礦井瓦斯治理及防滅火技術(shù)研究

蔣浩 張箜箜

摘要：隨著目前礦井生產(chǎn)工作的不斷發(fā)展和進步，在實際的礦井生產(chǎn)中對于礦井開采者的安全性要求越來越高，特別是井下作業(yè)的安全性已經(jīng)成為了當下礦井作業(yè)討論中最為廣泛的一個話題。本文圍繞礦井瓦斯治理及防滅火技術(shù)進行了綜合論述，首先對礦井開采工程的井下瓦斯治理工作重要性進行了闡述，然后對近年來井下瓦斯事故發(fā)生的主要原因進行了總結(jié)和技術(shù)分析，最后對整個礦井瓦斯治理工作的優(yōu)化策略和防滅火技術(shù)的實施策略進行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：礦井;瓦斯治理;防滅火技術(shù);綜合探究

引言

在實際的礦井生產(chǎn)中，瓦斯的存在以及一些突發(fā)情況的發(fā)生都會對礦井作業(yè)的安全性產(chǎn)生影響，如果不對瓦斯進行全面處理就會產(chǎn)生極為嚴重的后果，一些工程事故也會由此產(chǎn)生。因此礦井生產(chǎn)的管理人員應(yīng)該注意礦井中瓦斯有效質(zhì)量的控制，并且避免礦井中突發(fā)時間引發(fā)的嚴重后果，這樣才能夠促使礦井生產(chǎn)的安全性要求符合安全生產(chǎn)相關(guān)標準，使得礦井開采和生產(chǎn)安全得到良好保障。

一、瓦斯治理工作的重要性

伴隨著煤礦生產(chǎn)任務(wù)的推進過程中，煤礦層中會存在大量的瓦斯氣體，這些瓦斯氣體隨著占比增大，產(chǎn)生的內(nèi)部壓力也會逐漸增大，出現(xiàn)這種情況會對礦井井下的安全治理產(chǎn)生極大挑戰(zhàn)，同時對于瓦斯的治理任務(wù)和預(yù)防任務(wù)會產(chǎn)生十分不利的影響。在一般的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，因為礦井的地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，開采的任務(wù)不合格、井下管理機制存在問題、生產(chǎn)體系不健全、相關(guān)監(jiān)督人員和管理條例不完善等都會對礦井瓦斯治理和防護任務(wù)產(chǎn)生較大沖擊，嚴重時可能會直接造成煤礦停產(chǎn)或者安全生產(chǎn)事故等嚴重后果發(fā)生，為了避免出現(xiàn)這些問題，應(yīng)該從瓦斯的治理任務(wù)角度出發(fā)，提出更高的治理標準，同時落實每一項瓦斯治理任務(wù)，提高機械設(shè)備在瓦斯治理當中的使用率和利用效率，這樣才能夠促使瓦斯治理任務(wù)得到加強。總體來說，礦井瓦斯治理工作關(guān)系重大并且迫在眉睫，是非常重要的任務(wù)之一。

二、瓦斯事故頻發(fā)的根本原因

1甲烷爆炸

甲烷在空氣中達到一定濃度就會產(chǎn)生爆炸，因此甲烷在空氣中的濃度有一個安全數(shù)值空間，當安全濃度值小于這個區(qū)間時，甲烷處于相對穩(wěn)定的狀態(tài);當濃度大于區(qū)間范圍值，只要沾上一點火星或者壓力過大就會產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象，從而產(chǎn)生嚴重的安全事故，對礦業(yè)從業(yè)人員的人身安全造成極大影響，引起甲烷爆炸的主要原因是濃度原因，其次是壓力因素和引燃時間等因素。

2瓦斯聚集

在煤礦中，甲烷氣體具體到一定數(shù)量時就會產(chǎn)生瓦斯爆炸這種極為嚴重的安全事故。在礦井中如果該沒有通風裝置或者瓦斯排放裝置，就會很容易造成瓦斯在某一個區(qū)域聚集的現(xiàn)象，長期的聚集會使得這一區(qū)域的瓦斯?jié)舛韧黄婆R界值，超出臨界值的瓦斯就具備極高的危險性，從而在一定程度上提高了瓦斯爆炸事故發(fā)生的風險概率[1]。

三、礦井瓦斯治理以及防滅火技術(shù)研究

1區(qū)域性瓦斯防突

從現(xiàn)有的技術(shù)和經(jīng)驗上來說，為了從根源上治理瓦斯?jié)舛冗^高的現(xiàn)象，應(yīng)該從相關(guān)礦業(yè)從業(yè)人員的安全認識角度入手，加強這些從業(yè)人員對于瓦斯爆炸危險性的認知程度，同時加強他們的瓦斯防范任務(wù)重視程度。在實際開展每一個任務(wù)之前，首先需要檢查下礦工作安排。檢查下礦工作安排的主要目的是預(yù)防瓦斯帶來的一系列安全問題，如果在井下作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)某一區(qū)域瓦斯聚集，就應(yīng)該及時地進行上報，并做好瓦斯抽出工作，促使瓦斯?jié)舛炔恢劣诮佑|臨界值，緩解井下操作人員在施工期間隱藏的瓦斯壓力。

