煤礦瓦斯通風中安全隱患與防范措施

煤炭井下通風瓦斯的預防治理緊密關聯著煤礦安全生產和礦工健康。隨著工業化進程的加快，煤炭作為主要的能源來源之一，在全球能源結構中占有重要地位。然而，煤礦生產過程中的瓦斯（主要是甲烷)積聚是引發礦難的主要原因之一。因此，有效的通風和瓦斯預防治理技術對于保障煤礦安全至關重要。根據中國國家統計局和國家礦山安全監察局的數據可知，中國是世界上最大的煤炭生產和消費國，擁有豐富的煤炭資源，但同時也面臨嚴峻的煤礦安全挑戰[1]。2022年，全球煤炭產量為88.03億t，比上年增長 7.9% ；全球煤炭消費量為161.5艾焦耳，比上年增長 0.6% 。2022年，中國煤炭產量45.6億t，同比增長 10.5% ，占全球總產量的51.8%^[2]

1煤礦井下通風瓦斯的基本理論

1.1 通風系統的組成和作用

煤礦井下通風系統是保障礦井安全生產的核心，其功能是提供新鮮空氣、稀釋排放有害氣體，并調節井下氣候，確保作業環境適宜。系統由主通風機、輔助通風機、風筒、風門、風障和測風站等構成[3]。主通風機是關鍵，負責推動礦井空氣流動，其性能直接影響通風效果和能耗。輔助通風機針對特定區域通風，風筒作為空氣輸送通道，其材質和質量對通風效率至關重要。風門和風障用于調控空氣流向，測風站則監測通風參數，為系統調整提供數據支持。通風系統不僅負責瓦斯排放，還負責調節井下溫度、濕度，控制粉塵和其他有害物質，同時提供必要氧氣，防止火災和瓦斯爆炸，確保礦工生命安全和健康。通風系統的有效運行是礦井安全生產的重要保障。

1.2 通風方式及優缺點

通風方式在礦井安全生產中扮演著關鍵角色，主要分為對角通風、壓入式通風、抽出式通風和混合式通風[4]。對角通風，依靠自然地形和溫差實現空氣流動，雖然成本低廉且無需機械設備，但其通風效果受自然條件限制，難以滿足大型礦井穩定通風的需求，且在控制瓦斯和有害氣體方面效果有限。壓人式通風，通過主通風機將新鮮空氣壓入礦井，有效控制瓦斯和粉塵，通風效率高，適合大型現代化礦井，但缺點是能耗大，運行成本高，且通風管道的布置和維護要求嚴格。抽出式通風通過井下抽出風機排風，降低瓦斯濃度，適用于瓦斯涌出量大的礦井，但同樣面臨能耗問題和風機性能要求。混合式通風結合了壓人式和抽出式的優點，能夠根據礦井實際情況靈活調整通風策略，既有效控制瓦斯，又節約能源，但設計和管理的復雜性也隨之增加[5]。這種綜合性的通風方式雖然提高了通風系統的靈活性和適應性，但也對礦井的通風系統設計和管理提出了更高的要求。

1.3 瓦斯的物理化學性質

瓦斯主要成分是甲烷（ CH₄ ），是一種無色、無味的可燃氣體。在標準狀況下，其密度約為 0.717kg/m³ ，小于空氣，不易溶于水。在煤礦中，瓦斯積聚于煤層和巖層，是井下重大安全隱患，遇火源可引發爆炸，且能排擠氧氣導致人員室息。瓦斯泄漏極易在通風不良的礦井中發生，可造成礦工中毒，表現為頭痛、惡心等癥狀，嚴重時危及生命。因此，煤礦生產中必須嚴格監測和控制瓦斯濃度，確保通風系統有效運行，以防事故發生。

