瓦斯控制系统范文

瓦斯控制系统范文（精选12篇）

瓦斯控制系统 第1篇

据统计, 2013 年1 - 11 月全国共发生40 起煤矿事故, 造成310 人死亡; 其中瓦斯突出8 起, 死亡82 人, 占总死亡人数的26. 5% ; 瓦斯爆炸、窒息等11 起, 死亡132 人, 占52. 58% ; 瓦斯类事故死亡人数合计占69. 03%[1]。瓦斯赋存规律认识不清, 是导致瓦斯灾害频发的根本原因。因此, 搞清瓦斯赋存规律是从根源上寻找打开瓦斯治理铁门的钥匙[2]。

张子敏提出了瓦斯赋存地质构造逐级控制理论, 在研究中国煤矿瓦斯地质规律的基础上, 又将中国煤矿瓦斯赋存区域地质构造控制划分为10 种类型、29 个瓦斯分区[3]。徐凤银、朱兴珊、韩军等[4,5,6]结合具体实例分析了构造应力场演化对煤与瓦斯突出的控制作用。舒龙勇、王桂梁、徐学锋等[7,8,9,10]研究了不同构造类型对瓦斯突出的影响。袁崇孚、张玉贵、赵文峰等[11,12,13]分析了构造煤的特征, 认为构造煤对瓦斯突出有控制作用。石庆礼[14]把数理化引入到煤与瓦斯突出危险评估中。学者对辽宁省瓦斯赋存规律研究, 主要集中在个别矿区、矿井瓦斯赋存规律[15,16,17,18], 对全省范围瓦斯赋存规律及瓦斯分带划分未见报道。

2009 年, 国家能源局下发国能煤炭〔2009 〕117号文件, 组织开展全国煤矿瓦斯质图编制工作; 2011年, 下发能煤函〔2011〕41 号文件开展省区和矿区煤矿瓦斯地质图评审[19]。辽宁省煤炭工业管理局组织辽宁工程技术大学、东北大学、大连理工大学和煤炭企业, 共同开展全省煤矿瓦斯地质编图研究。全省煤矿测试了瓦斯含量297 个, 瓦斯压力145 个, 编制了40 对矿井瓦斯地质图、5 个矿区瓦斯地质图及其相应的研究报告。在此基础上, 重新梳理分析了辽宁省煤矿瓦斯赋存地质构造控制规律, 进行瓦斯区带划分, 对辽宁省煤矿瓦斯灾害综合防治和宏观规划具有重要指导作用。

1 辽宁省大地构造位置与区域地质构造

辽宁省位于华北陆块北部, 与古亚洲构造域吉黑、内蒙- 大兴安岭褶皱系接壤部位。辽宁又是中、新生代时期中国东部大陆边缘活动带组成部分, 属太平洋构造域, 两大构造域交接复合, 区域地质构造复杂[20]。辽宁省划分为3 个一级构造单元, 7 个二级构造单元, 8 个三级构造单元, 24 个四级构造单元 ( 图1 和表1) 。

2 辽宁省瓦斯赋存地质构造控制规律分析

中石炭世初, 华北陆块再次下沉, 中石炭统超覆于下伏地层之上, 开始广泛沉积了海陆交替相的石炭- 二叠系含煤地层, 如在南票、红阳和本溪盆地。同时, 华北陆块北缘与西伯利亚板块南缘于晚二叠世完成了全面拼合对接, 使华北陆块北部不断隆起, 海水从华北陆块的东南部逐渐退出, 石炭二叠系的沉积环境也由中、晚石炭世的浅海和滨海环境演变为二叠纪晚期的内陆环境。

印支运动 ( T1- T3) , 华北陆块继续受到西伯利亚板块和扬子古陆的南、北推挤作用, 同时, 太平洋板块开始向欧亚板块俯冲, 表现为大幅度的差异升降, 全区继续抬升, 整个辽东地区不再接受沉积, 有利于石炭二叠纪煤层瓦斯释放; 辽西地区继承早三叠世的凹陷继续接受沉积, 有利于瓦斯保存。中三叠世末, 印支运动 ( 主幕) 十分强烈, 致使中、下三叠统连同古生界、中上元古界一起褶皱变形和同方向的逆冲推覆体, 形成一系列EW向、NE向和NW向断裂褶皱带。在逆冲推覆构造形成过程中, 煤体破坏, 形成构造煤, 同时逆冲推覆构造有利于瓦斯保存。

印支运动后, 辽宁省同中国东部一起进入滨太平洋构造域发展阶段。燕山运动早、中期, 受太平洋板块多次俯冲作用的控制, 区域构造应力场经历挤压- 拉张- 挤压的交替。胶辽隆起及其分支敦化-密山断裂大规模左行平移, 主要为强烈的压扭性活动, 并形成了一系列NNE向、NE向的褶皱和逆冲推覆构造, 控制着早、中侏罗世含煤盆地的构造特征, 如北票和阜新等盆地; 并在石炭- 二叠纪含煤盆地与原来的EW向构造相叠加、形成复合构造, 构造应力集中, 有利于瓦斯突出。燕山期, 经历了四次火山活动, 岩浆侵入煤系地层使煤变质程度增高, 生烃能力增强, 火山碎屑岩沉积有利于瓦斯保存。

