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矿井通风以及瓦斯治理探讨赵学亮

发表时间：2020/11/11 来源：《基层建设》2020年第22期作者：赵学亮

[导读] 摘要：瓦斯是煤矿的安全杀手，瓦斯治理是煤层安全开采的重要内容之一。

        黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司南山煤矿通风区黑龙江鹤岗 154100
        摘要：瓦斯是煤矿的安全杀手，瓦斯治理是煤层安全开采的重要内容之一。瓦斯治理主要是预防矿井发生瓦斯爆炸，关键在于将巷道风流中的瓦斯降低到安全浓度以下，这是通过矿井通风实现的。简要介绍了瓦斯发生爆炸的条件，分析了采用通风方式治理矿井瓦斯的几种关键方法，以期为有关技术人员提供一定的参考。
        关键词：煤矿安全；瓦斯治理；矿井通风；通风方式
        引言
        瓦斯是煤层开采中产生的一种可燃性气体，其主要成分是CH4。当巷道中的瓦斯达到一定浓度时，遇到明火会爆炸，对矿井产生破坏性影响。由于煤矿瓦斯事故的破坏性极大，瓦斯也被称为威胁煤矿安全的“第一杀手”。为了对瓦斯进行防治，在煤层开采之前预抽煤层中的瓦斯，从而减少矿井中的瓦斯涌出量。治理瓦斯的关键在于防止巷道中发生瓦斯爆炸，而瓦斯爆炸的主要条件之一是巷道风流中的瓦斯超过了安全浓度。因此，瓦斯治理的关键在于使风流中的瓦斯降低到安全浓度以下，这主要通过矿井通风来完成。
        一、矿井通风与瓦斯治理的必要性
        随着我国社会经济和重工业的发展，目前对于能源的需求量也越来越大，因此我国增加了煤矿开采量，也致使部分开采单位为了加快开采速度及增加收益而降低对煤矿开采过程中的安全管理，造成瓦斯安全事故的频发。瓦斯事故在危害社会经济的同时也威胁着开采工人的生命安全，同时煤矿开采过程中瓦斯事故频发严重阻碍了煤矿开采行业的进步。为确保我国煤矿开采业的持续稳定发展，目前我国针对瓦斯事故给予了高度关注，同时制定了相关规章制度来进行瓦斯事故的治理，以此来管理煤矿开采单位及开采过程，尽量降低煤矿开采期间瓦斯事故的出现。煤矿开采过程中，随着掘进深度的加深，瓦斯含量也逐渐增加，同时瓦斯治理难度也随之加大，在治理过程中约束条件也逐渐增多。因此，为了有效的解决瓦斯事故的出现可以采取矿井通风措施，但是在治理过程中必须严格遵守相关制度，确保煤矿施工设计合理，才能保证煤矿开采过程中的安全性。
        二、瓦斯爆炸的条件分析
        瓦斯本身是一种没有毒性的气体，正常情况下不会对人体造成伤害。但是，瓦斯在一定条件下容易爆炸，爆炸时产生很强的冲击波，会消耗掉巷道中的大部分O2，不充分燃烧时会产生CO等有毒气体。瓦斯爆炸必须满足2个条件，即瓦斯具有一定的浓度和达到爆炸所需的能量。瓦斯只有在一定的浓度范围内才会爆炸，最高爆炸浓度称为爆炸上限，最低爆炸浓度称为爆炸下限。瓦斯爆炸的最小体积分数为5%，最大体积分数为15%，超过这个范围发生爆炸的可能性较低。在此需要说明的是，瓦斯的爆炸限定值并不是固定不变的，它容易受到其他因素的影响，比如O2、粉尘或空气压力等。
        瓦斯爆炸所需的温度取决于瓦斯的浓度，瓦斯-空气的混合浓度达到上限时，爆炸的温度为565℃，其他情况下接近650℃，点燃瓦斯爆炸的最低能量仅为0.28MJ。
        据统计，80%～90%的瓦斯爆炸发生在掘进工作面，10%～20%发生在采煤工作面的上隅角处。因此，瓦斯治理的重点对象是上隅角瓦斯超限和掘进工作面瓦斯超限，这就需要改善矿井通风，将瓦斯的浓度稀释到足够低。
        三、完善优化通风系统
        1.降低通风阻力优化通风系统
        降低瓦斯事故的前提是保证煤矿通风系统的良好，为此必须不断完善煤矿通风系统，尽量减少通风系统工作时的风阻。在对煤矿通风系统进行完善期间，必须选用适当的通风装置，保证其在煤矿通风系统中起到重要作用。通风系统实施的主体是巷道，同时因巷道自身条件限制致使其所需风量参差不齐，因此需要依据巷道的相关参数开展风量分配工作。与此同时，必须确保主通风机位于安全性能较强的巷道中，并且各巷道依靠联络巷进行互连，确保在巷道通风系统工作期间各巷道风量能够有效流通，进而减少通风系统中的风阻。若是巷道中风阻偏大，则表示其可能出现漏水或者损坏等现象，需要及时对其进行维护。

