高瓦斯煤矿采掘工程通风与安全管理研究

黄国华

（曲靖市麒麟区能源局，云南 曲靖 655000）

0 引言

瓦斯是威胁煤矿生产安全的关键因素之一，也是煤矿最大的安全隐患之一。由于在采掘过程中，高瓦斯煤矿会产生大量瓦斯，而该气体无色无味[1]。在标准状态下，其密度为0.716kg，渗透率可达空气的1.6 倍。同时，如果气体浓度达到一定水平，会降低空气含量，使人体窒息[2]。即使情况比较严重，也会发生燃烧、爆炸等现象。从近年来我国煤矿生产安全事故来看，瓦斯事故仍然是死亡率最高的类型，可能会对煤矿生产和矿业的长远发展产生严重影响[3]。高瓦斯煤层采煤矿井上覆岩层可能受到破坏，岩层直接塌陷进入采空区，在上部塌陷区形成典型的破碎带[4]。上邻层瓦斯和矿井瓦斯沿裂隙涌出，形成高浓度瓦斯聚集区。因此，通风与安全管理一直是高瓦斯矿井开采工程中需要解决的关键问题，煤矿企业必须采取科学、全面的安全管理措施和通风技术[5]。只有保证高瓦斯煤矿开采工程现场的通风性，才能有效避免施工现场安全事故的发生，这对提高高瓦斯采煤工程的综合效益拥有十分重要的意义。

1 高瓦斯煤矿采掘工程通风与安全管理的意义

1.1 避免瓦斯污染

井下空气稀薄，在煤矿开采过程中会释放出一定量的有毒气体。这种气体容易引起爆炸，对矿井空气造成严重污染，对工人的健康构成威胁[6]。因此，安全管理人员在工作中应科学运用通风技术和手段，保证矿井空气的流动性，及时将矿井瓦斯排出矿井，避免瓦斯对矿井环境的污染，保证采矿作业的顺利进行。

1.2 确保空气流通

在煤炭开采过程中，经常会出现许多意想不到的情况，这将对煤炭开采的发展产生一定的影响，并可能导致引发各类安全事故。通过应用科学、先进的通风技术与各种先进的设备仪表，安全管理人员和相应的作业人员可以全天候、实时动态的掌握矿井内的气体信息[7]。并通过科学设计的通风系统，实现矿井内空气循环，及时排出矿井瓦斯等各种有害气体，以此才能确保煤矿在良好的环境下顺利、安全的运行，不会出现延误煤矿开采速度情况。

1.3 避免气体爆炸

瓦斯气体具有易燃性与易爆性，而当矿井内瓦斯浓度高过一定浓度时，极易发生严重的爆炸事故。为了避免此类安全事故的发生，必须在采煤过程中动态监测矿井瓦斯浓度指标和含量[8]。通过应用合理的通风技术，加快矿井空气循环，将矿井瓦斯浓度控制在合理范围内，降低发生爆炸事故和各种安全事故的概率，确保井下作业人员的人身安全。

1.4 避免设备安全问题

煤矿瓦斯浓度高，容易引发爆炸事故，瓦斯开采设备也存在相应的安全隐患。如果采矿人员不按照设备操作标准操作设备，当设备长时间运行时，会导致温度升高，甚至产生火花[9]。在氧气含量低的情况下，明火会导致气体爆炸事故，因此设备因素也会导致安全事故。

2 高瓦斯煤矿采掘工程通风技术

2.1 均压通风技术

在高瓦斯矿井开采过程中，普遍采用均压通风技术。该技术应确保风机和风窗处于均匀稳定的状态，并从操作现场排放大量气体。但在使用均压通风技术时，应注意以下4 点：①如果采用风挡措施，当均压风机处于风挡状态时，必须尽量保证溜槽等处的调节门随时打开，避免大量气体进入工作层。②必须确保溜槽停止门的密封性，以避免操作层漏气。③必须确保溜槽出风口与工作层之间的间距在安全、合理的范围内，以确保风机运行时过程的安全性和稳定性。④在设计窗口面积的过程中，必须按照标准化、科学化的过程进行调整，以确保分压处于均匀状态[10]。

