煤礦瓦斯治理過(guò)程控制方法淺析

摘 要：我國(guó)的煤炭資源儲(chǔ)量豐富，但是煤礦煤層的地質(zhì)構(gòu)造卻非常復(fù)雜。煤礦煤層的地質(zhì)一般都較松軟，堅(jiān)固系數(shù)小，透氣性低，地應(yīng)力一旦增加，將會(huì)引起煤層的瓦斯壓力和瓦斯含量增加，導(dǎo)致煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性、頻數(shù)、強(qiáng)度等均有所增加。重大特大瓦斯事故次數(shù)與傷亡人數(shù)越來(lái)越多。煤礦的瓦斯災(zāi)害主要包括煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸、瓦斯燃燒和窒息，煤礦的瓦斯治理過(guò)程控制主要是為了防止這些事故的發(fā)生，保護(hù)國(guó)家和人民的財(cái)產(chǎn)和生命安全。本文對(duì)煤礦瓦斯治理過(guò)程的控制方法進(jìn)行了總結(jié)及介紹。

關(guān)鍵詞：煤礦；瓦斯治理；過(guò)程控制；淺析；

中圖分類號(hào)：F2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-05-00255-01

一、煤礦瓦斯治理過(guò)程控制的研究背景

我國(guó)的煤炭資源儲(chǔ)量豐富，但是煤礦煤層的地質(zhì)構(gòu)造卻非常復(fù)雜。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)煤炭的需求量與日俱增，致使我國(guó)的煤炭開采迅速向深度較深處延伸。同時(shí)，伴隨著開采深度的增加，該地的地應(yīng)力也會(huì)增加。煤礦煤層的地質(zhì)往往均較為松軟，堅(jiān)固系數(shù)小，透氣性低，地應(yīng)力一旦增加，必然會(huì)引起煤層的瓦斯壓力和瓦斯含量增加，導(dǎo)致煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性、頻數(shù)、強(qiáng)度等均有所增加。

二、煤礦瓦斯治理過(guò)程控制

（一）煤礦瓦斯治理過(guò)程。瓦斯治理是一種特殊的工程過(guò)程，是煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和首要任務(wù)，是多個(gè)系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào)。在煤礦瓦斯治理過(guò)程中，需要綜合考慮各個(gè)系統(tǒng)的多個(gè)方面。首先，應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)資料的綜合分析，包括煤炭層的地質(zhì)構(gòu)造、礦井的通風(fēng)系統(tǒng)等，以此來(lái)預(yù)測(cè)區(qū)域突出危險(xiǎn)性，當(dāng)預(yù)測(cè)結(jié)果顯示處于突出危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，應(yīng)評(píng)估礦井的瓦斯抽采系統(tǒng)，選擇適宜的防突措施，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)；然后進(jìn)行瓦斯治理工程施工、抽采、排放，并進(jìn)行施工的跟蹤控制、區(qū)域措施效果檢驗(yàn)；最后進(jìn)行施工質(zhì)量驗(yàn)收，并定期檢修礦井的安全監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

（二）煤礦瓦斯治理過(guò)程控制

1、內(nèi)容，煤礦瓦斯治理過(guò)程控制是一項(xiàng)特殊的被控過(guò)程，并非完全自動(dòng)化控制，其內(nèi)容主要包括：煤礦瓦斯治理過(guò)程的跟蹤控制、煤礦瓦斯抽采參數(shù)和排放參數(shù)的跟蹤控制和煤礦瓦斯治理過(guò)程節(jié)點(diǎn)的控制三個(gè)方面，這三個(gè)方面的控制信號(hào)和特征參數(shù)無(wú)法做到自動(dòng)反饋，只能依靠人工采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行測(cè)定記錄，分析過(guò)程以保證控制過(guò)程穩(wěn)定運(yùn)行。

2、特點(diǎn)。（1）煤礦瓦斯治理過(guò)程控制是煤礦瓦斯治理過(guò)程的跟蹤控制、煤礦瓦斯抽采參數(shù)和排放參數(shù)的跟蹤控制和煤礦瓦斯治理過(guò)程節(jié)點(diǎn)的控制三種控制方法結(jié)合的產(chǎn)物。三種方法原理不同，控制過(guò)程和檢驗(yàn)參數(shù)計(jì)算方法各異，但卻又相互聯(lián)系，缺一不可。（2）煤礦瓦斯治理過(guò)程控制的控制信號(hào)和特征參數(shù)無(wú)法做到自動(dòng)反饋，只能依靠人工采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行測(cè)定記錄，自動(dòng)化程度不高，人工輔助對(duì)瓦斯治理過(guò)程控制必不可少。（3）煤礦瓦斯治理過(guò)程控制的每一種過(guò)程控制方法所得到的參數(shù)都不盡相同，應(yīng)結(jié)合多種控制過(guò)程的檢驗(yàn)參數(shù)生成方法，有時(shí)還需人為進(jìn)行必要的補(bǔ)充。（4）煤礦瓦斯治理過(guò)程控制沒有具體的物料和產(chǎn)品，整個(gè)控制過(guò)程都只基于特征參數(shù)和模型進(jìn)行操作，具有很強(qiáng)的抽象性。

