煤礦井下通風(fēng)瓦斯防治技術(shù)

楊晨光

摘 要：保證煤礦安全問題是我國(guó)煤礦行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障，然而，近年來的多起瓦斯氣體爆炸事故，給煤礦行業(yè)造成了很大的安全隱患。因此，煤礦開采過程中做好瓦斯通風(fēng)防治工作對(duì)于確保煤礦的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。通風(fēng)不僅有助于降低礦井內(nèi)部的瓦斯?jié)舛?，還能為井下帶來大量的氧氣，能夠稀釋煤塵、有害氣體及易燃易爆氣體，保障了井下工人的安全采掘工作，從而確保了煤礦的安全生產(chǎn)。本文從煤礦井下通風(fēng)技術(shù)出發(fā)，提出通風(fēng)的有效措施，旨在進(jìn)一步提高礦井施工的安全性。

關(guān)鍵詞 ：礦井；通風(fēng) ；瓦斯 ；防治

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.046

0 引言

煤礦瓦斯通風(fēng)的目的在于有效降低礦井內(nèi)部瓦斯?jié)舛取⒎蹓m、熱害并提供氧氣等作用。據(jù)相關(guān)資料顯示，由于瓦斯?jié)舛冗^高而引發(fā)的煤礦安全事故較多，其發(fā)生頻率高且具有極強(qiáng)的破壞性，嚴(yán)重時(shí)造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，是制約著我國(guó)煤礦可持續(xù)發(fā)展的重要因素。瓦斯的產(chǎn)生來自于煤礦開采過程中，是一種由厭氧細(xì)菌在缺氧情況下分解植物中的纖維素及有機(jī)物質(zhì)所產(chǎn)生的附屬物，主要成分是甲烷（CH4），是極難溶于水的可燃性氣體，當(dāng)與空氣成適當(dāng)比例后，遇火花會(huì)發(fā)生瓦斯燃燒甚至爆炸。因此，深入分析礦井瓦斯爆炸的因素及危害，并通過通風(fēng)技術(shù)提出相關(guān)的防治措施，以提高煤礦開采的安全性是至關(guān)重要的。

1 煤礦瓦斯爆炸的條件及危害

1.1 瓦斯爆炸的條

瓦斯爆炸的發(fā)生通常需要滿足以下三個(gè)條件：（1）瓦斯的爆炸濃度。在正常的大氣環(huán)境中，瓦斯只在一定的濃度范圍內(nèi)發(fā)生爆炸，其濃度在5%～16%為爆炸臨界限。因此，通常瓦斯?jié)舛戎灰３衷谶@一臨界濃度以下，就不會(huì)發(fā)生瓦斯爆炸事故，但瓦斯爆炸界限不是固定不變的，往往會(huì)受到較多環(huán)境因素的影響；（2）瓦斯的最低燃燒點(diǎn)。瓦斯的最低燃燒點(diǎn)決定于空氣中的瓦斯?jié)舛燃跋嚓P(guān)環(huán)境因素等，如：巖石中的電壓、火力大小均會(huì)影響瓦斯的最低燃燒點(diǎn)。通常瓦斯與空氣混合后的最低燃燒點(diǎn)為650℃，絕熱壓縮時(shí)為565℃；（3）充足的氧氣含量?？諝庵械难鯕鉂舛炔坏陀?2%，然而人的正常生存環(huán)境中的氧氣濃度在19%～23%之間，因此，在礦井下生產(chǎn)期間，這一危險(xiǎn)因素是難以避免的。

1.2 瓦斯爆炸的危害性

（1）爆炸產(chǎn)生高溫危害。瓦斯爆炸時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，造成周圍氣體溫度迅速升高，其爆炸瞬間的溫度為1850℃—2650℃。如此高的溫度足以會(huì)造成大量人員傷亡，并引發(fā)火災(zāi)，對(duì)礦井下的設(shè)備、巷道等設(shè)施造成嚴(yán)重?fù)p壞；（2）瓦斯爆炸產(chǎn)生高壓氣體和強(qiáng)大沖擊波。瓦斯爆炸后，使得周圍的氣體溫度急劇升高，引起周圍的氣體體積急速膨脹，空氣壓力變大，形成強(qiáng)大的沖擊波，可使井下人員和周圍物體造成嚴(yán)重傷害。此外，在強(qiáng)大的沖擊波作用下?lián)P起大量煤塵，造成二次連續(xù)爆炸，具有極強(qiáng)的危害性；（3）瓦斯爆炸產(chǎn)生大量的有毒、有害氣體。瓦斯爆炸需要消耗大量的O2，同時(shí)產(chǎn)生大量的有毒、有害氣體，主要成分是、CO2 、N2。這些有毒氣體會(huì)造成大量人員傷亡。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，瓦斯爆炸中死亡的人員中，90%是由于CO中毒、窒息身亡。此外，參與二次爆炸的煤塵會(huì)進(jìn)一步釋放CO，造成CO的濃度上升，也是造成人員大量死亡的主要原因之一。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全管理要點(diǎn)及技術(shù)管理要求

在煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)建立過程中應(yīng)掌握相應(yīng)的安全管理要點(diǎn)及技術(shù)管理要求，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的安全檢查。

（1）安全管理要點(diǎn)：1）保證通風(fēng)口數(shù)量；2）將各個(gè)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)有效結(jié)合起來，以提高通風(fēng)效率；3）對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行良好的控制和監(jiān)管，優(yōu)化及提升系統(tǒng)中的各個(gè)重要關(guān)鍵部分；4）及時(shí)檢查通風(fēng)巷道并定期更換老化或損壞的設(shè)備，保證整體的通風(fēng)效果。

