煤礦通風(fēng)瓦斯超限預(yù)控監(jiān)管技術(shù)及其系統(tǒng)

洪寧波

(山西陽煤集團(tuán)礦山救護(hù)大隊(duì)，山西 陽泉 045000)

0 引言

煤礦瓦斯是阻礙煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的主要原因，在近些年的煤礦事故中，瓦斯事故每年都會(huì)帶來巨大的損失。瓦斯超限是誘發(fā)瓦斯事故的重要因素，實(shí)現(xiàn)瓦斯的零超限才能夠阻止礦難的發(fā)生，保障礦井工人的安全。煤礦瓦斯的超限管理具有很大的難度，就目前的情況來看，人們對其認(rèn)識上的不足，瓦斯超限的預(yù)控和監(jiān)管缺乏完整的管理系統(tǒng)，這是導(dǎo)致礦難發(fā)生的重要原因。因此必須將具體實(shí)踐與自身情況相結(jié)合，以加強(qiáng)瓦斯超限的預(yù)控與監(jiān)管為主要方法，堅(jiān)持“持續(xù)改進(jìn)”的指導(dǎo)思想，形成一套適合自己的預(yù)控與監(jiān)管系統(tǒng)[1]。

1 管理現(xiàn)狀

1.1 煤礦瓦斯超限的特點(diǎn)

以王坡煤礦為例，分析其2007～2014年累計(jì)發(fā)生的瓦斯超限情況數(shù)據(jù)。

瓦斯超限的次數(shù)：該煤礦在2007～2009年，由于生產(chǎn)緊張、瓦斯回采區(qū)域煤層厚度不均勻等因素造成了瓦斯超限事故頻繁發(fā)生，自2010年以后瓦斯超限次數(shù)一直是下降的趨勢，如圖1所示。

瓦斯超限的班次：從發(fā)生班次的數(shù)據(jù)觀察，該煤礦瓦斯超限發(fā)生在4點(diǎn)班和零點(diǎn)班的次數(shù)占的比例比較大，分別占56%、37%，加起來占了93%，而八點(diǎn)班只占7%，由此可知瓦斯超限事故的發(fā)生時(shí)間主要還是在生產(chǎn)班，如圖2所示。

瓦斯超限的地點(diǎn)：從瓦斯超限的發(fā)生地點(diǎn)進(jìn)行觀察統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)煤巷挖掘工作面和回采工作面分別占78%和15%，邊采邊抽和采空區(qū)的抽采效果明顯，這表明要在做好回采工作面瓦斯治理的基礎(chǔ)上，把治理重點(diǎn)放在煤巷挖掘的工作面上，如圖3所示。

圖1 王坡煤礦瓦斯超限次數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖2 按照發(fā)生班次統(tǒng)計(jì)瓦斯超限次數(shù)

圖3 按照發(fā)生地點(diǎn)統(tǒng)計(jì)瓦斯超限次數(shù)

瓦斯超限誘發(fā)因素：從超限發(fā)生的誘發(fā)因素分析，因?yàn)榫蜻M(jìn)面的冒頂、響煤炮和片幫造成瓦斯超限事故29次，占49%；打鉆噴孔17次，占29%；監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)警6次，占10%；其余的都在10%以下。由此可以總結(jié)，王坡煤礦的瓦斯超限事故防治重點(diǎn)應(yīng)該落實(shí)在掘進(jìn)工作面的鉆孔時(shí)期，應(yīng)該有效地阻止掘進(jìn)面片幫、冒頂和響煤炮的現(xiàn)象出現(xiàn)，如圖4所示。

圖4 按照誘發(fā)因素統(tǒng)計(jì)瓦斯超限次數(shù)