三、煤礦瓦斯治理的控制方法

（一）煤礦瓦斯治理跟蹤控制。對(duì)穿層鉆孔與順層鉆孔結(jié)合預(yù)抽煤層瓦斯技術(shù)過(guò)程進(jìn)行跟蹤控制，共需要跟蹤以下六個(gè)階段：一是穿層鉆孔預(yù)抽瓦斯的施工階段，二是穿層鉆孔抽采瓦斯的過(guò)程；三是煤巷的挖進(jìn)階段；四是順層鉆孔施工階段；五是順層鉆孔抽采瓦斯的過(guò)程；六是工作面回采階段。抽采過(guò)程中一定要時(shí)刻監(jiān)測(cè)瓦斯參數(shù)，維持穩(wěn)定，同時(shí)也要注意巷道壁的穩(wěn)定性，確保安全。

普遍使用的跟蹤控制方法是借助參數(shù)繪制參數(shù)曲線的控制圖法。該方法首先以檢驗(yàn)參數(shù)的記錄編號(hào)或發(fā)生時(shí)間為橫坐標(biāo)，以檢驗(yàn)參數(shù)的數(shù)值為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)系里繪制出檢驗(yàn)參數(shù)的序列值圖像及其中心線，按規(guī)定要求添加上下控制界限（虛線）。然后利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的分析原理分析該圖像上一點(diǎn)代表的某地某時(shí)刻是否處于失控狀態(tài)。

（二）煤礦瓦斯治理過(guò)程節(jié)點(diǎn)控制。煤礦瓦斯治理過(guò)程節(jié)點(diǎn)控制中的節(jié)點(diǎn)是時(shí)間上的概念，亦即某件里程碑性質(zhì)事件的發(fā)生及發(fā)生時(shí)間，通常與諸多過(guò)程環(huán)節(jié)相連。一個(gè)較大的過(guò)程系統(tǒng)通常都會(huì)包含很多個(gè)重要事件，即包含很多個(gè)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)控制指的就是每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都要嚴(yán)格檢查該節(jié)點(diǎn)之前的上一環(huán)節(jié)是否達(dá)到要求或目標(biāo)，如果上一階段完成情況良好，該節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)，進(jìn)行下一階段；否則必須采取措施才可通過(guò)。

綜合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及瓦斯治理控制目標(biāo)，現(xiàn)將節(jié)點(diǎn)劃分為六種類型：第一，對(duì)煤礦瓦斯治理工程的工作質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收；第二，對(duì)煤礦瓦斯治理措施效果進(jìn)行檢驗(yàn)；第三，對(duì)煤礦瓦斯治理涉及方案進(jìn)行審核；第四，對(duì)工程重點(diǎn)區(qū)域突出性危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)；第五，對(duì)采挖條件進(jìn)行審批；第六，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域預(yù)防意外性危險(xiǎn)措施效果進(jìn)行驗(yàn)證。整個(gè)瓦斯治理系統(tǒng)中，這六種類型的控制節(jié)點(diǎn)必不可少，每一個(gè)都是對(duì)上一環(huán)節(jié)的評(píng)估檢測(cè)，必須嚴(yán)格的予以對(duì)待。根據(jù)項(xiàng)目具體情況和施工技術(shù)、順序等條件，有計(jì)劃分次序的先后檢測(cè)，最大限度的保證工程整體的施工質(zhì)量。

四、結(jié)語(yǔ)

總之，煤礦安全關(guān)乎生命，而煤礦瓦斯治理又是保證煤礦安全的最重要環(huán)節(jié)。多年來(lái)，煤礦事故的發(fā)生大都是由于防護(hù)措施不得當(dāng)、意識(shí)不足的原因，導(dǎo)致大大小小無(wú)數(shù)起災(zāi)難的發(fā)生。通過(guò)本文的介紹，希望可以在我國(guó)范圍內(nèi)提高大小煤礦的煤礦瓦斯治理水平，不斷加強(qiáng)對(duì)煤礦瓦斯治理的過(guò)程管理和控制，確保瓦斯治理過(guò)程的規(guī)范性、科學(xué)性和有效性，消除煤礦的突出危險(xiǎn)，降低生產(chǎn)隱患，以爭(zhēng)取早日將煤礦瓦斯治理程序化、規(guī)范化，保障行業(yè)順利向前發(fā)展。

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