煤矿通风瓦斯融合分析及其应用技术研究

煤矿通风瓦斯融合分析及其应用技术研究

辛雷雷

山西兰花科技创业股份有限公司伯方煤矿分公司，山西省晋城市高平市048400

摘要：煤炭的开采过程十分复杂，而且时常会遇到高瓦斯矿井。瓦斯本身就是有毒有害的，当瓦斯浓度超出合理范畴之后，在现场高温的作用之下，就非常容易产生瓦斯爆炸事故。所以煤炭在开采的过程当中，必须高度重视瓦斯的防治工作，结合煤炭开采过程造成瓦斯爆炸的原因，同时结合煤矿开采实践，针对瓦斯防治技术进行详细的探讨，进一步促进瓦斯矿井的安全生产，保障操作人员的人身安全，为企业发展创造更大的价值。

关键词：煤矿；矿井通风；瓦斯防治；应用

1煤矿瓦斯事故发生的类型与原因

瓦斯事故是我国煤矿生产中一种主要的灾害事故类型。煤矿瓦斯事故类型主要包括瓦斯爆炸、瓦斯燃烧、瓦斯窒息、煤与瓦斯突出等。煤矿井巷空间内瓦斯局部积聚是瓦斯爆炸、瓦斯窒息及瓦斯燃烧的首要条件，一般情况下，瓦斯浓度在5%～16%，氧气浓度12%以上，遇到高温明火时则会引起瓦斯爆炸，瓦斯爆炸能够瞬间产生高温、高压冲击波和大量有毒有害气体，造成大范围的破坏；瓦斯浓度在16%以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇明火仍会燃烧；瓦斯浓度超过55%时，就能使人很快窒息。瓦斯爆炸、瓦斯燃烧和瓦斯窒息发生的原因，主要与煤层自身因素、安全技术措施及装备、安全管理水平等有关。煤矿采掘过程中煤层不断向外涌出瓦斯，井下通风系统或局部通风区域如果布局或管理不完善，极易造成供风不足而引起瓦斯积聚；同时，煤矿井下生产过程中产生的爆破火花、电气设备火花、电源线电火花、摩擦火花、撞击火花、静电火花、煤炭自燃等引火源，是造成事故的直接原因。部分矿井由于过于看重经济效益，以致安全装备配置不足、安全技术措施执行不到位、采掘系统布置不合理、通风系统不完善、安全管理不当或违章操作时有发生、井下作业人员培训不足则是造成事故的主观原因。煤与瓦斯突出是一种十分复杂的动力现象，能够摧毁巷道设施，破坏通风系统，甚至造成人员窒息、引起瓦斯燃烧或爆炸，造成二次事故，一般认为它是地应力、瓦斯、煤的力学性质综合作用的结果。防治措施不到位、效果检验不准确是多起突出事故发生的主观因素，而客观因素为煤层赋存情况变化，突遇断层、煤层增厚等，防治措施无法及时修正而导致事故发生。

2煤矿通风瓦斯融合方法

2.1数据融合层次

数据融合是一种手段，能够将不同来源的数据内容融合，从而可以在很大程度上做好判断工作。煤矿主要是利用多个传感器获取数据，能够收集瓦斯的浓度、空间温度、巷道风速等数据。因为不同种类传感器的功能不同，一些传感器所获取的数据能够有效融合，而另一部分传感器数据不可以直接融合，需要对其进行一定的处理，实现间接融合。数据融合包括数据级融合、特征级融合以及决策级融合，其中的数据级融合能够保留更多有用信息，获取大量的数据内容。特征级融合则是需要处理获取的信息，获得数据之外的信息，例如数据信息的可信度、传感器故障数据等。决策级融合指的是为了达到最终的监控目标而进行数据的融合，能够为管理人员提供数据依据。

2.2做好瓦斯监测工作

良好的瓦斯监测工作是防治瓦斯通风安全问题的重要基础，因此，在进行瓦斯监测时，相关技术人员应做好如下几方面工作：第一，确保瓦斯探头的正常运转。作为监控瓦斯浓度的重要设备，瓦斯探头很容易受到环境因素的影响而无法正常运行，从而导致井下空气瓦斯浓度监测的不准确。第二，制定科学的监测制度。虽然瓦斯探头已经基本覆盖了井下工作面，然而仍需煤矿企业安排相应人员对于某些特定位置进行现场监测。这就要求相关管理人员根据巷道实际情况合理的进行人员安排，同时制定相关规范确保相关人员及时记录相关数据，一旦发现异常及时进行上报，最大程度的降低安全事故发生的概率。第三，确保瓦斯传感装置的全覆盖。不仅要保证瓦斯传感装置的良好性能，还要安排相关人员进行日常检查，特别是对于井下工作面，要最大程度的保证覆盖范围。