1.4瓦斯爆炸的原理

瓦斯爆炸是甲烷與空氣的混合物遇到點火源時迅速燃燒的反應，伴隨熱能和氣體體積的急劇釋放，形成壓力波和高溫。爆炸需滿足“爆炸三角”：可燃物(甲烷）氧氣(空氣)和點火源(如電氣設備、明火、摩擦火花)。甲烷與空氣混合比例在 5% 215% 為爆炸極限，低于 5% 為貧氣，高于 15% 為富氣，均不易爆炸。瓦斯爆炸速度極快，釋放巨大能量，對人員、設備和結構有毀滅性影響。

2瓦斯事故的危害和影響

2.1 瓦斯事故的危害

2.1.1 爆炸危害

爆炸產生的高溫可以瞬間達到數千攝氏度，這足以熔化金屬，使礦井內的一切物質瞬間氣化或燃燒。爆炸伴隨的沖擊波具有強大的破壞力，能使礦井的支護結構失效，引發礦井坍塌，將礦井掩埋在地下。除了直接物理破壞之外，瓦斯爆炸還會產生大量有害氣體，如一氧化碳、硫化氫等，這些氣體會迅速擴散到礦井的各個角落，對幸存的礦工造成室息和毒害。即便礦工在爆炸后僥幸逃生，這些有毒氣體也可能導致他們在后續的救援行動中遭受二次傷害。

2.1.2 突出危害

當煤層中積累的瓦斯壓力超過煤層的承載能力時，瓦斯便會突然釋放并伴隨煤與瓦斯共同涌出，這種現象被稱為瓦斯突出。瓦斯突出不僅會導致大量瓦斯快速釋放，而且常常伴隨著煤的噴射，對礦井安全構成極大威脅。瓦斯突出的直接后果是造成礦井內的瓦斯濃度急劇升高，一旦達到爆炸極限，極易引發瓦斯爆炸，造成人員傷亡和財產損失。即使沒有發生爆炸，高濃度的瓦斯也會導致礦工室息，危及生命安全。同時，瓦斯突出還會破壞礦井的正常生產秩序，導致生產中斷，給企業帶來經濟損失。瓦斯突出還會對礦井的通風系統造成破壞，降低通風效率，增加其他安全風險。煤與瓦斯的共同涌出可能會堵塞巷道，使得救援工作變得困難，增加了救援難度和危險性。

2.2 瓦斯的影響

瓦斯在煤礦等地下作業環境中的存在，對工作人員健康、安全以及整個礦井運營都有著深遠的影響。瓦斯中含有的甲烷是無色無味氣體，在一定濃度范圍內與空氣混合后極易發生爆炸，對礦工的生命安全構成巨大威脅。即便不發生爆炸，瓦斯的積聚也會導致缺氧環境，礦工在這樣的環境中工作容易出現頭暈、乏力等癥狀，嚴重時甚至可能導致室息死亡。甲烷作為一種溫室氣體，使全球變暖潛能遠高于二氧化碳，因此，礦井中的瓦斯泄漏會加劇全球氣候變化。在經濟層面，瓦斯事故會導致礦井停產整頓，影響煤炭的正常供應，給礦業公司帶來巨大的經濟損失。同時，為了防止瓦斯事故的再次發生，礦業公司需要投入大量資金用于瓦斯的監測和治理，增加生產成本。社會影響方面，瓦斯事故往往伴隨著人員傷亡，這不僅給遇難者的家庭帶來無法彌補的傷痛，也會對社會穩定和公眾信心造成沖擊。

3煤炭井下通風瓦斯治理的防范措施

3.1 控制瓦斯反應條件

在煤炭井下生產中，瓦斯治理和防突是安全工作的重點。控制瓦斯反應條件，尤其是瓦斯濃度和引燃溫度，對預防瓦斯爆炸事故至關重要。瓦斯濃度在 7%～8% 時最易發生爆炸，其引火溫度范圍在650～750^°C 之間。因此，煤礦企業必須對井下工作人員進行安全生產知識培訓，確保他們遵守操作規程，避免使用明火。同時，企業需定期對生產設備進行檢查和維護，特別是礦井通風系統，以確保其穩定運行，從而有效降低瓦斯濃度，減少安全事故風險。此外，企業應設立專門崗位，負責監測瓦斯異常區域，及時發現并處理問題，防止瓦斯積聚。同時，還需安排專人對通風設備進行巡查，保障通風效果。值得注意的是，當空氣中的氧氣體積分數降至 12% 以下時，瓦斯不會發生燃燒和爆炸，這也是控制瓦斯反應條件的一個重要參考。通過這些措施，煤礦企業能夠更有效地管理礦井通風，保障井下作業人員的安全。

