煤矿通风瓦斯安全分区控制研究

徐振 辛光伟

山东省兖州市大统矿业有限公司 山东济宁 272000

1 煤矿安全分区管理概述

煤矿生产涉及的区域和系统不同，各个区域和系统自身具备良好的特点，在传统意义上，相关研究人员从整体上提出安全管理理论，对于不同的生产区域特点没有重视，将各区域以同一标准来审视，看似使安全管理系统得到统一，加强了安全管理控制。实际上，人为的分割了各区域和系统之间的关联，增加了煤矿安全风险。基于以上背景，研究人员提出了煤矿安全分区管理理论，安全分区是根据煤矿生产区域的特点，将其划分为安全管理的基本单元，例如回采工作面分区和掘进工作面分区。安全分区即考虑了不同分区的特点，又可建立不同分区之间安全因素的联系，以安全分区为基础，可构建长效的煤矿安全管理体系[1]。

2 通风瓦斯安全分区技术

通风分区主要是通过并联的通风方式，使得煤矿井下各个通风地点的风流可以形成独立的回路，以此确保不同生产区域之间的风流不会产生影响和混杂。分区通风主要是因为一条通风回路所需要的服务范围比较小，并且各个服务区域的特点较为明显，所以，分区通风可以很好的将分区内的瓦斯等有毒有害气体和粉尘进行降低，确保新鲜风流的供给，同时，有利于掌控可能出现的安全风险。实现信息化的通风瓦斯安全分区技术的首要条件是建立通风瓦斯安全分区数据系统，对通风瓦斯安全分区进行定量化管理。数据系统包含的主要数据有：风网结构、风阻、通风设备运行状态、风量配比等。下文将从通风系统的稳定性以及瓦斯涌出和积聚规律进一步说明通风瓦斯数据系统。

2.1 通风系统的稳定性

通风系统的稳定性分析包括通风系统的基础分析、通风网络图分析、风道的通风灵敏度分析、通风构筑物分析等。通风系统基础分析是根据通风期的实际情况对通风网络的基础数据进行解算，同时制定分区通风的基本方案。通风网络图分析是采用计算机软件绘制可视化的通风网络图，对通风网络的风阻、风压等数据进行解算分析，掌握通风网络图的数据信息，进一步对通风网络进行优化。风道的灵敏度是指主要是指当风道的风阻发生变化时，引起风道风量的变化情况，通过风道的灵敏度分析可掌握风阻与风量的关系，为风量的调节提供依据。通风构筑物是实现通风的基础设施，在运行过程中又不可避免的遭受外力的破坏和损伤，因此，应实时掌握通风构筑物的运行状态，避免通风构筑物引起的风流紊乱。

2.2 瓦斯涌出与积聚规律分析

瓦斯涌出与积聚规律分析是掌握煤矿各区域以及整个矿井瓦斯涌出规律的基本条件，瓦斯涌出与积聚分析包括：日常瓦斯监测、工作面分区瓦斯测定和瓦斯流分布。

第一，日常瓦斯监测。日常瓦斯监测对于掌握工作面瓦斯涌出状态和了解作业环境安全性十分重要。通过瓦斯日常监测还可掌握作业空间瓦斯历史涌出量和规律，对瓦斯历史涌出数据进行处理，形成作业空间的瓦斯涌出直方图，将直方图累加得到作业空间历史瓦斯涌出量累计图。当日常瓦斯监测数据样本足够大时，便可确定瓦斯涌出的概率密度函数，定量确定瓦斯涌出规律。

第二，工作面分区瓦斯测定。工作面分区瓦斯测定是为了更好的分析安全风险较高的分区的瓦斯涌出规律，工作面分区瓦斯测定是在工作面沿倾向布置数个测点，测量各区段的瓦斯浓度、风量等参数，对测量的数据进行分析，得到瓦斯涌出规律。

第三，瓦斯流分布。瓦斯在巷道空间内的运移主要依靠于风流，风流中的瓦斯浓度可通过仪器检测，经简单的换算后便可得到瓦斯流量。瓦斯流量在通风系统中遵循平衡定律，但经常出现波动，可见，分析瓦斯流分布必须建立在大数据的基础上。通过长期的瓦斯监测，应用数据统计原理便可得到瓦斯流分布规律[2]。

3 通风瓦斯安全分区风险控制系统

煤矿通风瓦斯安全分区控制系统实现了以下功能：

第一，通风数据跟踪管理。通风数据跟踪管理可实现对矿井通风系统的风量、风压、风速等通风参数的实时采集和对比分析，依据分析结果，调整通风网络平衡状态，提高通风网络的可靠性和抗风险能力，为通风的中远期规划提供技术资料。第二，瓦斯数据跟踪管理。瓦斯随着煤炭的开采而不断产生，可见，瓦斯数据信息十分庞大，而依靠人力对数据进行处理和分析，显然既费时又费力，瓦斯数据跟踪管理系统可将得到的瓦斯数据进行实时处理，提高决策人员对瓦斯风险的识别和管控能力。第三，安全信息监控数据跟踪管理。安全信息监控可通过井下人员定位、瓦斯浓度阈值、通风参数阈值等，实现对井下作业空间安全情况的预警，为安全管理人员提供可靠的安全信息。第四，日常资料数据跟踪管理。煤矿通风瓦斯安全分区控制体系形成的各类资料可被自动记录形成日志文件，同时实现多种格式的文件输出，服务于矿井的生产和管理[3]。

4 结语

本文从安全分区管理的基本概念入手，阐述了煤矿安全分区理论，安全分区即考虑了不同分区的特点，又可建立不同分区之间安全因素的联系，可构建长效的煤矿安全管理体系。同时，分析了通风瓦斯安全分区技术，指出通风瓦斯数据系统由通风系统的稳定性和瓦斯涌出、积聚规律构成，依据煤矿安全分区管理理论和通风瓦斯安全分区技术，结合网络技术、通信技术建立了煤矿通风瓦斯安全分区控制体系。