煤矿安全生产中通风瓦斯安全分区风险控制研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 05 日 作者简介：付伟（1983），辽宁沈阳人，汉族，男，大学本科，高级工程师，煤矿通防安全，兖矿能源集团股份有限公司东滩煤矿。-121-煤矿安全生产中通风瓦斯安全分区风险控制研究 付 伟 宋海洲 陈 磊 张 朋 兖矿能源集团股份有限公司东滩煤矿，山东 邹城 273500 摘要：摘要：随着煤炭产业的快速发展，煤矿通风瓦斯安全分区风险控制已经成为煤矿安全生产的重要基础。基于此，本文将全面对煤矿安全生产中通风瓦斯安全分区风险控制进行分析。全文首先就矿井通风及煤矿通风瓦斯安全分区控制进行基础概述，明确矿井通风的重要性和安全分区管理的基本概念，接着本文就通风瓦斯安全分区技术要点进行梳理，然后就煤矿通风安全分区控制技术的实施要点进行整理。最后就安全管理措施进行研究。希望本文能够促进煤矿安全生产。关键词：关键词：煤矿；安全生产；通风瓦斯；安全分区；风险控制 中图分类号：中图分类号：TD712 煤矿中往往存在大量的瓦斯（甲烷），一旦通风系统不畅通，就会发生瓦斯爆炸事故。瓦斯事故不仅影响矿工的工作效率还极易造成恶劣人员伤亡事件。因此，科学合理地控制煤矿通风系统的对于保障矿工的生命安全和矿井的可持续发展至关重要。1 矿井通风及煤矿通风瓦斯安全分区控制基础概述 1.1 矿井通风的重要性 矿井通风是为煤矿生产提供重要的支持系统之一。其通风范围广、通道复杂多变、通风设备繁多等因素使得矿井通风成为一个庞大而复杂的系统。特别是在煤矿井下生产过程中，由于应力的减小，煤层内赋存的瓦斯会释放到作业空间，瓦斯的含量会随生产过程产生动态变化。如果通风不畅，瓦斯会积聚在空间中，这就会引发瓦斯爆炸。因此，可靠的通风技术对于减少和避免瓦斯事故具有十分重要的意义。其次，通风是矿井安全生产的基础。通过矿井通风系统的合理布局与运行，能够实现煤矿内空气的流动，从而将瓦斯等有害气体排出矿井外，保证矿井内空气清新，并且通风系统还可以通过控制空气流动的方向和速度，防止有害气体的扩散。1.2 煤矿通风瓦斯安全分区控制简述 煤矿通风瓦斯安全分区是根据矿井内瓦斯浓度及分布特点并且根据矿区的实际情况，将矿井划分为不同的区域，并制定相应的防治措施，确保瓦斯安全的措施。值得一提的是，通风瓦斯安全分区的控制需要综合考虑煤层地质条件、矿井开拓、巷道布置、采掘方式等因素。目前，矿井划分通常有瓦斯浓度临界区、瓦斯抽采区、瓦斯以上风区、无瓦斯区等。同时，在矿井通风瓦斯安全分区控制中，还需要确保通风系统的稳定运行。这就需要严格进行风机的选择、风道的设计和优化、通风系统的布局等。1.3 安全分区管理的基本概念 安全分区管理是针对煤矿生产区域的特点，建立起不同分区，以构建长效的煤矿安全管理体系的一种管理理论。传统的安全管理理论往往忽略了不同生产区域的特点，多数企业将各区域以同一标准来要求，虽然使安全管理系统得到统一，但同时也人为地分割了各区域之间的关联性，增加了煤矿安全风险。而通过安全分区管理，可更精细地管理各个区域的安全风险，提高对风险的预防能力。同时，安全分区管理也能使各个区域之间的安全因素得到协调，提升整个煤矿的安全管理水平1。2 通风瓦斯安全分区技术要点 2.1 建立完善的数据系统 通风瓦斯安全分区技术是为了提高煤矿的安全性和效率而开发的一种管理技术。它通过采用并联的通风方式，将井下各通风地点的风流形成独立回路，从而确保不同区域之间的风流能够互相独立。而要实现中国科技期刊数据库 工业 A-122-通风瓦斯安全分区技术，就需要建立一个数据系统，用来量化管理通风瓦斯安全分区。具体来说，通风瓦斯安全分区技术的数据系统主要包括四个方面。首先是风网结构，需记录通风网络中主风机的位置、通风机顶设备、巷道和风道等信息，从而了解通风系统的整体布局。其次，是测量巷道、风道、分支口等位置的风阻值，进一步了解风阻的分布情况，为风量配比的调整提供依据。此外，还应及时监测主风机和辅助通风设备（如风门、排风机等）的工作情况、故障报警等信息，从而确保通风系统的稳定性。最后，根据各个区域的需求进行合理的调整工作。例如，对于需要更大风量的区域，可增加通风设备的运行速度或增加风门的开启程度，以达到最佳的通风效果2。