礦井瓦斯濃度監測和通風化驗新技術的研究

牛曉玲

摘 要：近年來煤炭行業發展迅速，礦井瓦斯事故成為了影響生產安全的主要原因。通過對煤礦重大惡性事故進行分析可知，近八成事故為瓦斯事故，而造成瓦斯事故的原因較多，但直接引發事故的還是瓦斯積聚，這就需要采取措施控制瓦斯積聚，避免事故發展。本文針對礦井瓦斯濃度監測和通風化驗新技術進行研究。

關鍵詞：礦井瓦斯;監測;通風;技術

1 礦井瓦斯監測的意義

瓦斯具有易燃與易爆等化學性質，瓦斯的濃度很容易達到爆炸臨界點，這就增加了煤炭開采工作的難度。近些年我們經常能看到瓦斯爆炸的事故報道，其造成的影響也非常惡劣。因此，對于買礦開采工作而言需要重視瓦斯災害的預防，保證煤礦開采的作業安全，在實踐中最有效的方式進行配備瓦斯監測系統，避免爆炸事故發生。

2 礦井瓦斯濃度監測技術

2.1 KJD11局部通風機自動切換監控系統

對于高瓦斯礦井來說具有較大的瓦斯涌出量，因此通風系統中也需要匹配較大的風量。要想實現安全生產就需要保證局部通風機能夠穩定且安全的運轉，在實踐中可以采用雙風機雙電源的模式給掘進工作面提供風源，該模式的優點在于能夠實現瓦斯的有效控制，減小風機停風帶來的負面影響，保證采礦作業人員的人身安全。但是在應用上需要實現雙風機的自動切換，并對風機運行狀態進行嚴密監控，保證各環節之間配合的緊密度。KJD11局部通風機自動切換監控器具有非常強大的實用功能：首先雙風機之間能夠自動進行切換，保證風機運行不間斷，當某臺風機出現故障另一臺自動啟動補充，工作面能夠接收到不間斷的供風。通常來說切換需要小于20s的延時功能，保證分風器不會受到損害。此外，雙風機處于相互獨立狀態，兩臺風機無法同時啟動，這就能夠減少分風器與風筒受到的損傷;其次，具有風電瓦斯閉鎖功能。如果專用風機運行停止，自動裝置會切斷電源供應，監測系統還能夠通過控制信號實現風電閉鎖;再次能夠實現對風機運行狀態的監測。對風機運行狀態處于自動不間斷的監測，并能夠對開關量信號進行遠端傳輸，監測系統分站在受到信號后就能夠了解風機運行狀態，進而實現狀態遠程監測;最后，具有被控開關工作狀態監視功能。通過對電壓的檢測就能夠了解被控閉鎖開關負荷電壓情況，并將檢測結果以開關信號形式向監測系統分站傳輸，實現遠程監測被控開關負荷狀態。

2.2 WYS管道氣體參數監測儀

WYS管道氣體參數監測儀在瓦斯抽放系統的監測上有著顯著優勢，能夠對抽放管路中瓦斯的各項參數進行實時監測，并完成標準狀態下瓦斯純度與流量的計算。參數的輸出都為200-1000Hz，輸出信號都接入了礦井的安全監測分站，最終傳輸到地面計算機。當前在檢測系統中都配備有抽放監控系統模塊，這就實現了煤礦開采的先抽后采，保證煤礦生產安全。下面先對檢測儀的工作原理進行分析，在檢測儀中安裝了渦街流量傳感器用來測定流量，在流體中有旋渦發生體，如果流體流經管道，就會有規則的旋渦出現在發生體兩邊，當流量處于一定范圍中時旋渦出現頻率正比于流體流速，此外，流體的密度、粘度等物理參數并不影響旋渦發生頻率，通過對該頻率的測定就能夠得到較為準確的瓦斯流量。在檢測儀中主要包括兩部分：傳感器與主機，傳感器通常安裝在管道上，主機則充當著整個儀器的核心，實現傳感器電源的供給，并完成數據處理與統計。該設備能夠實現井下瓦斯抽放系統的有效監測，自動化的監測更有利于瓦斯故障的提前預防，控制井下瓦斯濃度，避免安全事故發生。

