導致相關的管理人員出現懈怠心理，沒有對瓦斯的煤礦通風系統進行日常維護和檢查，當瓦斯的煤礦通風系統出現故障時也毫無察覺，最終引起事故的發生。有些礦井在安裝完通風系統之后沒有招聘相關管理人員，如若故障突然發生，且礦井內沒有專業人士進行第一時間的維修工作，將會造成嚴重的安全事故[1]。

（2）瓦斯的煤礦通風系統設計不合理。煤礦工程的設計師在設計瓦斯的煤礦通風系統時，遺漏了一些細節設計導致整個瓦斯的煤礦通風系統的設計不合理。比如在設計師設計開采區的通風系統時遺漏了回風巷，讓回風巷無法被設置在開采區，進而使整個回風系統無法運行，從而導致嚴重的安全事故發生。

（3）瓦斯的煤礦通風系統運行效率低下。當今我們國家的煤礦工程安全保障事業相對于十年前有著很大的進步，但是仍然有一些瓦斯煤礦通風系統的運行效率不足。而瓦斯的煤礦通風系統的運行效率一旦發生不足的情況，也會造成很嚴重的安全問題，因為隨著采礦工人的工作進度，礦洞的深度也會越來越深，而瓦斯煤礦通風系統的運行效率低下，會導致礦井里的瓦斯濃度越來越高，工人的工作環境也會越來越危險，如若長時間不去解決瓦斯煤礦通風系統的運行效率問題，最終可能會造成十分嚴重的災難[2]。

3.基于瓦斯的煤礦通風安全問題的防范對策研究

(1)在礦井中采用智能化瓦斯檢測系統

隨著采礦工人的不斷工作，礦井的深度也越來越深，礦井里的許多內部因素都無法隨時被人為干預，處于不可控的狀態，而這些內部因素也不可能讓工人們24h不間斷地去監管，這些內部因素有可能會轉變成隱性危害，最終造成安全問題。隨著當今互聯網科技的不斷發展，監控系統漸漸地與互聯網結合，最終演變為智能化監控系統。這些監控系統可以適用于各種工作和場合，如商場、學校、酒店、醫院、工廠等場所，所以智能監控系統同樣也可用于礦井中。

一般情況下，智能化瓦斯監控檢測系統常常被用在煤礦工人采礦的過程中，并實時檢測瓦斯濃度以及空氣中的含氧量和二氧化碳含量等各項數據，當有一項數據超出相關規定的數據時，就會發出警告，以提醒附近的工作人員提前做好防范工作并隨后準備進行疏散。而有的礦井公司并不知道智能化瓦斯檢測系統在礦井中的重要性，他們為了節省開支，常常采用便宜的或是二手的智能化瓦斯檢測系統，這些機器可能會出現質量問題，比如智能化瓦斯監測系統中的瓦斯檢測儀數量不足、瓦斯檢測儀質量不高、儀器松動、電線老化、檢測儀老化等現象。這些問題應當在儀器正式工作之前及時進行報備維修，否則當智能化瓦斯檢測系統出現上述的問題時，系統中的瓦斯檢測儀可能會顯示出不準確的數據，甚至可能會導致智能化瓦斯檢測系統出現故障，這樣不僅會為采礦工人的工作進度帶來麻煩，還會無法保障采礦工人們的生命健康。

(2)完善礦井生產規章

完善礦井生產規章不僅是為了保障礦井工人的生命安全，也是為了保障采礦流程的安全性。要全面安排工人進行技能訓練和安全疏散演練，技能訓練能讓他們在進行工作時更加專業，以防工作疏漏造成安全隱患，安全疏散演練則是為了讓工人們在遇到緊急情況時能夠在保證自身安全的情況下快速離開事故地點。以下是江蘇某生產車間在近10年來發生的人員傷殘事故大致情況，這些事故絕大部分是在工人搶修和計劃檢修期間所發生的，見表1。

表1 近十年來江蘇某生產車間發生的人員傷殘事故大致情況

由此表可見，發生人員傷殘事故的原因大部分是由于工作人員操作不規范導致，所以要加強工作人員的專業訓練，并完善相關的安全規章制度，不能讓工作人員為了趕進度、趕時間而危險作業，更不能因為嫌麻煩而不佩戴安全護具，一定要保證工作人員的生命健康。

(3)全面優化瓦斯的煤礦通風系統

近幾年，我國的煤礦產業越來越多，且越來越質量化，使得礦井的深度也越來越深，礦井中的瓦斯含量也越來越濃。這時，瓦斯的煤礦通風系統就需要與時俱進，向著提高排放瓦斯效率的目標進行優化。而優秀的瓦斯煤礦通風系統不僅能夠有效處理礦井里瓦斯的排放問題，還能在一定條件下讓瓦斯煤礦通風系統的其他功能發揮更大的空間，所以優化瓦斯的煤礦通風系統勢在必行。

在礦井的通風系統里，有一種常見問題需要通風系統設計師解決，那就是串聯通風的問題。相關法律法規規定，一次串聯通風的地方禁止超過三處，且嚴厲禁止有二次串聯通風的現象發生。這就需要礦井的通風系統設計師在設計通風系統的過程中要加強對礦井地形的認知，并且要對已設計好的礦井通風口進行排查，避免二次串聯通風的現象發生，還要對通風系統可能會出現的安全問題進行預測和分析，并做好相應的措施去預防安全問題的發生。