喜马拉雅运动时期, 伴随着特提斯洋关闭, 印度板块对欧亚板块强烈碰撞, 与此同时西伯利亚板块作径向挤压, 中国大陆东部向太平洋离散, 滨太平洋陆缘沟、弧、盆体系开始形成, 挤压作用逐步被拉张取代, 拉张裂隙作用有利于瓦斯释放。下辽河地区地幔上涌强烈, 造成了拉张构造应力场。抚顺- 营口、二界沟断裂和威远堡- 盘山断裂带拉开, 形成中央隆起和东、西及大民屯3 个凹陷, 随着拉张作用的进行, 断陷内深陷带发生拉斑玄武岩喷溢。下辽河地区遂进入裂谷发展阶段, 裂谷北延分为两支: 东支进入浑河谷地, 抚顺凹陷裂陷较深, 向北伸延, 循敦化- 密山断裂与三江凹陷相连通; 西支为沈北凹陷, 向北延伸, 循依兰- 伊通断裂抵达吉林、黑龙江。在这些盆地有煤层及油页岩沉积。在抚顺凹陷, 古近纪末喜马拉雅运动发生水平推覆作用, 使侏罗纪、白垩纪乃至太古代地层覆盖于煤系之上, 遂使凹陷封闲。隆起区特别是辽东和辽北隆起区, 此时拉张作用增强, 沿断裂带有大陆碱性玄武岩溢流。抚顺煤田的抚顺群煤层受岩浆热变质作用为长焰煤和气煤, 生烃能力增强, 加上含煤地层厚度大, 800 -1400m, 岩性主要为黑色泥岩和凝灰岩并含多层黑褐色油页岩, 对煤层瓦斯封闭条件极好。这是抚顺煤田成为全国唯一的古近纪煤田发生突出的根本原因。

3 辽宁省煤矿瓦斯赋存分带及特征

辽宁省地处华北陆块北缘, 地质构造复杂, 岩浆活动强烈, 成煤期次多, 瓦斯赋存构造控制复杂, 瓦斯赋存区域地质构造控制有岩浆作用型、造山带挤压拗陷型和低变质煤型。截止2011 年初, 辽宁省共有16 对突出矿井、36 对高瓦斯矿井。

根据辽宁省区域构造特征和瓦斯赋存地质构造控制规律, 全省划分为阜新- 铁岭高突瓦斯带、抚顺- 沈北高突瓦斯带、北票- 南票高突瓦斯带和红阳- 本溪高突瓦斯带, 见图2、表2。

3. 1 阜新- 铁岭高突瓦斯带

位于松辽坳陷的南缘和东南缘, 包括阜新、八道壕、铁法、康平矿区和勿欢池、雷家、昌图等预测区。含煤地层为晚侏罗系阜新组和沙海组, 陆相沉积。煤种有长烟煤和气煤。瓦斯赋存区域地质构造控制类型属于岩浆作用控制型。

该带有3 对突出矿井和19 对高瓦斯矿井。该带最大瓦斯含量24m3/ t, 位于铁法矿区大隆煤矿, 埋深425m; 最大瓦斯压力4. 18MPa, 位于铁法矿区大兴煤矿, 埋深593m; 始突深度528. 8m, 位于阜新矿区艾友煤矿; 最大突出煤岩量为454. 25t/次, 瓦斯22882 m3, 发生在铁法矿区大兴煤矿, 埋深604m。

3. 2 抚顺- 沈北高突瓦斯带

分布于敦化- 密山断裂带的南段, 包括抚顺矿区、沈北矿区。含煤地层为古近纪的抚顺群, 陆相沉积。抚顺矿区煤种为长烟煤和气煤, 沈北矿区为褐煤。瓦斯赋存区域地质构造控制类型分别属于岩浆作用控制型和低变质煤控制型。抚顺矿区的抚顺群沉积后, 新近纪至第四纪沿敦化- 密山断裂带有玄武岩喷发, 煤层受岩浆热变质作用变质为长焰煤和气煤, 生烃能力增强;同时该矿区位于敦化- 密山断裂的次级断裂F1逆掩断层的下盘, 厚达数百米的油页岩、泥岩、泥灰岩和凝灰岩等侏罗纪、白垩纪乃至太古代地层推覆于煤系之上, 在推覆过程中, 破碎煤体, 形成构造煤, 围岩致密有利于瓦斯保存, 为高突矿区。沈北矿区煤系地层中未发现火成岩, 煤种为褐煤, 属低变质煤控制型瓦斯矿区。

该带目前有2 对突出矿井, 全部分布在抚顺矿区。抚顺矿区最大瓦斯含量37. 57m3/ t, 位于老虎台煤矿, 埋深750m; 最大瓦斯压力4. 5MPa, 位于老虎台煤矿, 埋深840m; 始突深度370m, 位于龙凤煤矿 ( 已关闭) ; 最大突出煤岩量为1017t/次, 瓦斯102500 m3, 发生在老虎台煤矿, 埋深880m。