2.2 稳定性分析 通风系统的稳定性分析，可以帮助优化通风系统的结构运行，实现通风效果的最大化。通常分析方法包括：通风网络图分析、通风灵敏度分析、通风构筑物的分析三个部分。通风网络图分析是指使用计算机软件绘制可视化通风网络图，对通风系统的风阻、风压等数据进行科学详细的解算分析，从而准确地了解通风网络的结构、路径，确保风量能够合理分配。通风灵敏度分析是对变化时风阻进行评估，了解风阻的变化对风量的影响。这样一来。就可以根据分析结果，及时调整风道形状、尺寸以实现对风量的精确控制。通风构筑物分析是对通风系统中的 风门、风机井、巷道交会点等 构筑物进行评估，通过实时监测通风构筑物的运行状态，发现通风构筑物引起的全隐患，从而保证通风系统的可靠性。2.3 瓦斯分析 了解瓦斯的分布情况，可及时预测瓦斯积聚和高浓度区域位置。具体的分析方向包括三个方面。第一，对瓦斯浓度进行监测，及时了解瓦斯的涌出状态和作业环境的安全情况。其监测数据可被用于进行分析，以确定瓦斯涌出的概率密度函数，进而定量地确定瓦斯涌出规律。第二，在工作面布置检测点，测量各个区段的瓦斯浓度、风量等关键参数，了解不同区段的瓦斯涌出量的大小、涌出速度等，从而为制定科学措施打下基础。第三，通过相关性数据资料，分析瓦斯的流动方向、速度以及积聚区域的位置，以避免瓦斯积聚地的事故风险3。3 煤矿通风安全分区控制技术的实施 3.1 确定煤矿通风安全分区 首先对煤矿井下的地质条件进行充分调查。重点分析煤矿地区的地质构造、煤层赋存、煤层厚度、煤层间隔及地下水情况等因素。同时，根据煤矿井下的瓦斯涌出量，将煤矿划分为不同的瓦斯分区。其次，综合分析不同开采方式（如传统综放工法、支承工法、长壁工法等），确定每个开采分区的通风方案。接着，对煤矿井下主风井、辅助风井、风巷、回风巷等进行划分。3.2 选用合适的检测设备 在选择检测设备时，需仔细分析煤矿通风安全分区的具体需求，例如，监测参数、监测点数量、数据采集方式等，确保所选设备能够满足实际需求。同时，为了保证检测设备的适应性，应重点参考其设备的防爆性能、防腐性能、耐高温性能等特殊要求，确保设备能够在恶劣的煤矿环境下正常运行。此外，在实际应用过程中，还应进行现场试验，确保选用的设备能够准确、稳定地监测煤矿通风参数和瓦斯浓度等关键指标。3.3 建立监测系统 在建立监测系统时，首先需要利用传感器、数据采集设备和数据传输设备等设备实施建立井下瓦斯浓度、风速、风压、温湿度等参数，并将收集到的参数转化为数字信号传输到网络控制中心。依靠网络控制中心的分析技术接收、存储、传输和处理煤矿井下的实时监测数据，从而提高对煤矿通风系统未来状态的预测能力。3.4 实施风量调节 根据分析结果和实际情况，调节通风机的运行状态、增加、减少或关闭出风口和进风口等方式，以及考虑瓦斯爆炸风险等因素，并且在调节风量的同时还需要控制瓦斯的浓度。需要注意调节操作时需要及时、精准，确保通风系统能够在短时间内达到预计的风量分布。此外，调节后任然需要持续监测，如有必要，还需要通过排放口和进风口等装置收取样本以验证调节效果。3.5 完善信息共享机制 中国科技期刊数据库 工业 A-123-为避免各区域之间的干扰，提高整个瓦斯管理系统的智能化程度。还需要创建一个统一的数据共享平台，将各个安全分区的数据集中管理。同时，数据共享平台还应根据各个安全分区的需要，设置适当的权限控制，确保数据安全性。此外，使用通信设备建立实时的一个通信渠道，确保在短时间内能够进行游戏沟通，从而应对突发事件。4 安全管理措施 4.1 安全培训 煤矿井下人员应定期接受器材操作、通风系统管理、安全预警和应急处置等方面的培训，加强安全意识，掌握应急处理技能和技术知识。其安全培训内容主要包括：器材培训，培训内容包括通风设备、氧气呼吸器、安全带、瓦斯检测仪器、安全灯等设备的使用流程；通风系统培训，重点学习通风系统的安全管理方法，包括通风机的操作、风道的检查和清理、风速和风压的测量、通风系统故障排除等内容；安全预警培训，重点培训煤矿瓦斯、煤尘等有害气体的预警信号识别以及处理方法。4.2 安全演练 在实现监测、风量调节和信息共享等技术基础上，组织煤矿通风安全演练，能够提高各分区之间应对紧急情况的能力。在组织演练时首先应明确演练主题、时间、地点和参与人员，确保所选定的主题符合实际情况和井下人员的知识技能要求。