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针对需掘进巷道区域，则需制定有效的施工方案，以此来完善通风系统，从而最大限度的降低巷道中通风阻力。
        2.对矿井通风系统进行评价
        煤矿通风系统质量的好坏代表其工作状态的优劣情况。因此，必须按时对煤矿通风系统进行评价才能准确获取通风系统的运行状态，有效的保证通风系统的稳定性和可靠性。若是出现故障问题也能及时发现并处理，能够有效的解决威胁煤矿生产安全的因素。煤矿通风系统可靠性主要表现在通通风系统出现异常状况时的通风能力，此时煤矿工作人员根据标准对其进行评价。因为煤矿通风系统较为庞大，系统内部关系错综复杂，所以通常会应用主成分分析法对其开展评价工作。主成分分析法主要以煤矿通风系统相关参数为依据，针对其存在的问题进行优化。通过对煤矿通风系统开展评价工作，在一定程度上提高了通风系统的通风性能，并增加了煤矿开采的经济收益。
        三、改善矿井通风治理瓦斯效果的措施
        1.完善现场管控机制
        开展煤矿开采工作期间，必须全力配合相关部门对煤矿开采技术和矿井内部构造进行检验，同时在发现异常情况时要及时作出解决措施;根据通风系统特性进行有效的监察制度，定期检查其工作状态，同时提高关键位置的管理，对不利于施工的情况要立即调整;严格管控质量生产，针对施工期间工人分配、检查制度、管理制度与考核标准进行完善，创建有效的质量管理制度;优化考核管理标准，通过完善瓦斯开采制度和奖罚制度，提高开采施工的工作效率;建立完善的安全问责制度，若是开采期间出现开采事故需责任到人，通过完善的制度加强对开采工作的安全管理。
        2.优化矿井通风网络改善通风效果
        在深矿井开采时，矿井的通风线路比较长，很容易引发矿井通风困难的问题。针对这种情况，必须要对矿井的通风网络进行优化，保证巷道中的风量满足要求，实现安全生产。同时，要根据实际情况，适时关闭一些不用的联络巷，以此降低整个通风系统的复杂程度。对于一些连接形式比较复杂的巷道，一定要简化其连接形式，避免影响附近巷道的通风。优化矿井通风系统的目的是保证巷道的风量满足安全要求，还要保证通风机处于最佳工况点运行。在一些情况下，当优化矿井的通风网络很难满足要求时，要选择合适的位置重新开掘风井。通过多风井的联合通风来改善通风状况，从而保证矿井瓦斯的治理效果。多风井通风时，一定要注意风量的分配，使通风效果达到最佳。
        3.煤与瓦斯共采，科学防治瓦斯
        目前，绝大多数煤矿还采用的是井下钻孔的方法抽采煤层中的瓦斯，以此降低煤层中的瓦斯含量，这也是唯一有效的方法。其具体做法是在煤层中钻孔或
        打穿层孔，通过负压泵来抽采煤层中的瓦斯，以达到降低煤层中瓦斯含量的目的。常见的方法有穿层钻孔方法、顺层钻孔方法和高位钻孔方法，选择哪一种抽采方式要看具体的情况。但是这种方法抽采煤层中瓦斯的效率极低，需要抽采数月甚至几年，严重影响了煤矿开采的进度。造成这种现象的主要原因是中国煤层的透气性比较差，不利于煤层中瓦斯的抽采。为此，一些专家学者采用了一些增透措施，例如水力压裂、CO 2 压裂和深孔爆破等技术，取得了一定的效果，缓解了中国瓦斯抽采比较困难的局面。
        结束语
        瓦斯是煤矿开采过程中产生的一种有毒有害气体，对煤矿的安全生产有着不可忽视的影响。随着我国煤矿矿井开采深度的加大，矿井瓦斯问题显得日益突出。治理瓦斯不仅关系着煤矿生产效益，更关系着煤矿的安全生产。大多数矿井通过通风来治理瓦斯，因此，提高通风的有效性对于瓦斯治理显得十分重要。矿井瓦斯治理是一个复杂的系统工程，需要多方面配合才能达到较好的效果。
        参考文献
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