煤矿矿井通风与安全监控存在的问题及建议

2022-05-13＊黄源

当代化工研究 2022年8期

＊黄源

（沁和能源集团有限公司候村煤矿山西 048205）

1.煤矿通风安全监测监控系统的运行原理

为保障煤矿通风安全监测监控系统的实际应用效果，就需要重视如下方面的工作：（1）监测主机能够向各分站持续不断地进行通信，在各分站接收到传感器信号之后，就会自动实时信号检测以及变换处理，其中，主要包含开关量、模拟量以及累积量。（2）系统的各分站时刻等待着监测主机的询问，在接收到主机的询问之后，分站接收到的信号就会及时传送到监测主机。（3）对于井下设备的把控，系统监测主机将会分别向分站的巡检信号和控制命令传递，之后再借助分站的运动开关控制井下设备。（4）接收到的实时信号会由系统的监测主机直接对其进行处理和存盘，之后再借助各种外设显示出来，如图1所示为具体流程。

图1 煤矿通风的安全监测监控系统示意图

2.煤矿矿井通风技术的概述以及通风的具体要求

(1)煤矿矿井通风技术概述

矿井通风系统作为确保煤矿安全生产的关键内容，主要是通过向煤矿矿井中输送新鲜空气，使煤矿矿井中的空气呈现出稳定的流通状态。矿井中都会伴随大量的有毒、有害气体出现，一旦操作不当，甚至会威胁到开采人员的生命安全，就会造成毁灭性的事故，同时也会造成煤矿企业的经济损失。为了使煤矿开采工作顺利开展，并且最大限度保障矿井中作业人员的生命安全，就需要使用现代化的科学技术，完善通风系统以及监控系统，比如，使用传感技术、互联网技术以及声光报警系统，以此来尽可能减少煤矿矿井开采风险，提高煤矿矿井开采工作效率[1]。

(2)通风的具体要求

在煤矿矿井通风系统运行的过程中，系统的机位、数量以及风路都有可能影响通风系统的稳定性，一旦稳定性不达标，就很容易引发安全隐患。通风系统的有效运作，会起到稀释井下有害气体的作用，排出井下的部分有害气体，以此来大大降低出现事故的几率，为井下作业创造更加安全的环境。如果出现问题，也能够借助通风系统来起到控制煤矿矿井中风向以及风量的作用，以免事故的进一步恶化。

(3)煤矿通风安全监测监控系统的参数指标

如表1所示为KJ90X型煤矿通风安全监测系统的监控参数指标，其作为控制煤矿矿井通风风速、压力、一氧化碳浓度以及烟雾的主要依据，借助该参数指标制定相应的控制措施，能够降低其它因素对煤矿矿井通风安全可能带来的不利影响，具有提高煤矿矿井安全性的目的。

表1 KJ90X型煤矿通风安全监测控制系统的参数指标

3.矿井通风与安全监控常见问题

（1）安全监控机制不完善。通过对煤矿矿井通风与安全监控工作进行深入调查研究得知，大多数煤矿企业在运行的过程中都存在安全监控机制不完善的问题，从而在很大程度上影响了煤矿矿井的安全生产，同时，还由于受到煤矿矿井工作人员自身专业水平的影响，使得煤矿矿井通风系统无法发挥出应有的性能。此外，在使用煤矿矿井安全监控设备的过程中，也面临着各种故障，这同样也是影响目前煤矿安全生产的一项关键因素。如果在开展煤矿企业生产经营工作的过程中，设备的使用和维护管理没有严格按照标准要求进行，或者在选择设备厂家的时候没有进行调查研究，忽视了设备的质量以及售后服务，就会由于煤矿矿井生产设备的质量和性能无法满足生产要求而导致煤矿企业的安全监督工作无法达到预期目标[2]。

（2）矿井局部通风规范性不足。通风系统设备自身存在的质量缺陷是影响矿井通风系统运行过程中空气流量监测结果不准确的关键。就目前实际情况看来，我国大多数煤矿企业的矿井通风系统设备运行监管工作都存在着通风系统监管制度不完善的问题，从而降低了煤矿井下信息采集工作的精确度。同时，大多数企业在实施设备维护工作的时候，将设备数据信息作为监控工作的重点，对传感器的运行监测状态不够重视，从而引发了井下安全事故。

