煤矿通风瓦斯安全分区控制探析

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摘要：瓦斯是井下有毒有害气体的总称。在煤矿这种有毒有害气体以甲烷为主。所以，狭义的瓦斯往往泛指甲烷。一般来说，如果瓦斯在空气中的含量大，会降低空气中的氧含量，人员呼吸后会因缺氧而发生窒息事故。如果空气中瓦斯含量在5%-16%之间；氧含量超过12%；遇到高温热源则会发生瓦斯爆炸。本文重点分析煤矿通风瓦斯气体安全分区控制策略，结合当下煤矿通风瓦斯气体安全分区控制的必要性，从动态管控煤矿通风数据、动态管控煤矿瓦斯气体数据、动态管控煤矿安全信息监控数据、动态管控日常资料数据这几点进行深入探索，其目的在于保障煤矿安全，减小对煤矿开采人员生命的威胁。

关键词：煤矿；煤矿通风；煤矿瓦斯气体；煤矿安全分区

引言

煤矿瓦斯气体关乎着煤矿安全，其引发的煤矿安全事故会给煤矿带来巨大破坏。在开采煤矿时，煤矿瓦斯气体防治一直都是重点。现如今，煤矿瓦斯气体防治方法有两种，其中包含减少煤层内的煤矿瓦斯气体量和煤矿巷道风流中的煤矿瓦斯气体量。而因为国内煤层透气性偏差，若想减少煤层内的煤矿瓦斯气体量难度较大。基于此，减少煤矿巷道风流中的煤矿瓦斯气体量非常关键。煤矿瓦斯气体防治的主要目的是避免煤矿发生煤矿瓦斯气体爆炸，重点为控制煤矿瓦斯气体浓度于爆炸界限内。目前，煤矿通风为煤矿生产的服务系统之一，如果煤矿通风工作不到位，会致使煤矿瓦斯气体堆积，进而可能只是煤矿瓦斯气体爆炸，在煤矿多项事故中，煤矿瓦斯气体事故占据极大比例。较高的煤矿通风技术为防止煤矿瓦斯气体事故的有效方法，为此，加大煤矿通风瓦斯气体安全分区控制研究力度势在必行。

1.分析煤矿瓦斯气体概念与灾害形成条件

(1)煤矿瓦斯气体概念

事实上，煤矿瓦斯气体为成煤中产生的气体，具有较强的可燃性，核心成分是甲烷。在煤形成的过程中很多煤矿瓦斯气体都得到了释放，只有一小部分残留在煤中。此部分残留于煤中的煤矿瓦斯气体能够变成吸附态和游离态。在开采煤层时，煤矿瓦斯气体的存储环境会发生改变，致使煤矿瓦斯气体飘出巷道。而煤矿瓦斯气体的释放速度和煤的透气性息息相关。除此之外，采空区内的很多遗煤通过微生物的作用也会生出煤矿瓦斯气体。如果采空区密封不严，可能导致煤矿瓦斯气体释放至工作面上。

(2)灾害形成条件

煤矿巷道内的煤矿瓦斯气体多半是采空区内的煤矿瓦斯气体与煤层内的煤矿瓦斯气体。煤矿瓦斯气体灾害有煤矿瓦斯气体爆炸与突出，其中爆炸需要煤矿生产人员高度重视的煤矿安全问题。煤矿瓦斯气体爆炸指的是煤矿巷道内的煤矿瓦斯气体满足爆炸条件以后出现的燃烧行为。通常煤矿瓦斯气体爆炸满足两个条件，第一，煤矿巷道内的煤矿瓦斯气体在一定范围内，浓度过高或过低都不行；第二，一定有明火，明火指的是电火花等。正常情况，煤矿瓦斯气体灾害出现在煤矿通风不佳的空间，如上隅角等。因为空间小，爆炸带来的冲击是巨大的。且在煤矿瓦斯气体爆炸过程中，还会产生一些有毒物质，比如一氧化氮。因爆炸产生的高温，会使巷道中的很多设施被损坏。基于此，一定要运用行之有效的手段预防煤矿瓦斯气体爆炸，以确保煤矿能够安全生产。煤层煤矿瓦斯气体突出的灾害机理当前还无准确定论，主要表现为煤层煤矿瓦斯气体不断涌出，致使巷道中的煤矿瓦斯气体迅速增多。煤矿瓦斯气体地理学理论中提到，煤矿瓦斯气体突出和煤层内的构造煤有关。构造煤有很多孔，但透气性不强，可以吸附且保存很多煤矿瓦斯气体，当外界条件发生变化时，极易致使煤矿瓦斯气体突出[1]。

2.煤矿安全分区控制的相关概述

(1)基本概念

煤矿开采牵涉众多区域与系统，每个区域与系统都有属于自己的特点。所谓煤矿安全分区指的是结合煤矿开采区域的实际特点，把其划分成煤矿安全控制的基本单元。比如掘进工作面分区及回采工作面分区。煤矿安全分区一方面考虑各个分区的特点，还能增强各分区间煤矿安全因素的联系，立足于煤矿安全分区为中心，能够建立行之有效的煤矿安全控制体系。