2.3 礦燈瓦斯監測器

隨著科學技術的發展，微型瓦斯探測器開始在生產中有了應用，這一探測器是在普通礦燈的蓄電池中安裝有瓦斯探測器的處理器，如果礦燈的周邊環境有含量較高的瓦斯，如果濃度超過警戒線，礦燈就會閃爍紅色指示燈向作業人員報警，當周邊瓦斯濃度恢復正常后報警燈才會停止閃爍。在《煤礦安全規程》中規定，人員在下井時候需要配備礦燈與自救設施。如果礦燈瓦斯監測器能夠得到推廣與應用，就相當于作業人員都配備著瓦斯監測系統進入井中作業，具有很好的警示作用，當瓦斯濃度超標后作業人員就能夠及時發現這一問題并加以處理，避免發生瓦斯積聚問題，提升生產作業安全系數。

3 瓦斯治理中通風技術的應用

3.1 U+L型通風方式

隨著煤炭資源的不斷開采，采礦深度不斷增加，參與采礦的人員數量也不斷增加，工作人員需要承擔更大的采空區域壓力，如果治理方法無法得到落實，就會導致底層瓦斯進入到工作人員所處的工作層，進而影響礦井施工安全。此外，在工作層兩邊具有較大的壓力差，如果采空區域出現透風，瓦斯就會與風一同進入工作層，損害作業人員生命安全。U+L型通風方式就是瓦斯治理的重要措施之一，該技術將巷道作為進風口，常見的包括皮帶巷和軌道巷，將巷道與工作層進行銜接就能夠實現透風系統的建立。在礦井中應用U+L型通風方式具有兩大優勢：首先，在工作層中隅角對立著進風巷道，通常來說進風巷道有較大壓力，進而實現工作層上瓦斯的抑制，讓工作層中出現的瓦斯直接從巷道吹出去，保證工作層中作業人員的人身安全;其次，由于進風通道有較大的壓力，根據風壓平衡來說，采空區域中存在的風會流入風道，之后從巷道中排出，進而實現工作層瓦斯的排出，減少瓦斯在工作層的含量。該透風方式通常將回風道中的瓦斯管理作為起始，通過對風流的應用能夠促進瓦斯快速排出，降低礦井中瓦斯濃度含量，礦井施工安全因此得到有效保障。對技術分析可知該方法就是對進風巷道的合理運用，增加進風區域，避免通風量不夠引起的瓦斯量累積。

3.2 偏W型通風方式

偏W型通風方式大多應用在高瓦斯綜采工作層，該技術將通風線路作為基礎，并在皮帶巷與軌道巷之間設置獨立回風巷。在對回風巷進行搭建時，需要將煤柱設置在新增軌道巷與新增回風巷之間，這就能夠保證通風線路之間相互獨立，不影響各自功能的發揮，保證巷道能夠穩定運用，避免出現跑風與串風的現象。在通風系統中有兩條巷道共同進風，分別為皮帶巷與軌道巷，回風的通道為回風巷，這就營造出一回兩進這一良好的通風環境。該設計具有顯著優勢，兩條進風道與高瓦斯的兩個角相對應，由于進風量較大且具有較高風速，這就能夠有效處理角落上積聚的瓦斯。當兩條巷道同時進行通風時，就實現了工作面通風量的增加，約為之前的一倍，工作面也就能夠保證工作的正常與穩定，壓力小的狀態得到有效改善。當工作面的壓力較小時，借助回風道就能夠將采空區瓦斯排出工作面，保證區域內瓦斯能夠全部擴散到外面。除此之外，我們還將瓦斯抽采設備安裝在回風巷道內，實現回風巷道回風力的有效提升，保證瓦斯的拍出效果。借助偏W型通風系統就能夠保證隅角瓦斯的全面消除，保證風流在工作面的純凈度，延長巷道的使用時間。

4 結束語

控制礦井內瓦斯濃度是減少瓦斯爆炸事故的根本方式，這就需要對其監測方式進行有效研究，通過通風技術的完善與應用就能夠及時且有效的排出礦井內瓦斯，避免瓦斯爆炸事故的發展。因此，對瓦斯濃度監測與通風技術進行研究具有非常重要的意義，能夠為作業人員提供安全的作業環境，保證企業安全生產。

參考文獻：

[1]張東輝.礦井瓦斯監測新技術的探討及其應用[J].科技與企業，2013（05）.

[2]張偉.瓦斯礦井通風技術研究[J].能源與節能，2018（07）.

[3]康凱.鴻關于高瓦斯礦井的通風技術探析[J].科技展望，2016（07）.

[4]王翰鋒.高瓦斯礦井零超限瓦斯防治體系的研究與實踐[J].煤炭科學技術，2016（05）.