煤礦井下通風瓦斯防治技術

楊晨光

摘 要：保證煤礦安全問題是我國煤礦行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障，然而，近年來的多起瓦斯氣體爆炸事故，給煤礦行業(yè)造成了很大的安全隱患。因此，煤礦開采過程中做好瓦斯通風防治工作對于確保煤礦的安全生產(chǎn)至關重要。通風不僅有助于降低礦井內(nèi)部的瓦斯?jié)舛龋€能為井下帶來大量的氧氣，能夠稀釋煤塵、有害氣體及易燃易爆氣體，保障了井下工人的安全采掘工作，從而確保了煤礦的安全生產(chǎn)。本文從煤礦井下通風技術出發(fā)，提出通風的有效措施，旨在進一步提高礦井施工的安全性。

關鍵詞 ：礦井；通風 ；瓦斯 ；防治

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.046

0 引言

煤礦瓦斯通風的目的在于有效降低礦井內(nèi)部瓦斯?jié)舛取⒎蹓m、熱害并提供氧氣等作用。據(jù)相關資料顯示，由于瓦斯?jié)舛冗^高而引發(fā)的煤礦安全事故較多，其發(fā)生頻率高且具有極強的破壞性，嚴重時造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失，是制約著我國煤礦可持續(xù)發(fā)展的重要因素。瓦斯的產(chǎn)生來自于煤礦開采過程中，是一種由厭氧細菌在缺氧情況下分解植物中的纖維素及有機物質所產(chǎn)生的附屬物，主要成分是甲烷（CH4），是極難溶于水的可燃性氣體，當與空氣成適當比例后，遇火花會發(fā)生瓦斯燃燒甚至爆炸。因此，深入分析礦井瓦斯爆炸的因素及危害，并通過通風技術提出相關的防治措施，以提高煤礦開采的安全性是至關重要的。

1 煤礦瓦斯爆炸的條件及危害

1.1 瓦斯爆炸的條

瓦斯爆炸的發(fā)生通常需要滿足以下三個條件：（1）瓦斯的爆炸濃度。在正常的大氣環(huán)境中，瓦斯只在一定的濃度范圍內(nèi)發(fā)生爆炸，其濃度在5%～16%為爆炸臨界限。因此，通常瓦斯?jié)舛戎灰３衷谶@一臨界濃度以下，就不會發(fā)生瓦斯爆炸事故，但瓦斯爆炸界限不是固定不變的，往往會受到較多環(huán)境因素的影響；（2）瓦斯的最低燃燒點。瓦斯的最低燃燒點決定于空氣中的瓦斯?jié)舛燃跋嚓P環(huán)境因素等，如：巖石中的電壓、火力大小均會影響瓦斯的最低燃燒點。通常瓦斯與空氣混合后的最低燃燒點為650℃，絕熱壓縮時為565℃；（3）充足的氧氣含量。空氣中的氧氣濃度不低于12%，然而人的正常生存環(huán)境中的氧氣濃度在19%～23%之間，因此，在礦井下生產(chǎn)期間，這一危險因素是難以避免的。

1.2 瓦斯爆炸的危害性

（1）爆炸產(chǎn)生高溫危害。瓦斯爆炸時會產(chǎn)生大量的熱量，造成周圍氣體溫度迅速升高，其爆炸瞬間的溫度為1850℃—2650℃。如此高的溫度足以會造成大量人員傷亡，并引發(fā)火災，對礦井下的設備、巷道等設施造成嚴重損壞；（2）瓦斯爆炸產(chǎn)生高壓氣體和強大沖擊波。瓦斯爆炸后，使得周圍的氣體溫度急劇升高，引起周圍的氣體體積急速膨脹，空氣壓力變大，形成強大的沖擊波，可使井下人員和周圍物體造成嚴重傷害。此外，在強大的沖擊波作用下?lián)P起大量煤塵，造成二次連續(xù)爆炸，具有極強的危害性；（3）瓦斯爆炸產(chǎn)生大量的有毒、有害氣體。瓦斯爆炸需要消耗大量的O2，同時產(chǎn)生大量的有毒、有害氣體，主要成分是、CO2 、N2。這些有毒氣體會造成大量人員傷亡。據(jù)相關資料統(tǒng)計，瓦斯爆炸中死亡的人員中，90%是由于CO中毒、窒息身亡。此外，參與二次爆炸的煤塵會進一步釋放CO，造成CO的濃度上升，也是造成人員大量死亡的主要原因之一。

