煤矿矿井通风安全管理及瓦斯防治技术研究.pdf

2023.7 矿业装备/1430 引言随着我国社会经济的不断发展，对煤炭需求量不断攀升，很多煤矿企业扩大生产规模。但部分煤矿企业在生产过程中出现很多安全事故，其中部分安全事故是由通风条件差、瓦斯防治不及时等原因造成的，因此需要深入研究矿井通风安全管理及瓦斯防治技术，增强煤矿生产的安全性。1 煤矿矿井通风与瓦斯防治的概念1.1 矿井通风矿井通风指将新鲜空气输入矿井下，提高井下氧气浓度，从而稀释并排除井下有毒有害气体1。常见的矿井通风系统包括一般型、降温型、防火型、排放瓦斯型、防火及降温型、降温及排放瓦斯型、防火及排放瓦斯型、防火降温及排放瓦斯型等类型，这些系统主要是由风硐、风桥、风窗、风障、风筒等设施构成的，在保障矿井安全中占据着重要地位。1.2 瓦斯防治瓦斯是无色无味气体，主要成分是甲烷，包含少量乙烷、丙烷、丁烷以及硫化氢、二氧化碳、氮气、惰性气体以及水气等。煤矿瓦斯指天然气，多存在于煤层或岩层的孔隙与裂隙内2。如果矿井内的瓦斯浓度、引火温度或氧气浓度过高就会造成瓦斯爆炸，继而造成多人受伤。例如，2013 年 3 月 29 日 21 时 56 分吉林省白山市江源区八宝煤业公司发生了特别重大瓦斯爆炸事故，导致人员伤亡，且造成 4708.9 万元的经济损失。从以上实例看出，煤矿企业必须避免矿井中出现瓦斯爆炸等事故，降低矿井的瓦斯含量和加强瓦斯防治，通过有效手段来增强矿井的安全性。2 加强矿井通风安全管理与瓦斯防治的意义2.1 有利于为井下工作人员提供充足氧气矿井空间较为狭窄、距离地面较远且甲烷浓度较高，所以矿井中很容易出现氧气不足等问题，不仅会降低作业人员的工作效率，也会导致作业人员出现眩晕、呕吐等症状。而加强矿井通风安全管理与瓦斯防治可以改善井下通风条件，提升井下的氧气浓度、减少井下的有毒有害气体，为作业人员提供更充足的氧气。2.2 有利于排除井下有毒有害气体煤矿生产过程中会产生一些有毒气体、有害气体以及粉尘，例如煤矿爆破过程中会产生一氧化碳，且一氧化碳的浓度超过 0.016%时就会导致作业人员出现轻微中毒、超过 0.4%时会导致作业人员丧失意识甚至造成作业人员死亡3。同时，若瓦斯浓度过高可能会引发爆炸，也会威胁作业人员的人身安全。而加强通风管理和瓦斯防治有利于改善井下通风条件、降低井下瓦斯浓度、减少井下有毒有害气体。2.3 有利于改善井下环境在地质条件与温度等因素的影响下，矿井可能会出现压力升高等问题，加强通风管理可以调节井下环境，使井下气压与地上气压持平。同时，有利于增强矿层密度、湿度以及温度的稳定性。煤矿矿井通风安全管理及瓦斯防治技术研究陈武刚（山西地宝能源有限公司，山西太原 030000）摘要：煤矿是我国工业发展的重要能源，但井下采煤作业环境相对恶劣，且存在较多安全隐患，做好通风工作与瓦斯防治工作，才能够保障作业人员人身安全。了解通风安全管理与瓦斯防治的意义，消除安全隐患，优化对策，从实际情况出发，解决矿井通风安全管理中存在系统不完善、安全管理制度不健全等问题，以及瓦斯防治中受多重因素影响等问题，增强安全管理意识，通过先进手段提高管理质量与防治效果。关键词：煤矿；矿井通风；安全管理144/矿业装备 MINING EQUIPMENT管 理3 矿井通风安全管理及瓦斯防治中存在的问题3.1 矿井通风安全管理中的问题3.1.1 系统不完善矿井通风系统是矿井通风安全管理的重点，但从实际情况来看部分矿井通风系统的性能仍有待提升。主要表现在以下几个方面：第一，部分矿井通风系统缺乏自动调节功能，无法准确监测矿井通风情况，且无法根据实际情况自动调整风向、风速等参数。第二，部分矿井通风系统中的设施与技术较为落后，导致系统出现回风受阻等问题。