煤礦瓦斯治理過程控制方法淺析

摘 要：我國的煤炭資源儲量豐富，但是煤礦煤層的地質構造卻非常復雜。煤礦煤層的地質一般都較松軟，堅固系數(shù)小，透氣性低，地應力一旦增加，將會引起煤層的瓦斯壓力和瓦斯含量增加，導致煤與瓦斯突出危險性、頻數(shù)、強度等均有所增加。重大特大瓦斯事故次數(shù)與傷亡人數(shù)越來越多。煤礦的瓦斯災害主要包括煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸、瓦斯燃燒和窒息，煤礦的瓦斯治理過程控制主要是為了防止這些事故的發(fā)生，保護國家和人民的財產(chǎn)和生命安全。本文對煤礦瓦斯治理過程的控制方法進行了總結及介紹。

關鍵詞：煤礦；瓦斯治理；過程控制；淺析；

中圖分類號：F2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-05-00255-01

一、煤礦瓦斯治理過程控制的研究背景

我國的煤炭資源儲量豐富，但是煤礦煤層的地質構造卻非常復雜。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對煤炭的需求量與日俱增，致使我國的煤炭開采迅速向深度較深處延伸。同時，伴隨著開采深度的增加，該地的地應力也會增加。煤礦煤層的地質往往均較為松軟，堅固系數(shù)小，透氣性低，地應力一旦增加，必然會引起煤層的瓦斯壓力和瓦斯含量增加，導致煤與瓦斯突出危險性、頻數(shù)、強度等均有所增加。

二、煤礦瓦斯治理過程控制

（一）煤礦瓦斯治理過程。瓦斯治理是一種特殊的工程過程，是煤礦安全生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)和首要任務，是多個系統(tǒng)的綜合協(xié)調。在煤礦瓦斯治理過程中，需要綜合考慮各個系統(tǒng)的多個方面。首先，應進行基礎資料的綜合分析，包括煤炭層的地質構造、礦井的通風系統(tǒng)等，以此來預測區(qū)域突出危險性，當預測結果顯示處于突出危險區(qū)時，應評估礦井的瓦斯抽采系統(tǒng)，選擇適宜的防突措施，進行方案設計；然后進行瓦斯治理工程施工、抽采、排放，并進行施工的跟蹤控制、區(qū)域措施效果檢驗；最后進行施工質量驗收，并定期檢修礦井的安全監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)。

（二）煤礦瓦斯治理過程控制

1、內容，煤礦瓦斯治理過程控制是一項特殊的被控過程，并非完全自動化控制，其內容主要包括：煤礦瓦斯治理過程的跟蹤控制、煤礦瓦斯抽采參數(shù)和排放參數(shù)的跟蹤控制和煤礦瓦斯治理過程節(jié)點的控制三個方面，這三個方面的控制信號和特征參數(shù)無法做到自動反饋，只能依靠人工采集數(shù)據(jù)并進行測定記錄，分析過程以保證控制過程穩(wěn)定運行。

2、特點。（1）煤礦瓦斯治理過程控制是煤礦瓦斯治理過程的跟蹤控制、煤礦瓦斯抽采參數(shù)和排放參數(shù)的跟蹤控制和煤礦瓦斯治理過程節(jié)點的控制三種控制方法結合的產(chǎn)物。三種方法原理不同，控制過程和檢驗參數(shù)計算方法各異，但卻又相互聯(lián)系，缺一不可。（2）煤礦瓦斯治理過程控制的控制信號和特征參數(shù)無法做到自動反饋，只能依靠人工采集數(shù)據(jù)并進行測定記錄，自動化程度不高，人工輔助對瓦斯治理過程控制必不可少。（3）煤礦瓦斯治理過程控制的每一種過程控制方法所得到的參數(shù)都不盡相同，應結合多種控制過程的檢驗參數(shù)生成方法，有時還需人為進行必要的補充。（4）煤礦瓦斯治理過程控制沒有具體的物料和產(chǎn)品，整個控制過程都只基于特征參數(shù)和模型進行操作，具有很強的抽象性。

三、煤礦瓦斯治理的控制方法

（一）煤礦瓦斯治理跟蹤控制。對穿層鉆孔與順層鉆孔結合預抽煤層瓦斯技術過程進行跟蹤控制，共需要跟蹤以下六個階段：一是穿層鉆孔預抽瓦斯的施工階段，二是穿層鉆孔抽采瓦斯的過程；三是煤巷的挖進階段；四是順層鉆孔施工階段；五是順層鉆孔抽采瓦斯的過程；六是工作面回采階段。抽采過程中一定要時刻監(jiān)測瓦斯參數(shù)，維持穩(wěn)定，同時也要注意巷道壁的穩(wěn)定性，確保安全。

普遍使用的跟蹤控制方法是借助參數(shù)繪制參數(shù)曲線的控制圖法。該方法首先以檢驗參數(shù)的記錄編號或發(fā)生時間為橫坐標，以檢驗參數(shù)的數(shù)值為縱坐標，在坐標系里繪制出檢驗參數(shù)的序列值圖像及其中心線，按規(guī)定要求添加上下控制界限（虛線）。然后利用統(tǒng)計學的分析原理分析該圖像上一點代表的某地某時刻是否處于失控狀態(tài)。

（二）煤礦瓦斯治理過程節(jié)點控制。煤礦瓦斯治理過程節(jié)點控制中的節(jié)點是時間上的概念，亦即某件里程碑性質事件的發(fā)生及發(fā)生時間，通常與諸多過程環(huán)節(jié)相連。一個較大的過程系統(tǒng)通常都會包含很多個重要事件，即包含很多個節(jié)點。節(jié)點控制指的就是每一個節(jié)點都要嚴格檢查該節(jié)點之前的上一環(huán)節(jié)是否達到要求或目標，如果上一階段完成情況良好，該節(jié)點可以通過，進行下一階段；否則必須采取措施才可通過。

綜合實際經(jīng)驗及瓦斯治理控制目標，現(xiàn)將節(jié)點劃分為六種類型：第一，對煤礦瓦斯治理工程的工作質量進行驗收；第二，對煤礦瓦斯治理措施效果進行檢驗；第三，對煤礦瓦斯治理涉及方案進行審核；第四，對工程重點區(qū)域突出性危險進行預測；第五，對采挖條件進行審批；第六，對重點區(qū)域預防意外性危險措施效果進行驗證。整個瓦斯治理系統(tǒng)中，這六種類型的控制節(jié)點必不可少，每一個都是對上一環(huán)節(jié)的評估檢測，必須嚴格的予以對待。根據(jù)項目具體情況和施工技術、順序等條件，有計劃分次序的先后檢測，最大限度的保證工程整體的施工質量。

四、結語

總之，煤礦安全關乎生命，而煤礦瓦斯治理又是保證煤礦安全的最重要環(huán)節(jié)。多年來，煤礦事故的發(fā)生大都是由于防護措施不得當、意識不足的原因，導致大大小小無數(shù)起災難的發(fā)生。通過本文的介紹，希望可以在我國范圍內提高大小煤礦的煤礦瓦斯治理水平，不斷加強對煤礦瓦斯治理的過程管理和控制，確保瓦斯治理過程的規(guī)范性、科學性和有效性，消除煤礦的突出危險，降低生產(chǎn)隱患，以爭取早日將煤礦瓦斯治理程序化、規(guī)范化，保障行業(yè)順利向前發(fā)展。

參考文獻：

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