2.2 B 型通风技术

B 型通风技术是指在采矿工程的工作层建立通风网络，连接回风巷道，形成顶板排放通道，然后排放瓦斯，以确保矿井巷道内瓦斯不超过标准量。最后，提高项目的安全性，确保项目的正常发展。在高瓦斯矿井的开采工程中，B 型综合分选技术非常适用[11]。该技术有效地结合了流体力学原理和气体排放技术，保证了气体排放过程中的通风、防尘、防瓦斯和防火功能，使气体完全排放。B 型通风技术可以避免高瓦斯涌进矿井，防止爆炸。

B 型通风技术在高瓦斯矿井的应用对瓦斯运输具有重要意义。上述两种不同的通风方式通常用于排放高浓度气体。矿井瓦斯抽放通道与采空区相连，开采应力对通风阻力有间接或直接影响，不利于瓦斯抽放。鉴于此，回风巷道增阻减振器的设计十分重要。这可以有效地调节两条回风巷道的风压，进而控制采空区的瓦斯浓度。

3 高瓦斯煤矿采掘中通风与安全管理措施

3.1 优化配置足够的矿井通风风量

煤矿瓦斯通风最重要的内容之一是控制矿井的通风风量，根据不同矿井的瓦斯流量进行监测，并根据当前市场的通风风量和各矿井使用的通风机械进行测试，最后将两者进行匹配，看它们是否满足当前煤矿企业的地下开采需求，具体如下：①邀请矿井通风部门参与矿井设计、操作规程和生产工艺的安排，采用现代设计管理理念，实现通风系统的合理布局。②优化采掘和设计后的通风系统，即通过重新检测当前的通风量，维护和管理通风机械，分析当前采掘工作的具体情况，如减少采掘工作量和合理的集中生产模式，从而重新优化矿井瓦斯。此外，主通风机可以安装在地面上，取代原有的局部通风机，重新布置新的通风系统。

3.2 增强高瓦斯开采管理规范化

高瓦斯矿井是瓦斯事故发生最频繁的地方。在安全管理方面，应特别注意优化现场管理。①要加强现场安全管理的规范化，成立专门的安全管理部门，将作业中每一个环节的安全管理责任落实到个人，明确分工，避免推卸责任。同时，要建立健全通风设施的标准化管理制度，加强通风技术的标准化使用，保证开挖通道的空气流通。②煤矿工程现场管理中应避免一些隐患。③现场所有设备、材料和工具在使用前应进行全面检查和调试。只有满足生产和开采要求，才能投入使用。最后，需要清理现场，为煤矿开采提供良好的环境。在这种环境下，不仅可以避免瓦斯事故的发生，而且可以使员工在标准环境下提高工作效率，以确保高瓦斯煤矿得以安全开采。

3.3 加强生产中瓦斯隐患检测

在以往的高瓦斯煤矿开采事故中，人为因素占有较大比例。施工人员的作业水平直接影响煤矿作业的安全。因此，在高瓦斯矿井的开采中，施工人员的技术水平应符合岗位技术要求，高度重视采煤过程的安全，提高安全意识。在煤矿开采过程中，施工人员应分析工作环境的实际情况，规范作业流程，落实煤矿开采中的各项安全措施[12-13]。应安排工程监督人员对施工人员的施工行为是否按标准流程和管理规范执行进行监督。严禁违章、不按操作规程操作，消除危险源。同时，需在作业区的巷道内安装监测探头，以实时监测巷道内的实际情况。应采用轮班制。每班应安排专业技术人员对作业区域内的气体进行全面检查，并掌握作业区域外的气体情况。只有确保作业区内外瓦斯正常后，才能安排采矿人员进入矿区作业。此外，在发现机械设备、气体浓度和温度等指标达到或临近安全警戒线时，应立即向上级报告，予以解决，以及时防范安全隐患。同时，在气体含量检测的基础上，要加强生产人员的安全。例如，管理者应通过宣传向员工群体传达煤矿安全开采的重要性，并提高他们的安全意识。或煤矿企业定期组织相关人员参加培训教育，不仅可以增强工程技术人员的专业技能，还可以提高他们的安全意识，充分掌握应急处理、自我预防和自救的知识和技能，确保他们在使用机械设备的过程中能够正常工作。

