黄森
观音堂煤业有限公司 河南 三门峡 472123
摘要：瓦斯被称为煤矿安全的第一“杀手”，引发的安全事故对煤矿的破坏力极大。在煤矿开采过程中，矿井瓦斯防治一直是重中之重。矿井瓦斯防治有两种方法，即降低煤层中的瓦斯含量及控制煤矿巷道风流中的瓦斯含量。然而，由于中国煤层的透气性非常差，降低煤层中的瓦斯含量十分困难。因此，采取措施控制巷道风流中的瓦斯含量显得尤为重要。瓦斯防治的重点在于防治煤矿瓦斯爆炸的发生，其关键在于使瓦斯浓度在爆炸界限以下。本文围绕煤矿瓦斯灾害形成的条件展开分析，重点探讨了矿井通风瓦斯防治的关键措施。
关键词：矿井；瓦斯防治；通风系统；智能控制
引言
煤炭开采过程中，往往会产生大量瓦斯，若是不及时排出瓦斯，则会危害井下作业人员的身体健康，甚至引起瓦斯爆炸事故，造成严重损失。瓦斯治理工作中，主要应用煤矿井下通风系统连续不间断的排风，来稀释矿井中的瓦斯浓度，虽然可起到良好的效果，但耗电量较大、成本较高，且无法满足紧急排风要求。基于此，应进一步加大对煤矿通风系统的优化与改进。
1瓦斯的基本概念
瓦斯是煤形成过程中产生的一种气体，其主要成分CH4具有可燃性。成煤过程中的大部分瓦斯都释放了，只有少部分遗留在煤体中。这部分遗留在煤体中的瓦斯可分为游离态和吸附态。在煤层开采时，瓦斯的赋存条件会改变，导致瓦斯向巷道中逸出。值得注意的是，瓦斯向巷道中释放的速度取决于煤体的透气性。此外，采空区中的大量遗煤在微生物作用下也会形成大量瓦斯。若采空区密封不严实，则瓦斯也有可能会释放到巷道或工作面中。
2煤矿井下瓦斯治理及通风系统优化的原则
第一，对煤矿通风系统应当在保证煤矿企业正常使用的基础上，做到最大限度的简化，在达到煤矿井下最佳通风效果的基础上，对经济的成本实现有效地控制。第二，对煤矿井下开采技术方案应当首先做出来，然后，以开采技术方案为基准，制定出对应的瓦斯治理方案与通风系统优化方案。第三，设计得到的通风系统方案、瓦斯治理方案，应当最大限度做到切实可行，同时，也需要为后期煤矿企业产能的提升留有充足的空间。此外，设计的煤矿通风系统的通风能力，应当与煤矿实际的产能相匹配，同时更需要满足相关法律法规的要求。在通风系统优化的过程中，应当为井下提供出充足的新鲜空气，不仅需要对井下生产的安全性给予充足的保证，同时还必须保证工人井下正常作业需要。通风系统、瓦斯治理方案，均应当达到稳定的效果，有着较强的抗风、抗灾能力。通风系统的风流，应当方便控制，在出现了事故后，井下施工人员应能够迅速安全升井。
3矿井智能通风控制系统结构
3.1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。
3.2钻孔布管抽采技术
钻孔布管抽采技术指的是，针对煤矿井下瓦斯含量较高的区域，采取预钻孔的方式，来进行瓦斯抽采，以降低该区域瓦斯的含量，预防安全事故的出现，保障煤矿井下生产安全。在实际应用钻孔布管抽采技术的过程中，钻孔的时候，应充分考虑煤矿井下地质条件，旋转性地布置若干个抽采钻场，抽采钻场之间的距离应大于等于100m，每个抽采钻场中布置4～8个钻孔，钻孔的直径一般为80mm，并根据钻进到高压裂隙带的距离来确定钻孔的深度。钻孔设置好之后，使用管道来抽出煤矿井下的瓦斯，为保障抽采过程中的安全性、提高抽采效率，需对封孔工艺进行合理设计。机械封孔工艺便是钻孔布管抽采技术的一种常用封孔工艺。该机械封孔工艺，主要是借助大流量封孔泵进行封孔处理，可选择厚壁PVC套管作为封孔用的管道材料，这种管道在煤矿井下恶劣环境中也可以长期安全、稳定运行。在进行封孔的时候，应确保封孔长度大于等于9m。可选择高强度水泥料作为封孔材料，在制作高强度水泥料的时候，是将碎石、水泥、膨胀剂以及促凝剂按照相应比例搅拌均匀，并加入到封孔泵料仓之中，在封孔泵作用下高强度水泥料沿着注浆管道到达封孔点，并完成封孔作业。
3.3系统风量测量装置结构
在传统的瓦斯防治及通风控制系统中，对风量和风压的监测主要是在风机前端设置风速和风压传感器的方式测量，但该方案测量方式精确性较差，而且当风流出现变动时极易产生测量偏差，导致系统对风机运行状态进行误调节，影响井下通风安全。风量测量装置由取压管、压力传感器和钢管构成，取压管上分布着迎风孔和背风孔，迎风孔主要用于测量风机运行过程中的迎风压力，背风孔主要用于测量风机运行过程中的背风压力。风量测量装置和风机上的测压环1、测压环2相连接，从而实现对风机运行过程中风机运行状态的全面监测。当由于增加了取压管，因此能够对风机运行时的紊流进行调整，避免了因紊流导致的风量测量失效，提升了系统对风机运行状态调整的精确性。
3.4优化矿井通风网络
矿井通风系统运行状态与矿井通风阻力存在很大的关系[4]。在生产过程中矿井的通风网络会改变，例如巷道连接方式变化，导致矿井通风阻力发生变化。若通风阻力增加，则很有可能导致矿井通风性能变差。因此，必须对矿井通风网络进行优化。在进行矿井通风网络优化时，需进行矿井通风阻力的测定。矿井通风阻力测定是通过测定煤矿井下各个巷道处的风速，来核算矿井的局部通风阻力，进而确定矿井的总通风阻力。
结束语
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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[4]何海鹏.试论煤矿防治瓦斯方面存在的安全问题[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(22):117-118.
[5]冯学超.煤矿通风瓦斯存在的安全问题分析[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(22):147-148.