煤礦通風安全管理及瓦斯防治技術(shù)研究

＊張露 肖劍

（1.棗莊礦業(yè)（集團）有限責任公司柴里煤礦 山東 277500 2.棗莊礦業(yè)（集團）有限責任公司濱湖煤礦 山東 277500）

我國煤礦儲量十分充裕，伴隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進，煤礦開采技術(shù)水平不斷提高。但由于瓦斯防治技術(shù)還處于起步階段，與世界先進水平有一定的差距，還存在著許多亟待解決的問題。若礦井通風技術(shù)和瓦斯防治技術(shù)不足，一方面，可能對通風效果造成負面影響，進一步削弱煤礦開采的效率，嚴重損害企業(yè)的經(jīng)營收益；另一方面，也有可能觸發(fā)礦井安全事故，引發(fā)嚴重的人員傷亡。

瓦斯是指在煤礦開采過程中，包括甲烷在內(nèi)的一切有害氣體的統(tǒng)稱。在進行井下作業(yè)的時候，瓦斯就會從煤層中滲出，如果濃度在一定范圍內(nèi)，就可以被稱為低瓦斯礦井。從圖1可以看出，瓦斯狀態(tài)往往受到各種因素的影響。在煤礦挖掘的過程中，一旦瓦斯的濃度超出了預(yù)設(shè)的范圍，就可能導(dǎo)致爆炸。因此，礦井的通風技術(shù)與瓦斯防治技術(shù)對礦井的生產(chǎn)效率有很大的影響，因此加強對礦井的通風技術(shù)與瓦斯防治技術(shù)進行研究，具有重要的現(xiàn)實意義[1]。

圖1 瓦斯?jié)舛葲Q定因素

1.通風技術(shù)與安全管理的重要性

（1）杜絕瓦斯污染。由于煤礦井在開采過程中可能會排放大量的有害氣體，而瓦斯是主要的有害氣體之一。這類氣體不僅容易引起爆炸，而且還會嚴重污染礦井環(huán)境。為此，在實際開采中，煤礦安全管理者應(yīng)采取科學(xué)的通風技術(shù)，確保開采期間的氣流流通，杜絕瓦斯污染，保障煤礦開采工作進行。

（2）規(guī)避瓦斯爆炸。瓦斯的特性是易燃和易爆。如果礦井里的瓦斯氣體濃度超出正常水平，就有可能導(dǎo)致爆炸。因此，為防止此類危險事件的發(fā)生，需要在開采煤礦的時候，持續(xù)關(guān)注礦井里的瓦斯氣體的濃度和含量。與此同時，還必須采用合適的通風技術(shù)，提高井下空氣流通速率，使井下氣體濃度保持在一定的水平，減少發(fā)生爆炸等各種安全事故的可能性，保證井下工人的人身安全，這也是煤礦安全管理的一項重要工作。

（3）保證空氣流通。在煤礦開采過程中，常常會遇到各種出乎意料的狀況，這可能會對煤礦的開采活動產(chǎn)生一定的影響，并且可能會引發(fā)各種不同類型的安全事故。借助于通風技術(shù)和各類重要設(shè)備的運用，可使得安全監(jiān)督和相關(guān)的操作者實時了解礦區(qū)的狀況。同時，可以保證空氣的暢通，使得礦區(qū)內(nèi)的瓦斯和其他有毒氣體得以迅速排放，保障開采環(huán)境的質(zhì)量，提高開采效率，并保證開采活動的平穩(wěn)和安全。

2.煤礦通風技術(shù)的應(yīng)用類型

（1）均壓通風技術(shù)。通風系統(tǒng)是一種能夠有效降低井下瓦斯?jié)舛鹊挠行侄危鼘ΡＷC井下作業(yè)人員的安全發(fā)揮著重要的作用，而在當前，均壓通風技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，均壓是指風窗與風機之間的壓力保持一個相對平衡，有利于更快的將瓦斯氣體排出[2]。在實際應(yīng)用中，尤其要注意：首先，如果是在停風狀態(tài)下，則需要將排風通道的風量閥門設(shè)置為可隨時開啟，其目的是防止瓦斯氣體進入開采區(qū)，并保證通風系統(tǒng)的密封，從而有效地防止瓦斯氣體泄露。其次，煤礦的采集地點和瓦斯排放路徑之間的間隔距離必須適中，才可以確保氣體的濃度不會超出規(guī)定的限制。最后，對于風量調(diào)整窗口的管理，需要嚴格遵守相應(yīng)的規(guī)定，這樣才能有效避免由于壓力失衡而使得瓦斯氣體無法被排放。

（2）雙U型通風技術(shù)。雙U型通風技術(shù)源自傳統(tǒng)的單U型技術(shù)，它的優(yōu)勢在于成功地處理了上部空間的氣體堆積超出正常范圍的情況，該技術(shù)適用于高濃度瓦斯環(huán)境下的開采工作。但需要強調(diào)的一點是，應(yīng)采用內(nèi)部錯位瓦斯道作為關(guān)鍵的方法，通過回順斜交的低位鉆孔進行抽放，可以顯著提升井下通風量，有效地減少礦井內(nèi)的瓦斯含量。