2.3严格瓦斯管理

由于割煤过程中瓦斯会一点一点涌入巷道，所以需要尽可能地缩短割煤时间，掘进机司机在工作面、专职人员在回风流探头处分别监测瓦斯浓度，当浓度临界0.35%时（国家矿山安监局、省工业和信息化厅《关于印发<省煤矿瓦斯防治管理办法>的通知》第二十条：采掘工作面出现瓦斯浓度持续上升或异常波动且达到0.5%时，必须立即停止作业、撤出人员），就要停止割煤。只有遵守上述割煤要求，才能将掘进工作面的瓦斯含量控制到最低。煤矿单位在开展瓦斯管理时应做到“四个坚持”，高度重视“一通三防”工作，从根源处杜绝瓦斯超限作业、违章排放瓦斯的现象。首先，坚持局部通风。在矿井掘进工作安装双风机、双电源，这样就能让主副局部通风机之间自动切换，让工作面可以实现连续供风。加大对电气设备的隐患排查、检查维修力度，降低局部通风无计划停风停电事故的发生概率；根据通风质量标准，全年整治延续风筒的质量，确保工作面的风量与风速可以达到规定要求。其次，坚持安全监控。根据AQ-1029标准，完善矿井内传感器数量、安装位置，按照报警值、断电值、复电值等，对传感器的断电功能进行测试，针对不足要将其调试到正常值。安排监测电工24h轮流值班，保证故障问题可以在既定时间内完成处理。再次，坚持放炮管理。坚持使用固定的放炮器实施放炮，在水炮泥使用、黄泥使用、放炮前后需要做好洒水工作，以达到消尘的目的。针对矿井内特殊地点，实施放炮作业的过程中应该采取必要的安全措施。在高瓦斯裁决工作面，需要采取长距离放炮的方式，并且在放炮过程中应停电、撤出全体作业人员。最后，坚持综合防尘。在裁决作业面设置防尘管路、三通阀门，根据质量规范化设置隔爆水袋、转载点喷雾。定期对采掘工作面实施消防尘、运输巷道实施消尘，缓解煤尘飞扬现象。

2.4瓦斯浓度异常分析

（1）异常识别技术。在煤矿瓦斯的监控工作中，瓦斯浓度具有一定的波动性。但是，很多因素会对其浓度造成非常大的影响，包括围岩情况、现场压力情况、通风因素等。为有效展开瓦斯灾害的识别工作，需要做好瓦斯浓度波动，构建关联模型。并且实时监测瓦斯浓度数据，了解瓦斯浓度的变化情况，实现异常识别。一旦出现瓦斯危险，立刻触发预警机制，有效避免出现瓦斯爆炸的危险。（2）风网融合技术。煤矿瓦斯的监控工作具有不确定性。例如，传感器故障、系统中毒、线路老化等问题，使数据监测结果存在错误，对整体监测分析结果带来不利影响。为提高煤矿瓦斯监控系统工作的质量，提高监测数据的可靠性，可以利用风网融合计算监测。可以监测测试点的瓦斯浓度，并且设计多个测点，实现数据的整合，有效提高监测水平。

2.5提升瓦斯治理装备

为了有效解决瓦斯问题，还可以不断优化瓦斯防治设备，比如在实际开展工作的过程当中，可以有效应用瓦斯感应器、浓度探测器、报警装置等，以此来有效检测瓦斯浓度，避免出现危险。除此以外针对高低负压情况，也可以安装相应的抽采装置，可以根据实际情况选择不同种类的水环式真空泵，对于真空泵的转速、功率等，也要根据高低负压情况进行合理选择，无缝钢管的直径以及厚度，也要满足实际要求，进而有效控制瓦斯情况，避免发生瓦斯危险。

3结语

综上所述，煤炭开采工作危险性高，瓦斯的涌出不仅会影响工作人员的人身安全，也会让企业承担巨大的损失。所以无论是企业还是个人，都需要高度重视瓦斯的防治工作，首先企业需要对瓦斯爆炸的原因进行检查分析，加强地质构造的勘测工作，同时严格按照煤炭开采制度来对瓦斯气体进行有效处理，构建科学合理的瓦斯爆炸管理制度，提高作业人员的风险意识以及安全操作能力，通过爆炸原因的分析，进行有效的防治，真正的提高煤炭开采的质量。

参考文献

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