(2)控制系统

煤矿通风瓦斯气体安全分区控制系统有三部分组成，其中包含关联通道、煤矿安全分区以及煤矿安全关注点。其中关联通道为不同分区风险间的联系，例如回采工作面如果出现煤矿瓦斯气体爆炸，极易导致挖进工作面受到影响，阻碍挖掘工作面常规生产。煤矿安全分区指的是结合生产特点规划各个区域，例如煤矿掘进工作面分区及煤矿回采工作面分区；煤矿安全关注点为煤矿安全分区内容易导致事故出现的因素和地点，例如回采工作面上隅角积聚大量煤矿瓦斯气体等[2]。

3.煤矿风瓦斯气体安全分区技术

当前，煤矿通风分区主要利用并联的煤矿通风方法，让井下各煤矿通风地的风流不互相影响。分区煤矿通风因为一条煤矿通风回路需要的服务范围偏小，而且服务区的特点十分明确，基于此，分区煤矿通风有助于减少分区中的煤矿瓦斯气体含量，以及控制粉尘浓度，确保供给的风流是新鲜无毒的，另外煤矿瓦斯气体煤矿安全分区技术的关键是构建煤矿通风瓦斯气体安全区数据系统，定量化管控煤矿通风瓦斯气体安全分区。数据系统包含的重要数据包含风量配比、风网结构、煤矿通风设备的运行情况以及风阻等。以下主要分析煤矿通风系统的稳定性：实际上，煤矿通风系统的稳定性分析包含众多方面，其中最为典型的是煤矿基础分析、煤矿通风构筑物分析、煤矿通风网络图分析以及风道的煤矿通风灵敏度分析。煤矿通风系统基础分析为结合煤矿通风期的具体状况解算煤矿通风网络的核心数据，另外制定切实可行的分区煤矿通风计划。而煤矿通风构筑物为完成煤矿通风的主要设备，在具体运行中还无法规避的受到外力的损坏，基于此，要动态了解煤矿通风构筑物的具体运行情况，防止煤矿通风构筑物造成风流紊乱。煤矿通风网络图分析为通过利用计算机设备绘制具有较强可视性的煤矿通风网络图，了解煤矿通风网络图的基本数据，实现对煤矿通风网络深入完善。风道的灵敏度指的是当风道的风阻出现改变时，导致风道的风量发生改变，从风道的灵敏度分析能够充分了解风阻和风量之间的关联，给调节风量提供良好条件[4]。

4.煤矿

风瓦斯气体安全分区控制系统通过合理运用煤矿通风瓦斯气体安全分区控制系统，能够使其发挥出多项功能，其中包含动态管控煤矿通风数据、动态管控煤矿瓦斯气体数据、动态管控煤矿安全信息监控数据、动态管控日常资料数据，详细内容如下：

（1）动态管控煤矿通风数据

此行为能够动态收集与对比分析煤矿通风系统的风速、风量以及风压等煤矿通风参数，结合分析结果，对煤矿通风网络的平衡状态进行科学调整，增强煤矿通风网络的抗风险能力以及可靠性，给煤矿通风的长远规划提供有效的技术资料[7]。

（2）动态管控煤矿瓦斯气体数据

煤矿瓦斯气体是煤炭开采的产生物，基于此能够看出，煤矿瓦斯气体数据信息具有较强的庞大性，且依靠人力处理与分析数据，显然十分浪费时间与人力，煤矿瓦斯气体数据跟踪管控系统能够把得到的煤矿瓦斯气体数据展开动态处理，增强决策人员识别煤矿瓦斯气体风险的能力以及控制能力。

（3）动态管控煤矿通风瓦斯气体安全信息监控数据

监控煤矿安全信息能够通过煤矿通风参数阀值、井下人员定位以及煤矿瓦斯气体浓度阀值等，完成对井下作业面煤矿安全情况的预警，给煤矿安全控制人员提供准确信息[8]。（4）动态管控日常资料数据。煤矿通风瓦斯气体安全分区控制系统涉及的各项资料能够被自动记录并形成日志，另外以不同格式的文件输出，给煤矿生产与管控提供更好的服务。

5.结语

综上分析，过去研究人员所提的煤矿安全管控理论，并不能满足不同区域的开采特点，按照统一的煤矿安全管控系统对各个区域进行管理，看似统一了煤矿安全管控系统，其实人为的隔断了每个区域与系统间的关联，加大了煤矿安全生产风险。在新时期背景下，加强煤矿通风瓦斯气体安全分区控制十分重要，其不但关乎我国煤矿生产企业未来能否实现可持续发展的目标，还和工作人员的生命财产煤矿安全有着莫大的联系。基于此，相关部门应给予煤矿通风瓦斯气体安全分区控制工作高度重视，通过运用动态管控的方式，来保障煤矿生产的煤矿安全性，降低煤矿瓦斯气体事故发生率，为我国现代化社会和谐稳定的发展做铺垫。

作者:郝智峰 单位:山西新景矿煤业有限责任公司