當瓦斯的煤礦通風系統在一次性排出大量的氣體之后，礦井內的通風系統會變的不夠穩定，屆時瓦斯的煤礦通風系統的通風能力也會發生改變。所以，此時工作人員需要檢測礦井內的瓦斯煤礦通風系統是否有通風阻力的存在，如果檢測到有通風阻力情況存在，一定要快速找到與之對應的漏風口，并用聚氨酯泡沫填縫劑或者結構膠等能夠快速見效的材料去堵住漏風口[3]。

(4)加強瓦斯的煤礦通風系統安全管理工作

①要時刻監控檢測瓦斯濃度。按時檢修智能化瓦斯監控系統的瓦斯檢測儀是否發生老化、質量是否過關、檢測數據是否精準等。在采礦工人工作過程中要讓智能化瓦斯監控系統時刻處于檢測瓦斯濃度等各項數據的狀態，以便于保障采礦工人安全工作。

②加強員工管理工作。對于瓦斯的煤礦通風系統檢修人員，要檢查相關人員是否具有專業資格證，并檢測其是否具備相關的專業知識和技能。在檢修人員進行檢修工作時，應嚴格按照煤礦產業相關法律法規執行檢修。加強檢修人員的專業水平，按時舉行檢修人員專業訓練，使檢修人員的業務能力得到提升，并提醒檢修人員規范工作，切忌消極怠工，偷懶摸魚，應當認真細致地完成檢測。

4.礦井通風安全系統的實踐效果

本段以山西某礦山為例，通過運用VB.NET編程語言，并且采用ArcGIS引擎組件GIS和3D Max，以及3D建模工具集成各種礦井安全通風信息并建立采礦工業廣場模型和礦山隧道模型。最終開發的三維GIS礦井通風安全信息系統，主界面系統如圖1所示。礦山共有巷道分支104條，93個節點、4個出口和多個結構。這種系統可以方便管理并且能夠更直觀地管理挖掘數據，分析地下通風狀態變化，還能模擬通風安全事故并輸出報告，有助于改善礦井通風信息管理能力和決策水平。

圖1 通風安全信息系統主界面

系統涉及的數據包括兩個通風系統結構數據和氣體監測數據。通風系統結構數據包括巷道和節點數據、結構數據、通風和動力單元數據。氣體監測數據（包括煤氣、煤塵等）通過傳感器實時收集礦井和工作臺的氣體濃度數據，例如礦井通風機的總氣壓、空氣到地面的體積和各項氣體濃度等監測到的數據。礦井通風安全信息系統負責顯示和管理收集的數據并發送控制指令到監控設備實現控制功能。

該系統具有良好的人機交互功能，還能通過組合空間數據和機體屬性數據，更直觀地提供雙向數據以便人員操作，并實現可視化管理通風系統數據，三維空間屬性查詢、坐標查詢、距離測量和二維三維場景切換。

（1）具備通風安全分析和礦井通風實時監控系統。通風安全分析工作主要是通過對通風安全信息模塊包括通風檢查和登記，防火、防止氣體排放和對通風技術指標與巷道技術指標的全面排查。通風技術指標是指進風量、回風量、有效風量、礦井流速、絕對瓦斯排放量和相對氣體排放量等。巷道技術指標是指進空氣速度、空氣中的溫度、空氣中的氧氣、和一些氣體濃度等。同時，礦井通風實施監控系統可以實時監控設備運行狀態和故障時間，并向人機界面發送信息，更直觀地顯示給監控人員。該系統實現擴散仿真分析污染氣體，預測影響范圍，做出重要決策并指導礦井工作人員安全疏散。礦井通風實時監控如圖2所示。

圖2 礦井通風實時監控

（2）礦山安全應急決策。根據礦井安全狀況分析結果，系統會進行快速的綜合分析并基于專業知識來列舉處置計劃。車道內氣體濃度變化頻繁，所以它的設計邊界線報警系統采用模糊理論數學，即當濃度值在一定范圍內，風扇的數量和位置會有所不同，這樣做的目的一是為了防止風扇抖動，二是通過減少多余風扇的打開以便延長風扇的使用壽命。當礦井事故處于不可控狀態時，系統會產生災難預防路線并指導礦工正確疏散。防災路線規劃圖如圖3所示。

圖3 防災路線規劃

（3）模擬實踐效果。模擬實踐效果如表2所示。

表2 模擬實踐效果數據

（4）結論。減阻項目后，仿真結果為風機處于工作點風量是202.4m3/s和氣壓為3321.5Pa。風量增加11.4m3/s，空氣壓力降低221.2Pa，二礦區風機運行點未發生變化，原因是獨立的通風系統。上述分析表明，擴大一些巷道的橫截面，與地下回程井相關聯，挖一些新巷道，調整一些空氣設施，減少一些回程井底巷道阻力，降低了總通風阻力，因此項目可靠，可以實施。

5.結束語

本文對瓦斯的煤礦通風系統進行了研究并分析其必要性，還對瓦斯的煤礦通風系統的運行過程中可能遇到的問題進行研討和總結，最后針對問題提出了防范舉措并列舉出礦井通風安全信息系統應用程序的實踐效果以供參考，希望煤礦的相關工作人員能夠通過閱讀本文，對煤礦的通風安全問題有些許的幫助。