（3）煤矿矿井安全监控系统功能缺失。在我国煤矿行业中，对矿井安全监控系统的使用相对较晚，尽管煤矿矿井的发展迅速，但是其中仍然存在着功能方面的问题，我国矿井安全监控系统中的常见问题如下：①矿井安全监控系统的资深设计存在疏漏，比如，我国矿井中对KJ86N监测监控系统的安装比较常见，该系统的应用经常会出现死机、系统老化以及数据中断等问题，从而严重影响了对矿井参数的监测和记录。②矿井安全监控系统的设计安装不达标，致使在实际矿井中安全监控系统很难全面监控矿井中的通风情况。③矿井安全监控仪器设备的性能不达标，难以满足矿井安全监控需求[3]。

（4）煤矿矿井安全监控体系不成熟。矿井安全监控体系的不成熟主要体现在以下方面：①安全监控系统的管理相对薄弱，缺乏完善的安全监控管理机制，相关工作人员没有全面掌握安全监控系统，再加上技术性操作生疏，而且缺少相应的维护人员，从而很难及时解决现场中存在的问题。②缺乏完善的安全监控管理机制，不重视安全监控工作，并且对相关数据的记录监测不关注，致使信息数据的准确性比较低。③安全监控系统混乱，致使其无法发挥出自身应有的价值。

4.煤矿瓦斯突出原因的分析

（1）石门开采造成的突出。掘进设备在煤矿开采工作中的应用，主要用来钻探煤层的深度。如果掘进设备的前部为断层带，此时，一旦掘进设备穿过了断裂层，在钻探作业面没有支护措施的前提下，钻探设备的继续使用就会由于掌子面的顶板岩层缺少稳定的支护，最终增加出现塌方事故的几率。主要是因为在没有支护措施的前提下，钻探设备的使用会在很大程度上改变煤层结构应力，此时，煤层中的瓦斯就会集中在应力薄弱的区域，随着钻探作业的持续推进，一旦瓦斯的压力超过了煤层结构所能承受的最大应力，就很容易出现石门瓦斯突出问题。

（2）煤层结构的不同。石门瓦斯事故的出现，通常都会有一定的征兆，如果能够及时发现这些征兆，就能够有效避免瓦斯突出问题的产生，或者可以为选用科学的排除瓦斯突出的措施奠定良好的基础。在开采煤层的过程中，对于一些已经被开采过的浅层煤矿资源，在实际开展深层煤矿开采工作的过程中会在一定程度上影响到瓦斯储存区域。比如，原先具有良好透气性的煤层瓦斯区域，在开采过程中煤层的透气性能将会逐渐降低，最终增加煤层的瓦斯压力，随着煤层中瓦斯压力的不断提升，在其到达一定的临界值的时候，就很容易引发煤和瓦斯突出事故。

（3）地质环境与开采的因素。随着煤层开采深度的逐渐增加，煤层结构质量在深层矿井开采过程中会发生很大的变化，而且深层煤矿在地质演变过程中，出现地质扭曲现象和地质结构断裂现象的可能性比较大。如果在进行深层矿井开采工作的过程中，没有详细勘察深层矿井周边的地质结构，而是盲目地进行开采工作，就会由于支护不到位而造成开采路线不合理，进而引发煤矿开采过程中出现煤与瓦斯事故的几率。

5.煤与瓦斯突出的防治措施研究

（1）加强开采钻孔的预测。实际煤层掘进工作的进行，必须做好未开采区域煤层的钻孔掘进工作，在确保煤层钻孔达到施工要求之后，严格监测瓦斯含量和钻孔质量。在此过程中，不同检测方法的应用得到的数据信息也各不相同。因此，整个钻孔作业的进行，必须严格按照实际煤层的开采情况选用相应的钻孔检测方法。在确保测得的数据和实际预测的瓦斯含量一致的情况下，就可以严格按照事先设定的瓦斯抽离方法开展后续工作。在煤层开采过程中，为确保瓦斯含量检测数据的可靠性和准确性，煤层掘进钻孔作业的进行，通常需要选择三个或者三个以上的钻孔。通过检测瓦斯含量如果发现检测数值和预测数值之间的偏差比较大，或者检测数值不稳定，为了能够最大限度提升钻孔检测数据的精确度，就需要用到增加钻孔的方法，尽可能多地获取一些煤层瓦斯数据信息，以便将其中差别较大的数据值去除，通过选择中间数据求平均值的方式，确保钻孔作业的安全进行。在获取相应的钻探数据之后，为了尽可能避免施工过程中出现瓦斯与煤突出事故，就需要分类整理钻孔数据信息，结合数据信息的波动情况对煤层开采方案的安全性以及可行性进行评估，在此基础之上，得出相应的开采风险指数。基于预测得到的数据信息以及煤层的开采计划制定出煤与瓦斯突出防治控制计划，以便为采煤工作的开采进行提供可靠的保障，这样一来也有利于提升煤矿的开采效率。

