郝红军
国家能源神东煤炭集团保德煤矿 山西省忻州市保德县 036600
摘要：煤炭是一种重要的矿石能源，为推动社会经济发展、工业化建设做出了重要的贡献。煤矿生产运行中，在确保生产效率、生产质量的基础上，也要保障生产安全，从而更好地满足当今社会对煤炭不断提高的需求。瓦斯是影响煤矿井下作业安全的主要因素之一，瓦斯产生后如果不能及时排出，便会危害井下作业人员的身体健康，还会引发瓦斯爆炸事故。为此，煤矿生产中，应注重井下瓦斯治理工作，并要设置有效的通风系统。
关键词：煤矿；瓦斯；通风系统；瓦斯治理
随着综采技术的不断进步，煤炭综采作业的深度、综采作业的复杂性均有了极大的提升。煤炭在开采过程中会产生大量的瓦斯，如果不及时将瓦斯气体排出，一方面会导致井下综采作业人员中毒，另一方面当瓦斯浓度积聚到一定的程度时会产生瓦斯爆炸事故，给煤矿井下的综采作业安全造成巨大的损失。通风系统是矿井安全生产的重要保障，尤其是在保证生产、防范灾害方面发挥着重要作用，直接关乎着井下人员的生命安全、矿井的生产及效益。随着我国煤矿生产的不断发展．开采深度、开采难度的不断加大，矿井通风技术也正在发生着变化，在设计和生产时要求的技术越来越先进。安全性越来越高。
一、煤矿矿井通风技术
1、矿井通风系统。矿井通风系统是由具有相互联系、相互作用、又相互影响的构成因素包括通风方式、通风方法、通风网络、风流检测和调控设施组成的，具有给矿井供给新鲜风量，冲淡及排除井下有毒性、窒息性和爆炸性的气体和粉尘，为井下创造良好的工作环境，防止发生生产事故．保障井下人员生命安全及身体健康，对国有资源和财产进行保护的一个多因素组成的统一的整体。
2、多风机多级机站。该项技术的应用能够有效地改善矿井的通风系统，有着良好的社会和经济效益。在多级风机站的作用下，利用多级的风机将地表的空气直接传送到矿井内．主要是对矿井内作业区的空气输送，然后再利用多级机站的风机将工作后的污气排送到地面上，从而使矿井内的空气保持新鲜。该技术还可以利用不同机站的风机来控制下一个送风处的风量，对矿井内不同地方的风量进行不同的控制，提升了通风系统的可控性，有效地提升了通风系统的效率，降低了能耗。
二、煤矿通风系统的优化方案
1、应用新型瓦斯传感器。煤矿通风系统优化过程中，若想要充分发挥通风系统的作用，减少瓦斯带来的安全事故，应对矿井内的瓦斯浓度、含量进行准确检测。瓦斯传感器是煤矿常用的一种矿井瓦斯检测设备，为保障煤矿井下生产作业的安全性，必须配置检测精度较高的瓦斯传感器。我国煤矿现阶段比较常用的瓦斯传感器主要包括两种：一种是热导式传感器，这种传感器主要是根据瓦斯、正常气体导热级别的差异，来对矿井中的瓦斯含量进行检测，其主要优势是结构简单，但实际应用热导式传感器的时候，容易受到井下环境中风量、湿度等因素的干扰，稳定性较差，且使用寿命较短；另一种是热效式传感器，这种传感器主要是应用化学试剂，来使可燃气体自燃，受到燃烧作用的影响，电阻温度出现了变化，以此来判断瓦斯含量。其主要优势是成本较低，但实际应用热效式传感器的时候，受到井下恶劣环境的影响容易出现误报的情况，且功率消耗较大，传统可燃气体也容易受到硫元素的影响。为实现对煤矿井下瓦斯浓度及含量的准确检测，可采用热效式瓦斯传感器这种新型传感器。热效式传感器主要由含有可燃性敏感材料的线圈、检测电极两部分组成，二氧化锡是热效式传感器的常用可燃性敏感材料，功效较低、响应速度较快、稳定性较好，且使用寿命较长，瓦斯检测准确性也比较好，且成本也比较低。