3.1.2 安全管理制度不健全矿井通风安全管理工作涉及到诸多内容，例如通风装置管理、通风动力设备管理、通风安全隐患管理等，需要相应制度的支持。但部分煤矿企业现有的矿井通风安全管理制度存在诸多缺陷与不足，例如缺乏通风检查制度、通风安全管理责任落实制度，导致制度落实不到位。3.1.3 职工素养有待提升矿井通风安全管理工作具有较强的专业性与系统性，对管理人员的要求相对较高，但部分安全管理人员没有意识到安全管理工作的重要性，没有加大学习力度，无法有效解决安全管理中的问题。同时，部分作业人员安全意识较为淡薄，没有意识到进行通风安全管理的重要性。3.2 矿井瓦斯防治中存在的问题3.2.1 受煤矿开采影响较大在煤矿开采过程中需要利用掘进设备对煤层进行钻探，如果掘进设备穿透了断裂层就会导致钻探工作面缺乏支撑4。在这种情况下，煤层结构的应力会出现变化，煤层当中的瓦斯压力也会聚集到应力薄弱区域并出现瓦斯突出等问题。3.2.2 防治手段落后当前大多数煤矿企业都意识到进行瓦斯防治的重要性，但采用防治技术手段较为落后，在一定程度上降低了瓦斯防治质量。例如，部分企业没有做好瓦斯抽放工作，导致矿井瓦斯浓度过高。4 优化矿井通风安全管理及瓦斯防治技术的策略4.1 优化矿井通风安全管理的策略4.1.1 优化系统性能矿井通风系统主要是由通风装置、通风巷道、通风动力设备等部分构成的，其性能会对通风效果产生较大影响，所以在进行通风安全管理时需要从以下几个方面优化系统性能，提升系统通风能力。第一，部分通风系统自动调节功能不符合要求的，需要利用自动化技术与人工智能技术对其进行调整，使系统能够根据井下环境自动调节风向、风量与风速。第二，部分通风系统采用的技术手段较为落后，需要利用先进技术对系统进行改造，使系统能够自动调节井下氧气含量。第三，应挖掘通风井道并将通风井道融入到通风系统中，进一步提升通风系统的性能。第四，需要完善系统的局部通风功能，使其更加符合整个系统要求5。4.1.2 完善通风安全管理制度健全的管理制度可以为矿井通风安全管理提供依据，所以需要从以下几个方面进一步完善矿井通风安全管理制度。第一，需要完善矿井通风监督制度，安排专业人员对矿井通风系统的运行、矿井通风条件等各方面情况进行实时监督，及时发现并处理矿井通风中的安全隐患，从而提高矿井通风安全管理水平。第二，需要完善矿井通风检查制度，对矿井通风设备、通风量、通风速度、通风方向进行严格检查，如果发现不合理之处及时调整。第三，需要完善矿井通风安全管理责任落实制度，明确相关人员的具体职责，在出现问题时第一时间找到责任人。4.1.3 提高职工专业素养矿井通风安全管理工作需要所有职工的支持，所以需要从以下几个方面加大对职工的教育与培训力度，提高职工的专业素养。第一，需要对矿井通风安全管理人员进行职业素养教育，增强职责意识，让其全身心投入到安全管理工作当中。同时需要对矿井通风安全管理人员进行技术培训，让管理人员了解如何调整矿井通风系统的运行参数、如何预防矿井通风安全事故。第二，需要对矿井作业人员进行安全教育，增强安全意识。在这一过程中可以全面讲解矿井通风安全事故的危害性以及加强通风安全管理的重要性，让作业人员积极配合通风安全管理工作。4.2 优化矿井瓦斯防治技术的策略4.2.1 加大钻孔开采预测力度在进行煤层掘进前需要对没有开采的煤层进行钻孔施工，并对钻孔质量与瓦斯含量进行实时监测，为瓦斯防治奠定基础。在这一过程中，需要根据不同煤层的厚度以及开采方式选择合适的钻孔方式，增强监测结果的准确性。同时，在钻孔时需要严格控制钻孔数量，确保钻孔数量在三个以上。