3.4 强化通风技术与安全管理

（1）均压通风技术：在高瓦斯矿井的开采过程中，均压通风技术的应用必须严格控制操作过程，以保证最佳的通风效果。首先，虽然均压通风技术的应用原理比其他通风技术简单，但通道两端的通风压力必须保持绝对相等，以确保高瓦斯煤矿的开采安全。如果通道两端的通风压力不同，瓦斯就会趁机进入矿井，污染整个矿井环境，降低矿井作业安全[13]。其次，虽然风机受压力控制，可能存在各种运行故障，但主风机可以在不受影响的情况下继续完成通风任务，从而有效控制矿井瓦斯浓度积聚，使瓦斯浓度长期保持在相对安全的范围内。最后，如果要实施风阻措施，必须充分考虑均衡器的响应，即根据均衡器在风阻措施下的实际响应，确定是否快速打开回风管的调节门，以避免瓦斯进入工作层，影响采煤的顺利进行。需要注意的是，在应用均压通风技术时，员工还需要制定系统完善的管理措施[14]。如果需要采取措施停止空气，工作人员应在第一时间打开风道的调节门，以免瓦斯进入巷道，增加矿井瓦斯浓度，造成严重瓦斯爆炸事故。此外，工作人员还需要更加注意进风巷道的风门，使其始终处于关闭状态。只有这样，风管出口才能与矿井保持一定距离，防止自燃的发生。

（2）B 型通风技术：应重视矿井瓦斯涌出，避免各种煤矿灾害事故的发生。在回风斜槽处，排气道的气压和气体排放可以保持在相对稳定的状态。如果从工作层到排气方向的排气量发生较大变化，则控制气体浓度将更加困难[15]。要解决这一问题，必须保证矿井通风装置中的排水巷道处于前方状态。此外，工作人员还需要高度重视瓦斯的理化性质，明确其理化性质的异同，从而有效控制矿井瓦斯浓度。同时，为了有效控制气体浓度，也可以在当地安装风机。

在所讨论的几种通风技术中，B 型通风设备的性能最好，可以大大提高工作效率，确保采矿工作的安全。但在实际选择中，仍需根据采矿作业的实际情况对模型进行优化。高瓦斯矿井开采过程中发生瓦斯爆炸事故的原因主要与瓦斯体积分数高有关。通常，当气体体积分数达到5%～16%时，会发生自燃。因此，必须控制瓦斯体积分数，采用通风技术和加强通风管理是降低瓦斯体积分数的有效措施。在实际采矿工作中，需要根据矿区的瓦斯涌出量和送风距离来优化通风设备的类型。适当的通风设备能及时排除气体，避免气体体积分数过高引起爆炸。

3.5 通风设备网格化管理，加快智能化系统建设

目前，较多的矿采企业在作业矿井中普遍缺乏甲烷传感器等监测机械系统，只有在气体浓度超标后才会发出报警，因此需要优化通风管网和智能系统的建设，具体如下：①矿采企业应对通风技术与管理技术积极研发、创新，积极开展瓦斯监测系统的技术研发，并结合“互联网+”技术，实现对矿井作业现场内全天候有害气体监测。②利用大数据技术和云计算技术，对气体监测采集的各种数据和图片进行汇总分析，实现全过程监测，提前进行预防性监测，形成应急预案。③采用智能监控系统。当通风出现问题时，应启动应急预案，及时停止损失，避免发生更大事故。

4 结语

加强矿采企业安全与通风技术的管理，是保证高瓦斯采煤工程安全生产、提高良好经济效益的关键，因其在高瓦斯采煤环境的特殊性，当瓦斯浓度超过警戒线时，会导致安全事故，后果也很严重。为确保矿山工人的安全和工程的正常运行，必须重视高瓦斯开采工程中的通风技术问题，实施科学的通风技术管理对策，加大资金投入，引进先进技术和设备，从而促进高瓦斯矿井的顺利运行，确保高瓦斯技术开采的顺利进行，最终使我国煤矿行业走上安全、健康、稳定的发展道路。