其次，根据演练主题，建立相应的演练情景，这些情景要实际、具体、可操作。可模拟瓦斯浓度过高，造成通风系统发生故障，从而让参与人员感受真实情境。此外，在演练结束后还需要对对演练情景、演练执行过程、演练效果进行全面评估，总结经验教训，确保再次演练时井下人员能够以更高的安全标准执行训练。4.3 安全检查 煤矿通风安全分区控制技术的检查是确保通风设施的有效运行的基础。在进行安全检测时，首先应制定安全检查计划，明确检查频次、检查内容、检查方法和检查责任人。其次，定期清理各种通风设备、更换老化损坏的部件，确保各项设施的正常运行。接着，进行定期检查，检查的重点是风量调节装置的灵敏度、风门的开关情况、管道的阻塞情况、仓内氧气含量和有害气体浓度等。此外，还应明确各级管理人员的责任，确保安全检查工作的严肃性。4.4 安全设施 为加强煤矿安全管理，提高通风安全水平，需要统一完善通风安全设施。一方面，通风机是煤矿通风系统中的重要组成部分，需定期检查、清洁和保养，确保其运行正常。另一方面，还应推广应急通风灌注、逃生系统等安全设施。此外，还需统一规范这些通风安全设施的设计、安装和操作。制定明确规范，确保通风安全设施的有效性4。4.5 安全记录 为了保障煤矿的通风安全，需建立一个通风安全记录系统。在内容上首先，通风监测数据能够反映通风系统的运行情况、风量、风速、风压等重要指标，从而及时发现问题并采取相应的措施。其次，记录通风机、风门、通风管道等设备的运行状况、维护时间和方法等信息。通过这些记录，及时发现设备故障象，以便进行维护。同时，记录煤矿通风安全事故的发生情况、原因、处理过程和结果等信息，从而方便事故处理的追溯。此外，进行专家评审、技术咨询记录，通过这些信息为煤矿通风安全技术的改进提供参考。4.6 进行矿尘的分散度与浓度计算 在矿井通风安全技术选用过程中，矿尘浓度与分散度的管控可以帮助确定适当的通风量，从而有效地对矿尘的分散度和浓度进行管控，为矿产生产活动提供可靠的安全保障。在矿尘的分散度与浓度计算方面，目前常见的方法有滤膜检测法、光散射式、显微镜观察法。滤膜检测法是通过将空气中的矿尘颗粒吸附在滤膜上，然后对滤膜进行称重测量，根据颗粒质量和通过滤膜的空气体积计算得出矿尘浓度。该方法在不同的工况环境下采取差异化的计算措施，可以实现有效的管控。光散射式是利用光学原理进行矿尘浓度和分散度分析的方法。其通过测量矿尘颗粒对光的散射情况，得到矿尘浓度分散度的信息。这就可以快速准确地获取矿尘浓度和分散度的数据。另外，工作人员可以使用显微镜观察矿尘样品的颗粒均匀度，通过加入适当的水溶剂将矿尘样品溶解后进行观察，通过颗粒均匀度的判断来确定空气中的矿尘总量。4.7 应用 B 型通风技术 B 型通风技术是近年来广泛应用的一种通风技术。中国科技期刊数据库 工业 A-124-在应用过程中，工程人员需要合理架设整个通风联络巷，构建完善的通风网，并采取回风巷等结构设施，以有效控制瓦斯的流动。传统通风结构通常使用 U 型通风方式进行生产管理，但往往安全性和稳定性不高。然而，B 型通风技术可以在漏风情况下仍能保持通风结构稳定性。但是需要注意在实际应用这项技术时，工作人员控制风压和静压，并提高使用水平。此外，B 型通风技术在回风巷道中的应用较为常见。通常设置两条回风巷道作为瓦斯排放的通风路径，并调整风压差，严格控制瓦斯浓度，实现瓦斯的转运控制5。5 结束语 综上所述，在煤矿安全生产中，通风瓦斯安全分区风险控制是保障工人安全、防止瓦斯事故的常用手段。在进行通风瓦斯安全分区风险控制时，应对矿井进行合理划分，确定主风流通道、回风路线、煤层开采区域、瓦斯涌出区等安全分区。同时，要考虑到通风气流的流速力，以及不同区域的瓦斯浓度控制要求，从而确保通风系统的稳定。参考文献 1王蓬.煤矿通风瓦斯融合分析及其应用技术研究D.西安:西安科技大学,2018.2杨阳.解析煤矿通风安全评价与确保通风安全第方法J.山东煤炭科技,2017(11):52-53.3朱永强.煤矿矿井通风的安全控制分析J.机械管理开发,2017,32(07):135-136 4柏通.煤矿安全生产的管理方法浅探J.企业导报,2011(13):121.5张成功.关于国有重点煤矿实现矿井“通风可靠”的思考J.山东煤炭科技,2008(05):1-3+5.