煤矿井下通风瓦斯防治技术

杨晨光

摘 要：保证煤矿安全问题是我国煤矿行业可持续发展的重要保障，然而，近年来的多起瓦斯气体爆炸事故，给煤矿行业造成了很大的安全隐患。因此，煤矿开采过程中做好瓦斯通风防治工作对于确保煤矿的安全生产至关重要。通风不仅有助于降低矿井内部的瓦斯浓度，还能为井下带来大量的氧气，能够稀释煤尘、有害气体及易燃易爆气体，保障了井下工人的安全采掘工作，从而确保了煤矿的安全生产。本文从煤矿井下通风技术出发，提出通风的有效措施，旨在进一步提高矿井施工的安全性。

关键词 ：矿井；通风 ；瓦斯 ；防治

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

0 引言

煤矿瓦斯通风的目的在于有效降低矿井内部瓦斯浓度、粉尘、热害并提供氧气等作用。据相关资料显示，由于瓦斯浓度过高而引发的煤矿安全事故较多，其发生频率高且具有极强的破坏性，严重时造成重大人员伤亡和财产损失，是制约着我国煤矿可持续发展的重要因素。瓦斯的产生来自于煤矿开采过程中，是一种由厌氧细菌在缺氧情况下分解植物中的纤维素及有机物质所产生的附属物，主要成分是甲烷（CH4），是极难溶于水的可燃性气体，当与空气成适当比例后，遇火花会发生瓦斯燃烧甚至爆炸。因此，深入分析矿井瓦斯爆炸的因素及危害，并通过通风技术提出相关的防治措施，以提高煤矿开采的安全性是至关重要的。

1 煤矿瓦斯爆炸的条件及危害

1.1 瓦斯爆炸的条

瓦斯爆炸的发生通常需要满足以下三个条件：（1）瓦斯的爆炸浓度。在正常的大气环境中，瓦斯只在一定的浓度范围内发生爆炸，其浓度在5%～16%为爆炸临界限。因此，通常瓦斯浓度只要保持在这一临界浓度以下，就不会发生瓦斯爆炸事故，但瓦斯爆炸界限不是固定不变的，往往会受到较多环境因素的影响；（2）瓦斯的最低燃烧点。瓦斯的最低燃烧点决定于空气中的瓦斯浓度及相关环境因素等，如：岩石中的电压、火力大小均会影响瓦斯的最低燃烧点。通常瓦斯与空气混合后的最低燃烧点为650℃，绝热压缩时为565℃；（3）充足的氧气含量。空气中的氧气浓度不低于12%，然而人的正常生存环境中的氧气浓度在19%～23%之间，因此，在矿井下生产期间，这一危险因素是难以避免的。

1.2 瓦斯爆炸的危害性

（1）爆炸产生高温危害。瓦斯爆炸时会产生大量的热量，造成周围气体温度迅速升高，其爆炸瞬间的温度为1850℃—2650℃。如此高的温度足以会造成大量人员伤亡，并引发火灾，对矿井下的设备、巷道等设施造成严重损坏；（2）瓦斯爆炸产生高压气体和强大冲击波。瓦斯爆炸后，使得周围的气体温度急剧升高，引起周围的气体体积急速膨胀，空气压力变大，形成强大的冲击波，可使井下人员和周围物体造成严重伤害。此外，在强大的冲击波作用下扬起大量煤尘，造成二次连续爆炸，具有极强的危害性；（3）瓦斯爆炸产生大量的有毒、有害气体。瓦斯爆炸需要消耗大量的O2，同时产生大量的有毒、有害气体，主要成分是、CO2 、N2。这些有毒气体会造成大量人员伤亡。据相关资料统计，瓦斯爆炸中死亡的人员中，90%是由于CO中毒、窒息身亡。此外，参与二次爆炸的煤尘会进一步释放CO，造成CO的浓度上升，也是造成人员大量死亡的主要原因之一。

