煤矿通风瓦斯超限预控监管技术及其系统

洪宁波

(山西阳煤集团矿山救护大队，山西 阳泉 045000)

0 引言

煤矿瓦斯是阻碍煤矿企业安全生产的主要原因，在近些年的煤矿事故中，瓦斯事故每年都会带来巨大的损失。瓦斯超限是诱发瓦斯事故的重要因素，实现瓦斯的零超限才能够阻止矿难的发生，保障矿井工人的安全。煤矿瓦斯的超限管理具有很大的难度，就目前的情况来看，人们对其认识上的不足，瓦斯超限的预控和监管缺乏完整的管理系统，这是导致矿难发生的重要原因。因此必须将具体实践与自身情况相结合，以加强瓦斯超限的预控与监管为主要方法，坚持“持续改进”的指导思想，形成一套适合自己的预控与监管系统[1]。

1 管理现状

1.1 煤矿瓦斯超限的特点

以王坡煤矿为例，分析其2007～2014年累计发生的瓦斯超限情况数据。

瓦斯超限的次数：该煤矿在2007～2009年，由于生产紧张、瓦斯回采区域煤层厚度不均匀等因素造成了瓦斯超限事故频繁发生，自2010年以后瓦斯超限次数一直是下降的趋势，如图1所示。

瓦斯超限的班次：从发生班次的数据观察，该煤矿瓦斯超限发生在4点班和零点班的次数占的比例比较大，分别占56%、37%，加起来占了93%，而八点班只占7%，由此可知瓦斯超限事故的发生时间主要还是在生产班，如图2所示。

瓦斯超限的地点：从瓦斯超限的发生地点进行观察统计，发现煤巷挖掘工作面和回采工作面分别占78%和15%，边采边抽和采空区的抽采效果明显，这表明要在做好回采工作面瓦斯治理的基础上，把治理重点放在煤巷挖掘的工作面上，如图3所示。

图1 王坡煤矿瓦斯超限次数统计

图2 按照发生班次统计瓦斯超限次数

图3 按照发生地点统计瓦斯超限次数

瓦斯超限诱发因素：从超限发生的诱发因素分析，因为掘进面的冒顶、响煤炮和片帮造成瓦斯超限事故29次，占49%；打钻喷孔17次，占29%；监控系统误报警6次，占10%；其余的都在10%以下。由此可以总结，王坡煤矿的瓦斯超限事故防治重点应该落实在掘进工作面的钻孔时期，应该有效地阻止掘进面片帮、冒顶和响煤炮的现象出现，如图4所示。

图4 按照诱发因素统计瓦斯超限次数

1.2 煤矿瓦斯超限的主要原因

通风系统管理不到位：风筒的悬挂不够垂直、质量不达标、接头处漏风口多、破洞多，甚至有些时候还出现风筒的严重脱节现象，这些隐患都会造成风速低、风量小，很难做到瓦斯的完全稀释，以至于促使瓦斯超限事故发生。另外一方面，通风系统稳定性不够，导致对风量的控制非常困难。矿井下一般采用分区通风方式和机械抽出式的通风方法，需要的风量比较大，用到的角联风路也很多，对风量大小和风速调节都造成了很大程度的干扰，这就导致有些矿井下风流很不稳定，最后引起瓦斯超限。

缺乏完整的瓦斯超限预控与监管系统：很多煤矿制定了管理制度和措施，但是仍然缺乏一个完整的瓦斯超限预控和监管系统。比如由于部分通风机的风筒大面积漏风或者风筒脱节损坏造成了工作面风量不够甚至完全没有风的现象；采掘工作面的超循环作业导致瓦斯在短时间内大量涌出；瓦斯抽放管的放水不及时现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。上面这些控制监管缺陷都很容易引起瓦斯超限[2]。

2 通风系统监管和控制

2.1 通风的方法和方式

我国煤矿一般都会采取机械抽出式通风方法，中央并列式通风和分区式通风方式。根据煤矿的系统延伸和采掘接替情况，应及时地更新改善通风系统，清除一切不符合规定的通风现象，坚决杜绝计划之外的停风停电现象，让整个系统一直处在正常的运行状态，以确保风量充足，调控合理。