2、通风系统优化。我国煤矿现阶段常用的通风系统，主要是采取风机定功率运行模式，这种运行模式的调节灵活性较差，无法适应当前井下通风环境多变的实际情况，且通风电量消耗较大。鉴于此，应对通风系统进行优化。如，可以采用变频通风控制系统与FX-PLC技术、变频控制器相结合的产物。变频通风控制系统主要由FX-PLC控制中心、CC-LINK数据总线系统、变频控制器等组合而成。该系统采取的是闭环调节反馈的工作模式，可根据监测到的瓦斯浓度变化情况，灵活调节变频控制器的输出信号，从而能够对通风系统的运行状态进行灵活调整，以满足不同工况条件下的通风需求，可以切实保障井下安全作业。与此同时，该系统在出风口位置设置了风压传感器、风量传感器，从而可以对通风系统的通风状态进行灵活调节，一旦发现通风异常，便可以迅速报警，并启动备用风机，有利于保障井下作业安全。
变频通风控制系统采取的是双闭环控制模式，其中一个闭环项为通风机的风压、风量，另一个闭环项是煤矿井下瓦斯浓度。两个闭环项分别对应两个采用串联方式连接的控制调节器，做到了分开反馈。采取双闭环控制模式的变频通风控制系统，可以将检测到的井下瓦斯浓度当作风量调节器的输入信号，并可以将风量调节器的输出信号当作风量反馈调节系统的控制参数，从而实现两种反馈调节模式之间的优化配合，使通风系统可以灵活地进行调节控制。与此同时，变频通风控制系统也实现了双闭环反馈调节控制，通风机风量的闭环为内环反馈系统，可快速调整通风系统的运行状态，遭遇紧急情况的时候，还可以快速提升通风机的风量，从而有效控制突发性瓦斯突出事故的发生，有利于提高通风系统的可靠性，充分发挥通风系统的作用，保障煤矿生产安全。瓦斯浓度变化量的闭环是外环调节系统，其能够有效提升通风系统对瓦斯浓度的反应灵敏度。
3、采用钻孔布管抽采技术。钻孔布管抽采技术是一种应对瓦斯含量较高的区域而研发的新技术，对瓦斯含量较高的区域进行开采的时候，先进行预钻孔，开展瓦斯抽采，从而实现该区域瓦斯含量的降低，保障井下作业安全。钻孔布管抽采技术可以提前针对性抽采瓦斯积聚区域，可有效避免了综采作业时瓦斯集中涌出，从而保障了综采作业的安全性。煤矿井下作业过程中，采取钻孔布管抽采技术的时候，应注意以下几个方面的问题：钻孔时，应对井下地质条件进行仔细调查，结合地质条件，旋转性地布置若干个抽采钻场，抽采钻场的间距不可小于100米，每个抽采钻场中布置4～8个钻孔，钻孔的直径通常是80毫米，根据钻进到高压裂隙带的距离，对钻孔的深度进行合理确定。设置好钻孔后，使用管道将井下的瓦斯抽出来，为提高抽采效率、保障作业安全，应合理设计封孔工艺。钻孔布管抽采技术应用过程中所采取的机械封孔工艺，是应用大流量封孔泵来开展封孔操作，对封孔管道材料进行选择的时候，应优先选择厚壁PVC套管，即使是在井下恶劣条件下，这种管道也可以长期安全、稳定运行。封孔作业的过程中，封孔长度不可小于9米。对封孔材料进行选择的时候，可以选择高强度水泥料，高强度水泥料是按照相应比例将碎石、水泥、膨胀剂、促凝剂搅拌均匀后得到的。将高强度水泥料放到封孔泵料仓中，受到封孔泵提供的作用力的影响，高强度水泥料沿着注浆管道到达封孔点，完成封孔作业。
在煤矿井下瓦斯治理过程中，不仅要加强对异常区域的检测、提前在容易出现瓦斯聚集的区域设置好预防性的干预措施、建立有效的预警系统，还要对通风系统进行优化，使用新型热效式瓦斯传感器提高瓦斯检测的准确性、采用变频通风控制系统提高通风系统的有效性、针对瓦斯含量较高的区域采用钻孔布管抽采技术，可以有效保障煤矿井下作业安全。
参考文献：
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