2 矿井通风系统的安全管理要点及技术管理要求

在煤矿矿井通风系统建立过程中应掌握相应的安全管理要点及技术管理要求，并对系统进行全面的安全检查。

（1）安全管理要点：1）保证通风口数量；2）将各个矿井的通风系统有效结合起来，以提高通风效率；3）对通风系统进行良好的控制和监管，优化及提升系统中的各个重要关键部分；4）及时检查通风巷道并定期更换老化或损坏的设备，保证整体的通风效果。

（2）技术管理要求：1）井下回风巷道断面不得低于12m2，不得吊挂风筒，架设棚腿；2） 矿井通风阻力满足《煤矿井工开采通风技术条件》（AQ1028-2006）要求；3）生产水平和采区实行分区通风；4）高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井的每个采区和开采容易自燃煤层的采区设置至少一条专用回风巷，低瓦斯矿井多煤层联合开采的采区至少设置一条专用回风巷；5） 采掘工作面实行独立通风；6）采掘工作面不得对口布置；7）矿井每旬测定一次井下风量。

3 井下通风瓦斯防治措施

针对煤矿井下通风瓦斯防治措施即采用先进的优化通风网络及系统，提供工作面的通风量，防治瓦斯积聚；采用先进的瓦斯抽放技术及矿井通风和瓦斯浓度监测仪器设备，加强瓦斯浓度和火源监测、防止点火源的出现等。（1）采用先进的通风系统，确保工作面的通风量。在我国，大多数煤矿矿井的开采工作面多以"U"型通风系统为主，但该通风方式特有的漏风流态会使采空区回风隅角大量积聚瓦斯，影响采煤工作面的生产安全。因此，本文采用近期提出的“两进一回”“Y”型通风系统，该系统方法可以使通过工作面的风量相对减少，有助于防止工作面煤尘飞扬，改善工作面环境。同时，该系统对采空区瓦斯进行抽放，可以减少采空区漏风和瓦斯涌出，从而有效防止工作面的瓦斯大量积聚，保证了矿井的安全生产。此外，在通风时应必须使用正确的通风器械，合理分配通风量，对瓦斯浓度较大且稳定性较低的部分要重点通风，而对瓦斯浓度较低的部分可以适当地减少通风量。采用设备为脉动风扇，可以增大采掘工作面风流的紊流度；抽出式无火花风机；无电源的液压风机；水利或风力引射器；全自动巷道瓦斯排放自控装置；移动泵站。在管理风机方面，应采用双风机自行切换方式，能够最大程度保证其中一台风机设备的正常工作；（2）采用合理化的瓦斯抽放技术。合理的选用瓦斯抽放可以减少矿井瓦斯涌出量、防治瓦斯爆炸的主要措施之一，同时也是开发利用瓦斯能源，保护大气环境的重要手段之一。因此，煤矿企业针对自身的煤层特性采取合理化的瓦斯抽放方法，如：本煤层抽放方法，包括顺层钻孔抽放、网格式穿层钻孔、交叉钻孔等方法；邻近层瓦斯抽放方法，上、下邻近层瓦斯抽放等；采空区瓦斯抽放方法，封闭式采空区瓦斯抽放、开放式采空区瓦斯抽放； （3）采用先进的瓦斯监测仪器设备。针对瓦斯浓度较高的矿井，应采用瓦斯浓度监测设备，即在各个作业点加装传感器，对矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监测，一旦出现瓦斯浓度超标后，能够发出警报及动作指令，自行切断电源，从而有效保证煤矿的安全生产。当前，煤矿矿井监测设备多采用的为矿井通风机综合测试仪、矿井通风阻力测定设备、煤层瓦斯含量测定装置、煤的甲烷吸附常数仪、煤与瓦斯突出参数测定仪器等。

综上所述，煤矿矿井的通风技术是有效改善作业人员环境、保证安全生产、降低瓦斯浓度的重要技术措施。因此，煤矿企业应在通风系统安全管理要点及技术要点的基础上加大对瓦斯煤矿通风技术的研发与重视程度，逐步完善通风技术措施，从而进一步提高通风质量，避免煤矿瓦斯爆炸事故，保证煤矿的安全生产。

参考文献：

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