在瓦斯监测过程中若出现监测数据不稳定等问题就需要增加钻孔，从而获取更多的瓦斯2023.7 矿业装备/145信息，且需要筛除差别较大的数据，并利用中间段数据求解平均值。此外，在获取瓦斯数据后需要根据数据的波动情况准确评估煤层开采的安全性与可行性，并明确出现瓦斯事故的可能性，从而保障开采工作的安全性。4.2.2 做好瓦斯防突工作部分矿井可能会出现瓦斯突出等事故，会对作业人员的人身安全产生较大影响，所以需要从以下几个方面做好瓦斯防突工作，减少瓦斯突出等问题的发生。第一，需要加大预防力度。当前大多数煤矿矿井中都含有气体监测设备，所以技术人员可以利用这些设备与系统监测矿井中的瓦斯含量，根据实际情况制定预防方案。第二，需要加大风险预测力度。部分矿井出现瓦斯事故的可能性较大，所以需要构建完善的瓦斯事故风险预测体系，根据矿井地质条件、通风条件、安全系数以及瓦斯含量，预测矿井内出现瓦斯事故的可能性，并明确造成瓦斯事故的原因，加大风险预警力度。4.2.3 应用瓦斯抽放技术应用瓦斯抽放技术可通过专业设备将煤层、岩层以及采空区中的可燃气抽出或排除，有利于有效减少瓦斯安全事故的发生，所以需要从以下几个方面根据实际情况应用该技术。第一，在应用该技术前需要检测矿井瓦斯含量，之后根据实际情况制定瓦斯抽放流程。第二，需要在地面上构建瓦斯泵站，并通过井下抽放瓦斯管道系统将瓦斯泵站与抽放钻孔连接起来，从而将瓦斯抽出并送入瓦斯罐中。瓦斯抽放流程如图 1 所示。第三，将瓦斯抽放技术应用在以下几个不同区域中：可以利用该技术抽放开采煤层的瓦斯，从而减少高沼气厚煤层等煤层中的瓦斯。例如，抚顺煤矿企业在煤巷掘进前从底板岩石巷道进行钻孔并穿透煤层，之后在钻孔中插入钢管，并通过钢管将瓦斯抽出，有效降低瓦斯的隐患6。可以利用该技术抽放邻近煤层中的瓦斯，降低顶底板岩层与煤层的瓦斯流动性。在这一过程中需要在回采前通过钻孔的方式打通顶板或底板的邻近煤层，使回采后的瓦斯流入钻孔内并将瓦斯抽出。可以利用该技术抽放采空区的瓦斯。部分矿井的采空区存在大量的瓦斯，所以需要在采空区中插入钢管，并抽出瓦斯。4.2.4 应用气体水合治理技术气体水合技术在气体净化中发挥着重要作用，可以有效吸附甲烷等气体。在瓦斯防治中应用气体水合技术，可以进一步提升瓦斯防治水平。所以，技术人员需要加大对该技术的研究力度，并灵活应用该技术。从实际情况来看，应用该技术时需要在二氧化碳气体中注入含有活化剂的高压水，之后吸收甲烷气体并将甲烷气体转变为水合物，从而使甲烷以液体的形式存在于煤泥当中。同时，也可以使部分气体以液体的形式溢出，从而减少瓦斯喷出或爆炸的危险。5 结束语煤矿矿井的通风条件较差且可能会出现瓦斯爆炸等安全事故，对作业人员的人身安全产生了较大的威胁。为此，应增强矿井通风安全管理与瓦斯防治意识，全面分析工作现状，并通过优化通风系统、完善通风安全管理制度等方式提高通风安全管理质量，并通过应用瓦斯防突技术、瓦斯抽放技术、气体水合治理技术提高瓦斯防治水平，进一步增强煤矿生产的安全性，减少安全事故的发生。参考文献1 卫斌斌.煤矿矿井通风安全管理措施探索 J.能源与节能,2021(6):194-195.2 马瑞.煤矿矿井通风安全管理与智能化应用 J.科技创新与应用,2020(23):184-185.3 王伟丽.矿井通风安全管理及事故预防措施信息化分析J.中国金属通报,2022(1):22-24.4 卫强强.矿井通风安全管理及通风事故的防范 J.矿业装备,2021(6):104-105.5 谷飞飞.矿井通风安全管理及事故预防措施信息化分析核心研究 J.矿业装备,2021(3):100-101.6 朱健.矿井通风阻力测定与通风安全管理措施研究 J.当代化工研究,2021(10):63-64.图1 瓦斯抽放流程