（3）B型通風技術(shù)。B型通風技術(shù)以瓦斯為主要對象，在生產(chǎn)實踐中，為使其發(fā)揮最大的作用，需通過設(shè)置聯(lián)絡(luò)巷，形成一套完整的通風網(wǎng)絡(luò)，使采掘工作面的瓦斯含量保持在一個合理的水平上。該技術(shù)的運用在煤礦通風過程中，其關(guān)鍵任務(wù)是實現(xiàn)瓦斯的管理和轉(zhuǎn)移，以防止礦井下的瓦斯?jié)舛葘ぷ魅藛T的生命安全構(gòu)成威脅。

3.煤礦礦井通風安全管理與瓦斯防治技術(shù)存在的問題

（1）通風環(huán)境存在隱患。由于煤礦井下情況復(fù)雜，這就對通風工作提出了嚴苛要求。因此，在制定煤礦的通風方案時，需要依照真實的操作條件，努力保證井底的壓力平衡，這樣才能讓井底的空氣得到充分地流動，從而降低瓦斯和其他有毒氣體的含量，維護礦井工人的施工安全，同時也會減小礦山安全事故的出現(xiàn)概率。同時，在煤礦開采的過程中，不僅需要安裝通風器械，也需要搭建一套優(yōu)質(zhì)的通風系統(tǒng)。鑒于礦區(qū)的地理環(huán)境極其復(fù)雜，必須由特定的工程師來規(guī)劃并安裝通風系統(tǒng)，這樣才可以實現(xiàn)對粉塵、瓦斯等有毒氣體的即時清除。

（2）安全管理存在缺陷。在煤礦企業(yè)中，主要的經(jīng)營活動是對煤礦礦井的設(shè)施和工作人員進行監(jiān)督和控制。當前，國內(nèi)大多數(shù)煤礦企業(yè)仍然采取的是傳統(tǒng)的管理方式，沒有專門的人員來對井下通風系統(tǒng)進行調(diào)試，這使得通風設(shè)施的功能和性能未能得到充分的利用。在各個安全環(huán)節(jié)，由于缺乏專門的技術(shù)人員來監(jiān)督每個安全步驟，在出現(xiàn)問題時，不能將責任落實到具體負責人，同時也難以增強工作人員的安全防范意識。

（3）瓦斯防治水平落后。瓦斯是一種有害氣體，無色無味，具有很強的爆炸性，通常在礦井中都會監(jiān)測它的濃度及分布情況，并用相關(guān)的設(shè)備將它排除。因此，為防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生，可以將惰性氣體注入到煤層中，在封閉的環(huán)境中進行灌漿，或者將含有水的液態(tài)物質(zhì)注入到煤中。

4.煤礦礦井瓦斯防治技術(shù)研究

（1）瓦斯防突防治技術(shù)。第一，礦井綜合防突技術(shù)。目前，我國已具備了煤與瓦斯突出預(yù)測與治理的綜合防突工藝，并能對瓦斯進行有效地監(jiān)測與保護，該工作方法在煤礦安全問題的處理中具有較好的適用性。同時，也正在不斷深化對于監(jiān)控技術(shù)的研究，并開始著手進行大規(guī)模的瓦斯預(yù)處理，積極推動保護層空間性防突技術(shù)的研究和創(chuàng)新，并在實踐中獲得了較好的效果。第二，煤與瓦斯突出危險性的預(yù)估和警示技術(shù)[3]。按照國家目前的有關(guān)政策，如果一個煤礦曾經(jīng)發(fā)生過突出，那么這個煤礦就被認定為煤與瓦斯突出。在預(yù)估期間，有可能發(fā)生突出的煤層，也屬于危險礦井。在我國，基本的礦山安全防護策略通常是在勘查階段就已經(jīng)制定的。

（2）合理選擇煤礦瓦斯抽放技術(shù)。為有效地降低瓦斯安全事故的發(fā)生幾率，就需確保采掘區(qū)域的瓦斯抽放技術(shù)的應(yīng)用效果。目前，我國施工工藝正在不斷創(chuàng)新，這就導(dǎo)致了采掘區(qū)域的瓦斯使用量不斷上漲。因此，針對這一現(xiàn)狀，有必要對采掘區(qū)域的瓦斯?jié)舛群蜖顩r進行有效地監(jiān)督和管理。然而，僅僅依賴一種瓦斯抽放技術(shù)是不足以有效解決實際問題的，尤其是在生產(chǎn)量不斷上升、瓦斯排放量不斷增大的情況下，必須根據(jù)煤礦的地質(zhì)條件，整合多種瓦斯抽放技術(shù)，有效地解決開采過程中遇到的各種問題。例如，將鉆孔抽采和巷道抽采進行有效整合，可以大大提升抽采效率，同時將礦井抽采技術(shù)和地表鉆孔抽采技術(shù)進行整合，可以減少由于瓦斯涌出量增加所帶來的各種問題。此外，采用融合抽采技術(shù)是在瓦斯源頭較為復(fù)雜的環(huán)境下所選擇的瓦斯抽采方式。