2.2 通风智能决策控制系统

通过提高矿井风流风速的实时监控能力，引进安全可靠的风流预控通风系统，保证矿井的风流分配准确性和稳定性。要在地面上对井下巷道的风流状态进行实时监控，对通风系统的可靠性进行全面动态分析，当瓦斯的浓度一达到0.6%，系统就立即做出预警反应；当瓦斯浓度一接近0.8%，系统马上报警并且对发生原因进行智能分析最后做出解决方案。如今煤矿的通风智能决策控制系统实现了自主测量风流风量和矿井上的远程控制，使得风量调节的准确率高达90%，有效地遏止了瓦斯超限事故的发生[3]。

3 瓦斯超限预控和监管系统的应用及效果

3.1 加强通风管理保障体系的建设

要充分意识到矿井通风是煤矿安全生产的基础环节，制定明确的矿井通风系统与矿井局部通风管理、矿井通风设施管理、风量管理、矿井通风巷道维修管理、矿井通风技术资料管理等标准。根据国家法律法规要求，按时测量风流和风速，检查瓦斯的稳定情况，把守好矿井的通风大门，杜绝一切盲目的无依据的超通风能力生产，严令禁止所有的循环风、微风以及危险的瓦斯超限高风险作业。要加强通风保障体系的每日一查和定期修理维护，保证煤矿通风系统的可靠性，保证采掘工作面等通风点的风量充足、风流稳定。

3.2 检修前做好控制瓦斯的技术预案

矿井停产检修前，要成立以矿长为主要负责人的停产检修领导组，统一安排检修工作。主要包括：①落实检修的前期准备工作，严格审查检修计划并提前准备应急预案；②协调安全、供应、销售等工作与检修工作的衔接；③检修前要核实每个变电所的最准确检修量，做好一切的前期准备工作，将停电的时间控制在最短；④在掘进工作面停止通风之前要及时打开水幕和迎风压头，及时控制瓦斯浓度的上升量；⑤实时监控系统对瓦斯浓度的变化情况进行密切的关注，控制瓦斯积聚。

3.3 井下使用双回路供电系统，提高供电的可靠性

井下供电系统对安全要求严格，使用双回路供电系统，可以实现当其中的任一回路发生故障不能及时供电的时候，另一回路马上承担起供电任务，保证井下供电的连续性。在井下使用双回路供电系统，一方面完善高瓦斯区域掘进工作面局部通风机“三专”供电系统，另一方面又可以支持低瓦斯工作面的局部通风机采掘分开供电系统的正常运行。在一定程度上落实了局部通风机专人看管制度，把局部通风机的日常运行状态一起并入矿井的预控和监管系统，有效提升了局部通风机的供电质量，在很大程度上遏止了无计划停电现象的出现[4]。

3.4 瓦斯超限预控和监管体系的运行效果

通过近些年来煤矿企业的不断实践探索，得出经验应该构建完善规范的瓦斯超限治理体系，创新远程控制技术、通风设施智能调节技术等，从源头寻找瓦斯超限治理的有效途径，解决瓦斯超限的治理难题。在超限的预控和监管方面，加强推动精细化管理，要坚持如期完成每一周的安全隐患排查、每个月的安全质量考核制度，从整体上提高瓦斯超限的治理水平，构建节能环保、安全可靠的新型矿井。对于掘进工作面的瓦斯超限事故，找到导致事故发生的直接原因，采取有针对性的具体应对措施，才能够保证煤矿的安全生产[5]。

4 结语

通风安全管理系统的建立能够有效避免瓦斯超限隐患，而瓦斯监控系统对于通风安全的监测起着十分重要的作用，构建完善规范的瓦斯超限治理体系，创新远程控制技术、通风设施智能调节技术等，从源头寻找瓦斯超限治理的有效途径，解决瓦斯超限的治理难题。瓦斯超限的预控和监管体系有效运行，可以解决煤矿瓦斯治理难题。