1.2 煤礦瓦斯超限的主要原因

通風(fēng)系統(tǒng)管理不到位：風(fēng)筒的懸掛不夠垂直、質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、接頭處漏風(fēng)口多、破洞多，甚至有些時(shí)候還出現(xiàn)風(fēng)筒的嚴(yán)重脫節(jié)現(xiàn)象，這些隱患都會(huì)造成風(fēng)速低、風(fēng)量小，很難做到瓦斯的完全稀釋，以至于促使瓦斯超限事故發(fā)生。另外一方面，通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠，導(dǎo)致對風(fēng)量的控制非常困難。礦井下一般采用分區(qū)通風(fēng)方式和機(jī)械抽出式的通風(fēng)方法，需要的風(fēng)量比較大，用到的角聯(lián)風(fēng)路也很多，對風(fēng)量大小和風(fēng)速調(diào)節(jié)都造成了很大程度的干擾，這就導(dǎo)致有些礦井下風(fēng)流很不穩(wěn)定，最后引起瓦斯超限。

缺乏完整的瓦斯超限預(yù)控與監(jiān)管系統(tǒng)：很多煤礦制定了管理制度和措施，但是仍然缺乏一個(gè)完整的瓦斯超限預(yù)控和監(jiān)管系統(tǒng)。比如由于部分通風(fēng)機(jī)的風(fēng)筒大面積漏風(fēng)或者風(fēng)筒脫節(jié)損壞造成了工作面風(fēng)量不夠甚至完全沒有風(fēng)的現(xiàn)象；采掘工作面的超循環(huán)作業(yè)導(dǎo)致瓦斯在短時(shí)間內(nèi)大量涌出；瓦斯抽放管的放水不及時(shí)現(xiàn)象引起了上隅角和瓦斯抽放巷等一些地方瓦斯抽放效果大幅度下降。上面這些控制監(jiān)管缺陷都很容易引起瓦斯超限[2]。

2 通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)管和控制

2.1 通風(fēng)的方法和方式

我國煤礦一般都會(huì)采取機(jī)械抽出式通風(fēng)方法，中央并列式通風(fēng)和分區(qū)式通風(fēng)方式。根據(jù)煤礦的系統(tǒng)延伸和采掘接替情況，應(yīng)及時(shí)地更新改善通風(fēng)系統(tǒng)，清除一切不符合規(guī)定的通風(fēng)現(xiàn)象，堅(jiān)決杜絕計(jì)劃之外的停風(fēng)停電現(xiàn)象，讓整個(gè)系統(tǒng)一直處在正常的運(yùn)行狀態(tài)，以確保風(fēng)量充足，調(diào)控合理。

2.2 通風(fēng)智能決策控制系統(tǒng)

通過提高礦井風(fēng)流風(fēng)速的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力，引進(jìn)安全可靠的風(fēng)流預(yù)控通風(fēng)系統(tǒng)，保證礦井的風(fēng)流分配準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。要在地面上對井下巷道的風(fēng)流狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行全面動(dòng)態(tài)分析，當(dāng)瓦斯的濃度一達(dá)到0.6%，系統(tǒng)就立即做出預(yù)警反應(yīng)；當(dāng)瓦斯?jié)舛纫唤咏?.8%，系統(tǒng)馬上報(bào)警并且對發(fā)生原因進(jìn)行智能分析最后做出解決方案。如今煤礦的通風(fēng)智能決策控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自主測量風(fēng)流風(fēng)量和礦井上的遠(yuǎn)程控制，使得風(fēng)量調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確率高達(dá)90%，有效地遏止了瓦斯超限事故的發(fā)生[3]。

3 瓦斯超限預(yù)控和監(jiān)管系統(tǒng)的應(yīng)用及效果

3.1 加強(qiáng)通風(fēng)管理保障體系的建設(shè)

要充分意識到礦井通風(fēng)是煤礦安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，制定明確的礦井通風(fēng)系統(tǒng)與礦井局部通風(fēng)管理、礦井通風(fēng)設(shè)施管理、風(fēng)量管理、礦井通風(fēng)巷道維修管理、礦井通風(fēng)技術(shù)資料管理等標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國家法律法規(guī)要求，按時(shí)測量風(fēng)流和風(fēng)速，檢查瓦斯的穩(wěn)定情況，把守好礦井的通風(fēng)大門，杜絕一切盲目的無依據(jù)的超通風(fēng)能力生產(chǎn)，嚴(yán)令禁止所有的循環(huán)風(fēng)、微風(fēng)以及危險(xiǎn)的瓦斯超限高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)。要加強(qiáng)通風(fēng)保障體系的每日一查和定期修理維護(hù)，保證煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性，保證采掘工作面等通風(fēng)點(diǎn)的風(fēng)量充足、風(fēng)流穩(wěn)定。