（3）氣體水合治理瓦斯技術(shù)。在對瓦斯進行處置的過程里，氣體水合技術(shù)得到了大量應(yīng)用，它的核心特性是可以快速地捕獲CH4氣體。只需把高壓水倒入煤層，再添加一些活性劑，便可以成功地把CH4氣體變成水合物，而且還可以保證CH4能以液態(tài)的方式存在于煤層之內(nèi)。在具體的操作步驟中，瓦斯在液態(tài)下能夠吸收大量的能量，使得整個轉(zhuǎn)換過程變得較為緩慢。當處于此狀況時，瓦斯有可能會從液體狀態(tài)中噴射，進一步降低了瓦斯爆發(fā)的風險[4]。

5.煤礦礦井通風安全管理措施

（1）做好通風量的調(diào)節(jié)工作。要做好空氣風量的調(diào)節(jié)，應(yīng)從以下幾個方面入手：首先，保證礦山中所使用的通風設(shè)施是科學(xué)合理的，在礦山中，會借助風橋、風窗和風筒等來進行通風。相關(guān)工作人員應(yīng)當根據(jù)不同的需求，來選擇適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)和材料，使風可以進入到礦井中，再通過各種管道將各種形式的風引入或排出。其次，在礦山開挖通風井道的時候，能夠確保自然空氣的流動，并使用鼓風機等設(shè)備將礦山中的污氣排出。特別是要保證吹風機的密封，不要有任何漏風的情況發(fā)生。最后，將局部通風管理做好，有關(guān)工作人員既要調(diào)節(jié)礦井的整體通風量，又要調(diào)節(jié)礦井的局部風量，派出專人對礦井中的每個通風區(qū)展開巡邏和管理，保證每個區(qū)域都有良好的通風狀態(tài)。

（2）對有害氣體進行排放。礦井通風安全管理的首要目標是減少有毒有害氣體的含量，使礦井內(nèi)的空氣質(zhì)量達到良好，氣候環(huán)境保持正常，因此，抽放排風是必不可少的。該技術(shù)主要是利用抽放設(shè)備將礦井內(nèi)的有害氣體和粉塵等排除，這樣就能確保煤礦井內(nèi)的空氣質(zhì)量達到規(guī)定的標準，從而確保礦山生產(chǎn)活動的安全性。排放有毒有害氣體時，需通過立井、巷道等部位，具體操作流程見圖2。

圖2 局部抽放流程圖

（3）加強作業(yè)人員的專業(yè)培訓(xùn)。礦井下工作人員的專業(yè)素質(zhì)和相應(yīng)的安全防護意識有待提高。一方面，工作人員要嚴格遵守礦井下的安全工作規(guī)程，并要進行相應(yīng)的技術(shù)培訓(xùn)，盡量減少因自己的不規(guī)范操作而造成的危險。在平時的煤礦開采過程中，要強化對工作人員行為的監(jiān)管，了解工作人員是否嚴格遵守了各項采礦工作的要求。如果工作人員不能嚴格遵守規(guī)定，在開采過程中，就可以對開采人員進行處罰，讓他們的安全意識和責任意識得到提升，這樣才能讓煤礦更好的投入到生產(chǎn)中。另一方面，要提高煤礦企業(yè)工作人員的專業(yè)技能，持續(xù)學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進的瓦斯治理技術(shù)，并事先制定出相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，盡量將安全事故降到最低。此外，要做好技術(shù)創(chuàng)新，積極將現(xiàn)代信息技術(shù)與煤礦礦井通風技術(shù)相結(jié)合，才能使相關(guān)技術(shù)更好地發(fā)揮作用，解決工作中存在的問題。

（4）提高安全監(jiān)督水平。增強礦井安全監(jiān)督規(guī)范對減少事故發(fā)生具有重要作用。一方面，要對通風系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)展開監(jiān)督，定期對井下工作人員的專業(yè)能力進行考核，并對其工作環(huán)境進行檢查。另一方面，要對瓦斯治理技術(shù)進行優(yōu)化和改進，定期更換通風設(shè)備，大大提升了礦井的生產(chǎn)效率。在煤礦開采的過程中，通風安全管理和瓦斯防治技術(shù)并非固定不變，其安全監(jiān)管標準也需要適時調(diào)整和改進，以便更有效地確保通風安全，提高瓦斯防治的效果。

6.結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對煤礦資源的要求也越來越高，在煤礦的開采過程中，既要保證煤礦的總體效率，又要注重煤礦的質(zhì)量安全。礦井通風狀況的好壞，不但影響著采掘工作面的生產(chǎn)效率，而且在某種意義上也是決定礦井安全的重要因素。因此，重視礦井通風的安全管理，加大對瓦斯防治技術(shù)的研究力度，以保證礦山的安全生產(chǎn)。通過對煤礦開采過程中存在的問題進行分析，煤礦企業(yè)應(yīng)加強通風檢查管理工作，重視通風量調(diào)節(jié)和有毒有害氣體抽放，加強對作業(yè)人員的專業(yè)培訓(xùn)，嚴格安全監(jiān)管標準，以促進煤礦礦井的正常生產(chǎn)，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益，從而推動煤礦能源產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。