矿井通风瓦斯防治分析

矿井通风瓦斯防治分析

赵文明

义煤集团宜阳义络煤业有限责任公司 河南省洛阳市 471600

摘要:瓦斯是煤炭成煤作用产生的一种气体，成分比较复杂，主要成分是CH₄。由于巷道的空间狭小，瓦斯爆炸时会释放巨大的能量，破坏力十分惊人，为此，瓦斯也被称为煤矿安全的第一“杀手”。在煤矿生产中，矿井通风是防治煤矿瓦斯灾害的基本手段，其主要作用是将风流中的瓦斯体积分数稀释到安全值以下。然而，在某些情况下，瓦斯会发生局部区域积聚，给煤矿安全生产带来巨大的安全隐患。本文分析了煤矿常见的瓦斯灾害，探讨了矿井通风瓦斯防治的关键技术措施。

关键词：矿井；通风；瓦斯；防治

引言

通风系统是保证矿井安全及工作人员健康的重要保障系统，通过机械方法将新鲜风流输送至矿井工作面等用风场所，新鲜风流带出生产产生的有毒有害气体，通过回风井排出地面。通风系统应满足安全生产的需求，起到提供新鲜风流和排出有毒有害气体的作用。在实际工程中，往往由于回采、掘进工作的进行，通风系统不能满足现有生产需求，需及时做出调整，有效预防了煤与瓦斯突出事故的发生，保证了通风系统的安全可靠。

1矿井瓦斯灾害分析

煤矿生产中常见的瓦斯灾害主要有瓦斯窒息、煤与瓦斯突出及瓦斯爆炸等。下面将重点对这几个类型的瓦斯灾害进行具体分析。

1.1瓦斯窒息

在掘进过程中，煤体中的瓦斯大量涌出时，会急剧降低空气中O2的体积分数。这种情况会引发工人窒息。发生瓦斯窒息的主要原因是煤层中的某些高瓦斯含量区域内的瓦斯积聚释放。由于掘进头内空间狭小，很难通过局部通风机将掘进头内的瓦斯排出。随着时间的推移，瓦斯在局部区域的体积分数会越来越高，导致工作人员窒息。大多数情况下，瓦斯是一种无色无味的气体，大量涌出时不容易发现，很容易导致工作人员大量吸入瓦斯气体而窒息。

1.2煤与瓦斯突出

煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全的一类严重灾害，其表现为大量的煤粉伴随瓦斯喷出到巷道中。目前，对于突出的机理，学者已进行了大量研究，但尚未形成一个统一的认识。在发生煤与瓦斯突出后，空气中的瓦斯体积分数和粉尘浓度在很短的时间内急剧上升，不仅增加了窒息的风险，还增加了瓦斯爆炸的风险。由于通风的作用，高体积分数瓦斯会随着风流在巷道内转移，扩大了容易发生瓦斯爆炸的范围。瓦斯突出已成为保证煤矿安全工作需重点关注的内容之一。

1.3瓦斯爆炸

瓦斯爆炸是煤矿开采中非常严重的灾害。爆炸会对煤矿产生毁灭性打击，主要是爆炸中产生的高温高压气体会对井下的设备和设施产生破坏作用。爆炸过程中还会产生大量的有毒气体，对工人的生命安全构成极大的威胁。发生瓦斯爆炸的主要原因是巷道中风流中的瓦斯体积分数超过了安全值。瓦斯爆炸的发生需要满足2个条件：a)CH4体积分数在爆炸体积分数范围以内，即体积分数在5%～16%内；b)温度达到瓦斯的着火点，火花引起瓦斯燃烧，从而引发连锁反应。随着煤矿安全技术的改善，发生瓦斯爆炸的主要原因是瓦斯在局部产生了积聚，例如巷道内设备较多处、上隅角处等。