3.2 檢修前做好控制瓦斯的技術(shù)預(yù)案

礦井停產(chǎn)檢修前，要成立以礦長為主要負(fù)責(zé)人的停產(chǎn)檢修領(lǐng)導(dǎo)組，統(tǒng)一安排檢修工作。主要包括：①落實(shí)檢修的前期準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格審查檢修計(jì)劃并提前準(zhǔn)備應(yīng)急預(yù)案；②協(xié)調(diào)安全、供應(yīng)、銷售等工作與檢修工作的銜接；③檢修前要核實(shí)每個(gè)變電所的最準(zhǔn)確檢修量，做好一切的前期準(zhǔn)備工作，將停電的時(shí)間控制在最短；④在掘進(jìn)工作面停止通風(fēng)之前要及時(shí)打開水幕和迎風(fēng)壓頭，及時(shí)控制瓦斯?jié)舛鹊纳仙?；⑤?shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)對瓦斯?jié)舛鹊淖兓闆r進(jìn)行密切的關(guān)注，控制瓦斯積聚。

3.3 井下使用雙回路供電系統(tǒng)，提高供電的可靠性

井下供電系統(tǒng)對安全要求嚴(yán)格，使用雙回路供電系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)其中的任一回路發(fā)生故障不能及時(shí)供電的時(shí)候，另一回路馬上承擔(dān)起供電任務(wù)，保證井下供電的連續(xù)性。在井下使用雙回路供電系統(tǒng)，一方面完善高瓦斯區(qū)域掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)“三?！惫╇娤到y(tǒng)，另一方面又可以支持低瓦斯工作面的局部通風(fēng)機(jī)采掘分開供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在一定程度上落實(shí)了局部通風(fēng)機(jī)專人看管制度，把局部通風(fēng)機(jī)的日常運(yùn)行狀態(tài)一起并入礦井的預(yù)控和監(jiān)管系統(tǒng)，有效提升了局部通風(fēng)機(jī)的供電質(zhì)量，在很大程度上遏止了無計(jì)劃停電現(xiàn)象的出現(xiàn)[4]。

3.4 瓦斯超限預(yù)控和監(jiān)管體系的運(yùn)行效果

通過近些年來煤礦企業(yè)的不斷實(shí)踐探索，得出經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該構(gòu)建完善規(guī)范的瓦斯超限治理體系，創(chuàng)新遠(yuǎn)程控制技術(shù)、通風(fēng)設(shè)施智能調(diào)節(jié)技術(shù)等，從源頭尋找瓦斯超限治理的有效途徑，解決瓦斯超限的治理難題。在超限的預(yù)控和監(jiān)管方面，加強(qiáng)推動(dòng)精細(xì)化管理，要堅(jiān)持如期完成每一周的安全隱患排查、每個(gè)月的安全質(zhì)量考核制度，從整體上提高瓦斯超限的治理水平，構(gòu)建節(jié)能環(huán)保、安全可靠的新型礦井。對于掘進(jìn)工作面的瓦斯超限事故，找到導(dǎo)致事故發(fā)生的直接原因，采取有針對性的具體應(yīng)對措施，才能夠保證煤礦的安全生產(chǎn)[5]。

4 結(jié)語

通風(fēng)安全管理系統(tǒng)的建立能夠有效避免瓦斯超限隱患，而瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)對于通風(fēng)安全的監(jiān)測起著十分重要的作用，構(gòu)建完善規(guī)范的瓦斯超限治理體系，創(chuàng)新遠(yuǎn)程控制技術(shù)、通風(fēng)設(shè)施智能調(diào)節(jié)技術(shù)等，從源頭尋找瓦斯超限治理的有效途徑，解決瓦斯超限的治理難題。瓦斯超限的預(yù)控和監(jiān)管體系有效運(yùn)行，可以解決煤礦瓦斯治理難題。