煤矿通风安全管理及瓦斯防治技术研究

＊张露 肖剑

（1.枣庄矿业（集团）有限责任公司柴里煤矿 山东 277500 2.枣庄矿业（集团）有限责任公司滨湖煤矿 山东 277500）

我国煤矿储量十分充裕，伴随着科学技术的突飞猛进，煤矿开采技术水平不断提高。但由于瓦斯防治技术还处于起步阶段，与世界先进水平有一定的差距，还存在着许多亟待解决的问题。若矿井通风技术和瓦斯防治技术不足，一方面，可能对通风效果造成负面影响，进一步削弱煤矿开采的效率，严重损害企业的经营收益；另一方面，也有可能触发矿井安全事故，引发严重的人员伤亡。

瓦斯是指在煤矿开采过程中，包括甲烷在内的一切有害气体的统称。在进行井下作业的时候，瓦斯就会从煤层中渗出，如果浓度在一定范围内，就可以被称为低瓦斯矿井。从图1可以看出，瓦斯状态往往受到各种因素的影响。在煤矿挖掘的过程中，一旦瓦斯的浓度超出了预设的范围，就可能导致爆炸。因此，矿井的通风技术与瓦斯防治技术对矿井的生产效率有很大的影响，因此加强对矿井的通风技术与瓦斯防治技术进行研究，具有重要的现实意义[1]。

图1 瓦斯浓度决定因素

1.通风技术与安全管理的重要性

（1）杜绝瓦斯污染。由于煤矿井在开采过程中可能会排放大量的有害气体，而瓦斯是主要的有害气体之一。这类气体不仅容易引起爆炸，而且还会严重污染矿井环境。为此，在实际开采中，煤矿安全管理者应采取科学的通风技术，确保开采期间的气流流通，杜绝瓦斯污染，保障煤矿开采工作进行。

（2）规避瓦斯爆炸。瓦斯的特性是易燃和易爆。如果矿井里的瓦斯气体浓度超出正常水平，就有可能导致爆炸。因此，为防止此类危险事件的发生，需要在开采煤矿的时候，持续关注矿井里的瓦斯气体的浓度和含量。与此同时，还必须采用合适的通风技术，提高井下空气流通速率，使井下气体浓度保持在一定的水平，减少发生爆炸等各种安全事故的可能性，保证井下工人的人身安全，这也是煤矿安全管理的一项重要工作。

（3）保证空气流通。在煤矿开采过程中，常常会遇到各种出乎意料的状况，这可能会对煤矿的开采活动产生一定的影响，并且可能会引发各种不同类型的安全事故。借助于通风技术和各类重要设备的运用，可使得安全监督和相关的操作者实时了解矿区的状况。同时，可以保证空气的畅通，使得矿区内的瓦斯和其他有毒气体得以迅速排放，保障开采环境的质量，提高开采效率，并保证开采活动的平稳和安全。

2.煤矿通风技术的应用类型

（1）均压通风技术。通风系统是一种能够有效降低井下瓦斯浓度的有效手段，它对保证井下作业人员的安全发挥着重要的作用，而在当前，均压通风技术的应用非常广泛，均压是指风窗与风机之间的压力保持一个相对平衡，有利于更快的将瓦斯气体排出[2]。在实际应用中，尤其要注意：首先，如果是在停风状态下，则需要将排风通道的风量阀门设置为可随时开启，其目的是防止瓦斯气体进入开采区，并保证通风系统的密封，从而有效地防止瓦斯气体泄露。其次，煤矿的采集地点和瓦斯排放路径之间的间隔距离必须适中，才可以确保气体的浓度不会超出规定的限制。最后，对于风量调整窗口的管理，需要严格遵守相应的规定，这样才能有效避免由于压力失衡而使得瓦斯气体无法被排放。

（2）双U型通风技术。双U型通风技术源自传统的单U型技术，它的优势在于成功地处理了上部空间的气体堆积超出正常范围的情况，该技术适用于高浓度瓦斯环境下的开采工作。但需要强调的一点是，应采用内部错位瓦斯道作为关键的方法，通过回顺斜交的低位钻孔进行抽放，可以显著提升井下通风量，有效地减少矿井内的瓦斯含量。