（2）技術(shù)管理要求：1）井下回風(fēng)巷道斷面不得低于12m2，不得吊掛風(fēng)筒，架設(shè)棚腿；2） 礦井通風(fēng)阻力滿足《煤礦井工開采通風(fēng)技術(shù)條件》（AQ1028-2006）要求；3）生產(chǎn)水平和采區(qū)實(shí)行分區(qū)通風(fēng)；4）高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井的每個(gè)采區(qū)和開采容易自燃煤層的采區(qū)設(shè)置至少一條專用回風(fēng)巷，低瓦斯礦井多煤層聯(lián)合開采的采區(qū)至少設(shè)置一條專用回風(fēng)巷；5） 采掘工作面實(shí)行獨(dú)立通風(fēng)；6）采掘工作面不得對(duì)口布置；7）礦井每旬測(cè)定一次井下風(fēng)量。

3 井下通風(fēng)瓦斯防治措施

針對(duì)煤礦井下通風(fēng)瓦斯防治措施即采用先進(jìn)的優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)，提供工作面的通風(fēng)量，防治瓦斯積聚；采用先進(jìn)的瓦斯抽放技術(shù)及礦井通風(fēng)和瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)儀器設(shè)備，加強(qiáng)瓦斯?jié)舛群突鹪幢O(jiān)測(cè)、防止點(diǎn)火源的出現(xiàn)等。（1）采用先進(jìn)的通風(fēng)系統(tǒng)，確保工作面的通風(fēng)量。在我國(guó)，大多數(shù)煤礦礦井的開采工作面多以"U"型通風(fēng)系統(tǒng)為主，但該通風(fēng)方式特有的漏風(fēng)流態(tài)會(huì)使采空區(qū)回風(fēng)隅角大量積聚瓦斯，影響采煤工作面的生產(chǎn)安全。因此，本文采用近期提出的“兩進(jìn)一回”“Y”型通風(fēng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)方法可以使通過工作面的風(fēng)量相對(duì)減少，有助于防止工作面煤塵飛揚(yáng)，改善工作面環(huán)境。同時(shí)，該系統(tǒng)對(duì)采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽放，可以減少采空區(qū)漏風(fēng)和瓦斯涌出，從而有效防止工作面的瓦斯大量積聚，保證了礦井的安全生產(chǎn)。此外，在通風(fēng)時(shí)應(yīng)必須使用正確的通風(fēng)器械，合理分配通風(fēng)量，對(duì)瓦斯?jié)舛容^大且穩(wěn)定性較低的部分要重點(diǎn)通風(fēng)，而對(duì)瓦斯?jié)舛容^低的部分可以適當(dāng)?shù)販p少通風(fēng)量。采用設(shè)備為脈動(dòng)風(fēng)扇，可以增大采掘工作面風(fēng)流的紊流度；抽出式無火花風(fēng)機(jī)；無電源的液壓風(fēng)機(jī)；水利或風(fēng)力引射器；全自動(dòng)巷道瓦斯排放自控裝置；移動(dòng)泵站。在管理風(fēng)機(jī)方面，應(yīng)采用雙風(fēng)機(jī)自行切換方式，能夠最大程度保證其中一臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)備的正常工作；（2）采用合理化的瓦斯抽放技術(shù)。合理的選用瓦斯抽放可以減少礦井瓦斯涌出量、防治瓦斯爆炸的主要措施之一，同時(shí)也是開發(fā)利用瓦斯能源，保護(hù)大氣環(huán)境的重要手段之一。因此，煤礦企業(yè)針對(duì)自身的煤層特性采取合理化的瓦斯抽放方法，如：本煤層抽放方法，包括順層鉆孔抽放、網(wǎng)格式穿層鉆孔、交叉鉆孔等方法；鄰近層瓦斯抽放方法，上、下鄰近層瓦斯抽放等；采空區(qū)瓦斯抽放方法，封閉式采空區(qū)瓦斯抽放、開放式采空區(qū)瓦斯抽放； （3）采用先進(jìn)的瓦斯監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備。針對(duì)瓦斯?jié)舛容^高的礦井，應(yīng)采用瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)設(shè)備，即在各個(gè)作業(yè)點(diǎn)加裝傳感器，對(duì)礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪吹膶?shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)后，能夠發(fā)出警報(bào)及動(dòng)作指令，自行切斷電源，從而有效保證煤礦的安全生產(chǎn)。當(dāng)前，煤礦礦井監(jiān)測(cè)設(shè)備多采用的為礦井通風(fēng)機(jī)綜合測(cè)試儀、礦井通風(fēng)阻力測(cè)定設(shè)備、煤層瓦斯含量測(cè)定裝置、煤的甲烷吸附常數(shù)儀、煤與瓦斯突出參數(shù)測(cè)定儀器等。

綜上所述，煤礦礦井的通風(fēng)技術(shù)是有效改善作業(yè)人員環(huán)境、保證安全生產(chǎn)、降低瓦斯?jié)舛鹊闹匾夹g(shù)措施。因此，煤礦企業(yè)應(yīng)在通風(fēng)系統(tǒng)安全管理要點(diǎn)及技術(shù)要點(diǎn)的基礎(chǔ)上加大對(duì)瓦斯煤礦通風(fēng)技術(shù)的研發(fā)與重視程度，逐步完善通風(fēng)技術(shù)措施，從而進(jìn)一步提高通風(fēng)質(zhì)量，避免煤礦瓦斯爆炸事故，保證煤礦的安全生產(chǎn)。

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