（2）进一步创新矿井通风技术方法。良好的矿井通风环境对于减少矿井安全事故的出现意义重大，因此，为了能够从根本上为煤矿开采工作的有序开展创建良好的环境，就需要加大对矿井通风技术的创新力度，以此来为煤矿开采环境提供充足的氧气。同时，还需要运用集体培训的方法来提高井下作业人员的专业水平，使其具备科学合理应用矿井通风技术的能力，这样一来，即便遇到安全隐患，也能够及时采取相应的处理措施，最大限度降低事故带来的不利影响。科学化应急方案的应用，同时还具有规范矿井作业流程的效果，对于提升煤矿开采效率，保障煤矿开采环境的安全性发挥着非常关键的作用。

6.煤矿矿井通风与安全监控策略

(1)加强通风系统管理工作

在煤矿矿井生产系统中，矿井系统作为其中一项重要内容，必须使用科学的通风系统才能为煤矿矿井生产作业的安全稳定落实提供可靠的保障。首先，需要确保通风设备的性能。机械设备作为影响煤矿矿井通风的关键，为了能够提升煤矿开采效率，就需要煤矿企业高度重视设备的性能设计，进而全面保障通风设备的性能，只有这样才能够为提高通风系统的运行效率奠定良好的基础。其次，优化井下作业环境。良好的环境是确保采矿工作安全开展的关键。因此，煤矿企业必须结合矿井的实际情况，优化煤矿矿井工作环境，确保矿井处于良好的通风状态。最后，增加矿井通风系统的科技投入力度。为了能够提高矿井通风系统的安全性能，就需要煤矿企业制定明确的通风系统安全管理目标和控制指标为煤矿矿井井下通风系统的安全稳定运行提供可靠的保障。

(2)增强系统的监测功能

面对煤矿矿井工作环境的不可控性以及复杂性的特点，在矿井通风系统运行的过程中，安全监控作业的开展必须重视系统信息采集工作，提升通风系统对环境参数传感器的抗干扰能力和灵敏度，使其能够满足矿井井下的安全生产需求。

(3)提高监控系统信息能力

充分发挥出煤矿矿井通风与安全监控系统的信息传输能力，可以使工作人员及时掌握煤矿矿井的工作状态。因此，除了要充分利用有线电话系统之外，同时还应该加强对泄漏点无线通讯系统以及以太网系统的应用力度，将后现代化通讯系统的优势充分发挥出来，实现对通风系统设备的全面配置与调试，只有这样才能够起到提高通风系统运行效率的目的。比如，可以将ZigBee系统用在功耗低、距离短、数量流量小以及通信范围小的不同电子设备的数据传输和间歇性数据传输以及典型周期性数据传输中。

比如，在煤矿企业中建立煤矿井下泄露电缆无线通信系统，其中包含基建设备、全连路设备以及用户终端设备等相关的设备。①基站设备。主要是由天线、基站台、电源、天线共用器以及控制终端等组成。②链路设备。主要包含补偿电源、泄漏电缆、接线盒以及功率分配器，在具体设置的时候需要根据覆盖范围和巷道结构进行科学设置。③用户终端。包含手持机等相关设备。煤矿企业已建立泄漏电缆无线通信系统的方法，不仅能够实现井上和井下无线联网的目的，同时还能够在很大程度上提高煤矿井下通风系统的可靠性和安全性。

(4)加强环境预防

企业应该高度重视管理环境的优化工作，通过全面监测矿井工作环境参数，首先，必须明确环境因素，降低事故发生几率。可以通过辅助防尘系统排除引发爆炸因素，建立安全通风环境。设计管理环境方案，基于实际情况，实施管理工作，为创建安全稳定的通风环境奠定良好的基础。其次，预防环境因素，需要控制可能出现在矿井中的易燃易爆物质，以免引发火灾，并且要做好设备的维修养护工作，使其处于良好的运行状态。要对瓦斯浓度进行定期监测，一旦发现超标现象就需要及时进行解决。企业应该不断完善通风监管机制，定期开展演练工作，强化员工的安全理念，提高员工的应急处理能力。除此之外，科学评估通风系统的性能，有效落实维护、升级工作，及时消除安全隐患在萌芽状态。