（3）B型通风技术。B型通风技术以瓦斯为主要对象，在生产实践中，为使其发挥最大的作用，需通过设置联络巷，形成一套完整的通风网络，使采掘工作面的瓦斯含量保持在一个合理的水平上。该技术的运用在煤矿通风过程中，其关键任务是实现瓦斯的管理和转移，以防止矿井下的瓦斯浓度对工作人员的生命安全构成威胁。

3.煤矿矿井通风安全管理与瓦斯防治技术存在的问题

（1）通风环境存在隐患。由于煤矿井下情况复杂，这就对通风工作提出了严苛要求。因此，在制定煤矿的通风方案时，需要依照真实的操作条件，努力保证井底的压力平衡，这样才能让井底的空气得到充分地流动，从而降低瓦斯和其他有毒气体的含量，维护矿井工人的施工安全，同时也会减小矿山安全事故的出现概率。同时，在煤矿开采的过程中，不仅需要安装通风器械，也需要搭建一套优质的通风系统。鉴于矿区的地理环境极其复杂，必须由特定的工程师来规划并安装通风系统，这样才可以实现对粉尘、瓦斯等有毒气体的即时清除。

（2）安全管理存在缺陷。在煤矿企业中，主要的经营活动是对煤矿矿井的设施和工作人员进行监督和控制。当前，国内大多数煤矿企业仍然采取的是传统的管理方式，没有专门的人员来对井下通风系统进行调试，这使得通风设施的功能和性能未能得到充分的利用。在各个安全环节，由于缺乏专门的技术人员来监督每个安全步骤，在出现问题时，不能将责任落实到具体负责人，同时也难以增强工作人员的安全防范意识。

（3）瓦斯防治水平落后。瓦斯是一种有害气体，无色无味，具有很强的爆炸性，通常在矿井中都会监测它的浓度及分布情况，并用相关的设备将它排除。因此，为防止瓦斯爆炸事故的发生，可以将惰性气体注入到煤层中，在封闭的环境中进行灌浆，或者将含有水的液态物质注入到煤中。

4.煤矿矿井瓦斯防治技术研究

（1）瓦斯防突防治技术。第一，矿井综合防突技术。目前，我国已具备了煤与瓦斯突出预测与治理的综合防突工艺，并能对瓦斯进行有效地监测与保护，该工作方法在煤矿安全问题的处理中具有较好的适用性。同时，也正在不断深化对于监控技术的研究，并开始着手进行大规模的瓦斯预处理，积极推动保护层空间性防突技术的研究和创新，并在实践中获得了较好的效果。第二，煤与瓦斯突出危险性的预估和警示技术[3]。按照国家目前的有关政策，如果一个煤矿曾经发生过突出，那么这个煤矿就被认定为煤与瓦斯突出。在预估期间，有可能发生突出的煤层，也属于危险矿井。在我国，基本的矿山安全防护策略通常是在勘查阶段就已经制定的。

（2）合理选择煤矿瓦斯抽放技术。为有效地降低瓦斯安全事故的发生几率，就需确保采掘区域的瓦斯抽放技术的应用效果。目前，我国施工工艺正在不断创新，这就导致了采掘区域的瓦斯使用量不断上涨。因此，针对这一现状，有必要对采掘区域的瓦斯浓度和状况进行有效地监督和管理。然而，仅仅依赖一种瓦斯抽放技术是不足以有效解决实际问题的，尤其是在生产量不断上升、瓦斯排放量不断增大的情况下，必须根据煤矿的地质条件，整合多种瓦斯抽放技术，有效地解决开采过程中遇到的各种问题。例如，将钻孔抽采和巷道抽采进行有效整合，可以大大提升抽采效率，同时将矿井抽采技术和地表钻孔抽采技术进行整合，可以减少由于瓦斯涌出量增加所带来的各种问题。此外，采用融合抽采技术是在瓦斯源头较为复杂的环境下所选择的瓦斯抽采方式。