對于已經(jīng)排除的瓦斯進行集中回收并重復(fù)利用，可以作為當?shù)厝嗣袢粘Ｆ鹁铀褂玫娜細庵唬@種瓦斯屬于清潔能源，是能夠被再利用的，因此對于井下瓦斯的收集工作也是礦井環(huán)境保護工作的重點之一[2]。

在一般的瓦斯防護任務(wù)中，生產(chǎn)團隊最為重要且關(guān)鍵的任務(wù)是采取適當?shù)拇胧﹣韺嵤┟繉幼⑺?。煤層的注水任?wù)具備較強的應(yīng)用可行性，首先這種手段能夠降低煤層內(nèi)部的瓦斯?jié)舛?，使得瓦斯溶解于水，不至于擴散到空氣中導(dǎo)致局部瓦斯聚集，同時這種手段的實施成本較低，使用效果良好，上手難度也較為容易，因此這種瓦斯治理手段是當下礦井瓦斯治理中常用的措施之一。在實施注水任務(wù)的過程中需要注意的是，雖然這種手段的操作難度相對較小，但是注水過程中應(yīng)該保證煤礦中各個層級的濕潤度保持一致，要求在鉆孔孔深保持在200米左右的范圍中，鉆孔的孔徑也有嚴格要求。鉆孔的孔深和孔徑在規(guī)定范圍內(nèi)才能夠確保煤礦中層級的含水量不會差別過大，維持在5%的差別度，從而確保井下瓦斯治理工作的質(zhì)量。如果孔徑?jīng)]有達到相關(guān)要求或者操作人員在注水的過程中沒有控制好注水量，那么就會導(dǎo)致層級的含水量過大，從而導(dǎo)致層級之間的壓力過大，這種壓力會直接導(dǎo)致煤層出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，并且產(chǎn)生坍塌等一系列問題，從而對井下的開采工作造成困難，并且也會產(chǎn)生安全威脅。操作人員在實際的煤層注水期間應(yīng)該時刻監(jiān)測煤層的滲水情況，并確保用最為科學(xué)合理的方式來控制注水量。

2做好礦井的通風管理

礦井內(nèi)部需要創(chuàng)立起完善的通風系統(tǒng)，同時應(yīng)該保證通風系統(tǒng)的可靠性能，這樣才能夠保證礦井內(nèi)部采區(qū)范圍內(nèi)的采掘工作能夠得到風力供給，使得礦區(qū)生產(chǎn)滿足安全生產(chǎn)的需求。從最大限度上減少事故的發(fā)生概率，要想確保井下整體的通風效果，使得通風效果的科學(xué)合理性得到增強，就應(yīng)該從通風系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方向入手，使得通風系統(tǒng)得到優(yōu)化改造，從設(shè)備、人員調(diào)配、風力供給等全方位進行統(tǒng)籌，從而設(shè)計出改造方案，并且設(shè)計方案應(yīng)該體現(xiàn)不同礦井的不同現(xiàn)實情況，然后采取必要的安全措施，充分考慮到井下因素和人員因素等多方面因素，讓通風系統(tǒng)的改造工作能夠順利進行。

通過礦井通風網(wǎng)絡(luò)的等效簡化工作，能夠不斷地優(yōu)化礦井內(nèi)部傳感器的調(diào)控設(shè)施布置方案，無論是井下通風設(shè)備的氣壓、風速、溫度、除塵效果、除甲烷效果等，都應(yīng)該配備相應(yīng)的傳感器，使得井下的空氣質(zhì)量整體達到最佳，同時還應(yīng)該布施風門、風窗等常見的通風設(shè)施，這些設(shè)施能夠提高礦井的通風質(zhì)量，實現(xiàn)風道、風阻的傳感調(diào)控，并讓自然風壓和熱力風壓的管理得到加強，傳感器能夠感知當前礦井的通風狀態(tài)和井下的空氣質(zhì)量狀態(tài)，從而能夠隨時隨地的為井下作業(yè)人員提供安全可靠的通風支持，從而降低由通風系統(tǒng)安全性不良而導(dǎo)致的一些負面問題[3]。