2 礦井通風系統(tǒng)的安全管理要點及技術管理要求

在煤礦礦井通風系統(tǒng)建立過程中應掌握相應的安全管理要點及技術管理要求，并對系統(tǒng)進行全面的安全檢查。

（1）安全管理要點：1）保證通風口數(shù)量；2）將各個礦井的通風系統(tǒng)有效結合起來，以提高通風效率；3）對通風系統(tǒng)進行良好的控制和監(jiān)管，優(yōu)化及提升系統(tǒng)中的各個重要關鍵部分；4）及時檢查通風巷道并定期更換老化或損壞的設備，保證整體的通風效果。

（2）技術管理要求：1）井下回風巷道斷面不得低于12m2，不得吊掛風筒，架設棚腿；2） 礦井通風阻力滿足《煤礦井工開采通風技術條件》（AQ1028-2006）要求；3）生產(chǎn)水平和采區(qū)實行分區(qū)通風；4）高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井的每個采區(qū)和開采容易自燃煤層的采區(qū)設置至少一條專用回風巷，低瓦斯礦井多煤層聯(lián)合開采的采區(qū)至少設置一條專用回風巷；5） 采掘工作面實行獨立通風；6）采掘工作面不得對口布置；7）礦井每旬測定一次井下風量。

3 井下通風瓦斯防治措施

針對煤礦井下通風瓦斯防治措施即采用先進的優(yōu)化通風網(wǎng)絡及系統(tǒng)，提供工作面的通風量，防治瓦斯積聚；采用先進的瓦斯抽放技術及礦井通風和瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測儀器設備，加強瓦斯?jié)舛群突鹪幢O(jiān)測、防止點火源的出現(xiàn)等。（1）采用先進的通風系統(tǒng)，確保工作面的通風量。在我國，大多數(shù)煤礦礦井的開采工作面多以"U"型通風系統(tǒng)為主，但該通風方式特有的漏風流態(tài)會使采空區(qū)回風隅角大量積聚瓦斯，影響采煤工作面的生產(chǎn)安全。因此，本文采用近期提出的“兩進一回”“Y”型通風系統(tǒng)，該系統(tǒng)方法可以使通過工作面的風量相對減少，有助于防止工作面煤塵飛揚，改善工作面環(huán)境。同時，該系統(tǒng)對采空區(qū)瓦斯進行抽放，可以減少采空區(qū)漏風和瓦斯涌出，從而有效防止工作面的瓦斯大量積聚，保證了礦井的安全生產(chǎn)。此外，在通風時應必須使用正確的通風器械，合理分配通風量，對瓦斯?jié)舛容^大且穩(wěn)定性較低的部分要重點通風，而對瓦斯?jié)舛容^低的部分可以適當?shù)販p少通風量。采用設備為脈動風扇，可以增大采掘工作面風流的紊流度；抽出式無火花風機；無電源的液壓風機；水利或風力引射器；全自動巷道瓦斯排放自控裝置；移動泵站。在管理風機方面，應采用雙風機自行切換方式，能夠最大程度保證其中一臺風機設備的正常工作；（2）采用合理化的瓦斯抽放技術。合理的選用瓦斯抽放可以減少礦井瓦斯涌出量、防治瓦斯爆炸的主要措施之一，同時也是開發(fā)利用瓦斯能源，保護大氣環(huán)境的重要手段之一。因此，煤礦企業(yè)針對自身的煤層特性采取合理化的瓦斯抽放方法，如：本煤層抽放方法，包括順層鉆孔抽放、網(wǎng)格式穿層鉆孔、交叉鉆孔等方法；鄰近層瓦斯抽放方法，上、下鄰近層瓦斯抽放等；采空區(qū)瓦斯抽放方法，封閉式采空區(qū)瓦斯抽放、開放式采空區(qū)瓦斯抽放； （3）采用先進的瓦斯監(jiān)測儀器設備。針對瓦斯?jié)舛容^高的礦井，應采用瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測設備，即在各個作業(yè)點加裝傳感器，對礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪吹膶崟r自動監(jiān)測，一旦出現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸瑯撕螅軌虬l(fā)出警報及動作指令，自行切斷電源，從而有效保證煤礦的安全生產(chǎn)。當前，煤礦礦井監(jiān)測設備多采用的為礦井通風機綜合測試儀、礦井通風阻力測定設備、煤層瓦斯含量測定裝置、煤的甲烷吸附常數(shù)儀、煤與瓦斯突出參數(shù)測定儀器等。

綜上所述，煤礦礦井的通風技術是有效改善作業(yè)人員環(huán)境、保證安全生產(chǎn)、降低瓦斯?jié)舛鹊闹匾夹g措施。因此，煤礦企業(yè)應在通風系統(tǒng)安全管理要點及技術要點的基礎上加大對瓦斯煤礦通風技術的研發(fā)與重視程度，逐步完善通風技術措施，從而進一步提高通風質量，避免煤礦瓦斯爆炸事故，保證煤礦的安全生產(chǎn)。

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