（3）气体水合治理瓦斯技术。在对瓦斯进行处置的过程里，气体水合技术得到了大量应用，它的核心特性是可以快速地捕获CH4气体。只需把高压水倒入煤层，再添加一些活性剂，便可以成功地把CH4气体变成水合物，而且还可以保证CH4能以液态的方式存在于煤层之内。在具体的操作步骤中，瓦斯在液态下能够吸收大量的能量，使得整个转换过程变得较为缓慢。当处于此状况时，瓦斯有可能会从液体状态中喷射，进一步降低了瓦斯爆发的风险[4]。

5.煤矿矿井通风安全管理措施

（1）做好通风量的调节工作。要做好空气风量的调节，应从以下几个方面入手：首先，保证矿山中所使用的通风设施是科学合理的，在矿山中，会借助风桥、风窗和风筒等来进行通风。相关工作人员应当根据不同的需求，来选择适当的结构和材料，使风可以进入到矿井中，再通过各种管道将各种形式的风引入或排出。其次，在矿山开挖通风井道的时候，能够确保自然空气的流动，并使用鼓风机等设备将矿山中的污气排出。特别是要保证吹风机的密封，不要有任何漏风的情况发生。最后，将局部通风管理做好，有关工作人员既要调节矿井的整体通风量，又要调节矿井的局部风量，派出专人对矿井中的每个通风区展开巡逻和管理，保证每个区域都有良好的通风状态。

（2）对有害气体进行排放。矿井通风安全管理的首要目标是减少有毒有害气体的含量，使矿井内的空气质量达到良好，气候环境保持正常，因此，抽放排风是必不可少的。该技术主要是利用抽放设备将矿井内的有害气体和粉尘等排除，这样就能确保煤矿井内的空气质量达到规定的标准，从而确保矿山生产活动的安全性。排放有毒有害气体时，需通过立井、巷道等部位，具体操作流程见图2。

图2 局部抽放流程图

（3）加强作业人员的专业培训。矿井下工作人员的专业素质和相应的安全防护意识有待提高。一方面，工作人员要严格遵守矿井下的安全工作规程，并要进行相应的技术培训，尽量减少因自己的不规范操作而造成的危险。在平时的煤矿开采过程中，要强化对工作人员行为的监管，了解工作人员是否严格遵守了各项采矿工作的要求。如果工作人员不能严格遵守规定，在开采过程中，就可以对开采人员进行处罚，让他们的安全意识和责任意识得到提升，这样才能让煤矿更好的投入到生产中。另一方面，要提高煤矿企业工作人员的专业技能，持续学习国内外先进的瓦斯治理技术，并事先制定出相应的应急预案，尽量将安全事故降到最低。此外，要做好技术创新，积极将现代信息技术与煤矿矿井通风技术相结合，才能使相关技术更好地发挥作用，解决工作中存在的问题。

（4）提高安全监督水平。增强矿井安全监督规范对减少事故发生具有重要作用。一方面，要对通风系统的各个环节展开监督，定期对井下工作人员的专业能力进行考核，并对其工作环境进行检查。另一方面，要对瓦斯治理技术进行优化和改进，定期更换通风设备，大大提升了矿井的生产效率。在煤矿开采的过程中，通风安全管理和瓦斯防治技术并非固定不变，其安全监管标准也需要适时调整和改进，以便更有效地确保通风安全，提高瓦斯防治的效果。

6.结语

随着社会经济的快速发展，人们对煤矿资源的要求也越来越高，在煤矿的开采过程中，既要保证煤矿的总体效率，又要注重煤矿的质量安全。矿井通风状况的好坏，不但影响着采掘工作面的生产效率，而且在某种意义上也是决定矿井安全的重要因素。因此，重视矿井通风的安全管理，加大对瓦斯防治技术的研究力度，以保证矿山的安全生产。通过对煤矿开采过程中存在的问题进行分析，煤矿企业应加强通风检查管理工作，重视通风量调节和有毒有害气体抽放，加强对作业人员的专业培训，严格安全监管标准，以促进煤矿矿井的正常生产，提高煤矿企业的经济效益，从而推动煤矿能源产业的稳健发展。