3.2 加大監管工作力度

煤礦安全生產監管機構承擔著對礦井資料、設備等情況的及時掌握和監管責任，以確保煤炭企業的日常生產安全。監管機構應建立完善的監管體系，對煤礦企業進行定期的安全檢查和評估，包括對礦井的通風系統、瓦斯監控設備、安全防護措施等方面進行全面檢查，確保企業符合安全生產的要求。同時，監管機構要督促企業及時更換老舊或存在問題的設備，按照計劃做好瓦斯監控設備的日常維修和檢查，以保障設備的正常運行和準確性。企業應制定嚴格的安全生產管理制度，針對各類細節性問題和常態化問題進行管理，建立合理、完善的安全生產責任制。監管機構要確保企業制度的有效執行，通過完善的制度規范現場施工、管理等工作，確保各類人員能夠嚴格遵循相應的操作規程。對于嚴格遵守安全生產規定的企業，給予獎勵和表彰，激勵企業持續改進安全生產水平。而對存在安全隱患和違規行為的企業，應采取相應的處罰措施，促使其及時整改，保障礦工的生命安全和煤礦的生產安全。

3.3堅持先抽后采原則

在煤炭井下通風瓦斯治理及防突問題處理中，堅持先抽后采原則是至關重要的。在開采部署工作中，要充分利用當前條件，將各處的瓦斯進行抽排，減少其對煤礦生產安全的不利影響，提升煤礦日常生產效率，保證人員生命、財產安全。在實際操作中，煤礦企業需要對瓦斯抽采工作進行嚴格管理和監督，確保抽采工作的質量和效率。企業應建立健全的瓦斯抽采管理制度，對抽采設備、抽采工藝、抽采效果等方面進行全面的監控和管理。同時，企業還需要加強瓦斯抽采技術的研究和創新，引進先進的瓦斯抽采技術和設備，提高瓦斯抽采的效率和安全性。煤礦企業還應加強與科研機構、高校等合作，開展瓦斯抽采技術的研究和交流，借鑒和引進國內外先進的瓦斯抽采技術和管理經驗。

4結語

有效的煤炭井下通風瓦斯預防治理，對保障礦工生命安全和煤礦生產穩定至關重要。通過深人理解煤礦井下通風瓦斯的基本理論，包括通風系統的組成與作用、不同通風方式的優缺點、瓦斯的物理化學性質以及瓦斯爆炸的原理，可以更好地制定有效的防范策略。瓦斯事故所帶來的危害和影響不容忽視，包括爆炸和突出等危害類型，以及對生產和人員安全造成的直接影響。為了有效應對這些挑戰，煤炭井下通風瓦斯治理及防突問題處理需要采取一系列有效措施，如控制瓦斯反應條件、加大監管力度以及堅持先抽后采原則等。只有通過全面落實這些措施，才能最大程度地降低煤礦井下瓦斯事故的發生概率，確保礦工的人身安全和煤礦的穩定生產。

參考文獻：

［1］高永強.煤礦安全生產中的通風瓦斯治理探究[J].當代化工研究，2023（18）：116-118.

［2］張躍豐.煤炭瓦斯防治技術的發展趨勢分析研究［J].石化技術，2023，30(8)：226-228.

[3］孫建偉.煤炭開采中通風瓦斯防治技術研究[J].當代化工研究，2023(16)：129-131.

[4］季鵬飛.煤礦通風瓦斯安全現存問題探究[J].當代化工研究，2021(16):96-97.

[5］隋欣.關于煤礦井下通風瓦斯的防治技術分析[J].中國設備工程，2021（11）：216-217.