通過對礦井內(nèi)部環(huán)境參數(shù)的預(yù)知，能夠充分了解到環(huán)境發(fā)展狀態(tài)以及環(huán)境中涉及到的指標參數(shù)，實現(xiàn)對通風網(wǎng)絡(luò)的智能調(diào)控，提高井下環(huán)境的整體質(zhì)量，提高智能通風系統(tǒng)在礦井中的應(yīng)用質(zhì)量，根據(jù)目前的礦井通風狀態(tài)來看，從其效果進行分析，需要考慮到在使用時如何提高礦井整體屬性的穩(wěn)定性，同時利用智能通風系統(tǒng)的智能調(diào)度來調(diào)節(jié)軟件，從而計算出礦井的通風系統(tǒng)狀態(tài)和使用情況，無論是智能通風系統(tǒng)的調(diào)節(jié)設(shè)備還是智能動力設(shè)備都應(yīng)該保證在全局最優(yōu)狀態(tài)，然后發(fā)布調(diào)控指令，實現(xiàn)礦井通風系統(tǒng)的遠程調(diào)控。

3嚴格控制井內(nèi)火源

造成瓦斯氣體爆炸的最直接原因就是井內(nèi)明火產(chǎn)生，瓦斯?jié)舛鹊竭_臨界值以上，遇到很小的火源就會產(chǎn)生劇烈爆炸，因此點火源是導(dǎo)致井下瓦斯爆炸的重要原因之一。因此應(yīng)該注意煤礦井下的火源監(jiān)控工作。

首先要防止電氣設(shè)備爆炸，礦井內(nèi)部在實際開采的過程中會應(yīng)用到大量的機械設(shè)備和電氣設(shè)備，這些設(shè)備的開采設(shè)置應(yīng)該首先明確防止電火花出現(xiàn)，經(jīng)過電氣設(shè)備的嚴格監(jiān)控，能夠防止電氣設(shè)備在開關(guān)和使用的過程中出現(xiàn)電火花，從減少瓦斯爆炸發(fā)生的概率。對于電氣和機械設(shè)備的監(jiān)控工作應(yīng)該從漏電維修、效能測試、接地保護等方面入手。

其次應(yīng)該嚴格監(jiān)控放炮布置，炮采是當下井下煤礦開采的主要手段之一，并且也是煤炭開發(fā)項目中的關(guān)鍵步驟，實際的炮采工藝實施存在很多的技術(shù)問題，應(yīng)該對這些技術(shù)問題進行嚴格控制，使得井下放炮工序嚴格依據(jù)相關(guān)安全準則進行，這也是防止瓦斯非正常濃度聚集和爆炸的防治措施之一，在放炮前應(yīng)該安排好相關(guān)的檢查任務(wù)，并且使得放炮工序能夠符合相關(guān)規(guī)定，這樣才能夠使得井下開采工作達到安全生產(chǎn)標準，減少安全隱患產(chǎn)生。

最后應(yīng)該加強礦采工序流程以及相關(guān)安全知識的安全培訓(xùn)工作，安全教育在任何工程中都必不可少，增加安全培訓(xùn)能夠提高相關(guān)操作人員和管理人員的職責認識和安全意識，從而使得安全生產(chǎn)標準得到更好落實。在平時的安全培訓(xùn)中應(yīng)該盡量加入一些實操訓(xùn)練，這樣才能夠使得安全生產(chǎn)內(nèi)容更直觀地被相關(guān)操作人員和管理人員接受，同時也能夠使得安全培訓(xùn)的效果更加良好[4]。

建立安全監(jiān)督體系也是瓦斯治理及防滅火技術(shù)的關(guān)鍵點之一，只有使得安全監(jiān)督體系完善并且能夠?qū)⒇熑温鋵嵉絺€人，才能夠確保安全生產(chǎn)得到全面落實，首先應(yīng)該加強礦井信息化管理的水平，將最新的監(jiān)控設(shè)備應(yīng)用于井下生產(chǎn)中，同時對采集到的數(shù)據(jù)資料進行收集、統(tǒng)計、整合、儲備，這樣才能夠為之后的礦井瓦斯防治工作和安全事故預(yù)案提供可靠依據(jù)，從而推動整個礦井安全生產(chǎn)任務(wù)實施。

四、結(jié)束語

綜上所述，在新時期的礦井瓦斯治理工作以及防滅火技術(shù)的實施中，應(yīng)該注重人員的安全意識提升和相關(guān)技能提升，這樣做的目的是確保礦產(chǎn)資源的有效開發(fā)，同時也是保障相關(guān)從業(yè)人員個人安全的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]霍艷昭.高瓦斯礦井瓦斯治理措施研究[J].石化技術(shù)，2020，27（01）：218+220.

[2]李奇，高中寧，張怡，杜宏罡.高產(chǎn)高效礦井瓦斯綜合治理技術(shù)研究[J].中國煤炭地質(zhì)，2019，31（10）：45-48.

[3]王衛(wèi)鵬.淺析如何提高礦井瓦斯治理水平[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2020（02）：147.

[4]徐偉.礦井瓦斯治理工藝措施研究[J].山西冶金，2020（03）：190-192.