2矿井通风瓦斯防治

2.1做好上隅角通风

上隅角区域的瓦斯最容易积聚。一方面，工作面开采时的瓦斯会在上隅角处积聚；另一方面，采空区内产生的瓦斯在风流的作用下也会在上隅角处积聚。为此，需要做好上隅角处的通风工作。具体应从以下三方面出发：a)采空区埋管。在废弃的采空区中埋管，利用负压直接抽取采空区中的瓦斯，从而大幅度抑制采空区瓦斯向上隅角处流动，这种方法经过大量的实践检验，具有很强的可操作性。b)在上隅角处安放局部通风机，通过局部通风增加上隅角处的空气流动，从而将瓦斯稀释到安全体积分数以下。c)在上隅角处悬挂挡风板。上隅角处瓦斯积聚的主要原因是上隅角是个直角空间，空气在该空间内会有较大的动能损失而流动缓慢，通过悬挂挡风板改变该区域的直角结构，从而很好地改善该区域内的空气流动，减少瓦斯积聚。

2.2做好通风管理工作

通风管理是保证矿井通风效果的重要手段。为了搞好矿井通风管理，必须对通风隐患进行调查。具体表现为：a）消除通风死角的发生，避免瓦斯积聚问题。一般来说，死角大多出现在道路的拐角处或有许多通风结构的地方。b）确保道路的风量满足需要。这就要求巷道内风量的合理分配和风量的计算。c）做好开挖头的通风管理工作。开挖头用于单头巷道通风，易出现通风死角，局部瓦斯浓度过高。d）确保巷道的有效面积，严格控制生产所用材料和设备在巷道内的堆放时间。e）做好采空区的封堵工作，减少漏风的影响。如果采空区封闭不严，进入大量空气，很可能导致采煤过程中残煤自燃，大量瓦斯流入工作面或巷道。此外，应定期检查煤矿内的重要通风设施，如风门、风机等。一旦发现安全隐患，应立即解决。通常，通风设施在矿井风量中起着非常重要的作用。如果通风设施失效，将导致矿井局部风量不足，容易造成巷道局部瓦斯浓度过高的问题。

2.3优化矿井通风网络

对于矿井通风系统而言，其运行状态和矿井的通风阻力密切相关。在进行生产的过程中，其通风网络可能会产生一定的变化，比如说其巷道的连接方式等，都会对矿井通风的阻力产生影响。一旦通风阻力增加，就很有可能使矿井的通风性能发生变化，这就需要加强对矿井通风网络的改进，做好通风阻力的测量工作。矿井通风阻力的测量是通过测量矿井内各巷道的风速来计算矿井的局部通风阻力，进而确定矿井的总通风阻力。根据矿井的通风阻力，可以了解矿井通风系统的性能。一般来说，在开采后期，矿井通风网络变得极其复杂，导致巷道风量分配难以满足安全生产的需要。因此，有必要简化矿井通风网络，主要是封闭一些连接巷道，降低巷道连接的复杂性。

2.4做好瓦斯监测工作

煤矿瓦斯监测是瓦斯防治的基础，其有效性对煤矿安全具有重要影响。在气体监测过程中，应做好以下几方面的工作：首先，检查一些关键部位气体探头的完整性。气体探针是监测气体的重要设备。它的主要功能是测量空气中的气体浓度。但是，由于煤矿生产环境恶劣，气体探头容易损坏。二是制定严格的定点瓦斯监测制度。虽然气体探头可以监测大部分位置的气体浓度，但气体检测人员需要深入现场进行一些位置的检测，这就要求气体检测人员严格遵守相关规定，认真记录检测数据，并将异常数据及时上报相关部门备案。三是全面覆盖地下瓦斯监测范围。在工作面上，每班至少检查3次，其他地方的标准可稍微降低，仅一次。在瓦斯检测过程中，应特别注意煤层自燃引起的瓦斯超限。目前，我国缺乏完善的煤炭自燃预警系统。大多数预警方法只是单一因素或多种因素的组合。多信息融合技术仍需探索。未来的研究还需要建立完善的数据共享型煤炭自燃监测预警指标体系。

结束语

在煤矿生产中，良好的矿井通风是治理煤矿瓦斯灾害的基本措施。分析了常见的瓦斯灾害类型，主要有瓦斯窒息、煤与瓦斯突出及瓦斯爆炸。为了能对煤矿瓦斯进行有效防治，需要做好矿井的通风工作，具体应做好上隅角通风及风量分配。研究可以为煤矿通风瓦斯防治提供一定的技术参考。

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