3. 3 北票- 南票高突瓦斯带

位于燕山台褶带辽西台陷内。包括北票矿区、南票矿区及其邻近的一些预测区。含煤地层为石炭-二叠纪的太原组、山西组和早- 中侏罗世的北票组, 后者主要分布于北票矿区, 太原组是海陆交互相沉积, 其余为陆相沉积。北票矿区煤种有气煤和肥煤, 南票为气煤、弱粘煤、贫煤及无烟煤, 以气煤为主。瓦斯赋存区域地质构造控制类型属于造山带推挤控制型, 主要受控于华北陆块北缘隆起带和北缘断裂的影响。主体构造呈NE向、NNE向展布的隆起、断 ( 坳) 盆地和向、背斜与NW向构造复合, 尤其是NE向、NNE向断裂挤压、剪切及燕山后期的岩浆侵入控制着该带的高瓦斯、突出矿井分布。北票矿区煤层瓦斯中重烃含量较高, 从而导致瓦斯内能的增加和放散初速度随重烃浓度的增大而增高, 这可能是北票矿区煤与瓦斯突出频率较高较大的原因之一。

该带目前有6 对突出矿井和7 对高瓦斯矿井。该带最大瓦斯含量26. 37m3/ t, 位于北票冠山煤矿, 埋深711m; 最大瓦斯压力7. 94MPa, 位于北票台吉四井, 埋深898m; 始突深度179m, 位于北票三宝煤矿; 最大突出煤岩量为1894t/次, 发生在北票台吉竖井。

3. 4 红阳- 本溪高突瓦斯带

包括红阳、本溪矿区及邻近预测区。红阳矿区位于下辽河断陷和太子河- 浑江台陷复合部位, 本溪矿区位于太子河- 浑江台陷。含煤地层为石炭-二叠纪的太原组和山西组、早中侏罗世大堡组和长梁子组, 古近纪仅分布在永乐含煤区。瓦斯赋存区域地质构造控制类型属于造山带推挤控制型。红阳矿区主要受NE向展布的林盛堡向斜、上岗子向斜和F42、F43、F44逆断层控制, 处于向斜两翼的林盛煤矿、红菱煤矿和西马煤矿煤层破坏强烈, 构造煤极为发育, 厚度0 - 1. 5m不等, 红菱和西马两矿多次发生煤与瓦斯突出。

该带目前有5 对突出矿井和10 对高瓦斯矿井。该带最大瓦斯含量23. 61m3/ t, 位于红菱煤矿, 埋深693. 3m; 最大瓦斯压力7. 6MPa, 位于红阳三矿, 埋深878m; 始突深度227m, 位于西马煤矿; 最大突出煤岩量为5390t/次, 突出瓦斯420420m3/ 次, 发生在红菱煤矿, 埋深647. 7m。

4 结论

1) 分析了辽宁省区域地质构造演化对瓦斯赋存的控制。印支运动 ( 主幕) , 形成一系列EW向、NE向和NW向断裂褶皱带, 在此过程中, 煤体破坏, 形成构造煤, 有利于瓦斯保存。燕山运动, 形成了一系列NNE向、NE向的褶皱和逆冲推覆构造, 与EW向构造相叠加、形成复合构造, 构造应力集中, 有利于瓦斯突出。同时, 燕山期岩浆侵入煤系地层使煤变质程度增高, 生烃能力增强。喜马拉雅运动时期, 挤压作用逐步被拉张取代, 拉张裂隙作用有利于瓦斯部分释放。

2) 抚顺煤田的抚顺群受晚喜马拉雅期岩浆热变质作用影响, 煤变质为长焰煤和气煤, 生烃能力增加; 同时该煤田位于敦化- 密山断裂的次级断裂F1逆掩断层的下盘, 厚达数百米的油页岩、泥岩、泥灰岩和凝灰岩等地层推覆于煤系之上; 在推覆过程中, 破碎煤体, 形成构造煤, 围岩致密有利于瓦斯保存, 是抚顺煤田成为全国唯一的古近纪煤田发生突出的根本原因。

瓦斯抽采系统编写提纲 第2篇

一、概述

1、矿井抽采系统概况

2、矿井抽采系统测定目的二、测定准备工作

1、测定方法选择

2、仪器准备

3、图纸准备

4、测定时间、组织机构及人员分工

三、测定技术方案与步骤

1、测定路线选择

2、测点布置

3、参数测定

4、数据处理

四、抽采系统测定数据及处理结果

1、分系统测定参数及数据处理

2、数据分析

五、抽采系统测定结果与分析

1、抽采系统测定结果

2、测定结果分析

3、存在问题

煤矿瓦斯治理的通风系统设计 第3篇

【关键词】煤矿 瓦斯治理 通风系统

煤矿瓦斯事故是制约煤炭工业安全发展的突出问题[1-2]，因此研究煤矿瓦斯治理具有重要意义。矿井通风系统、抽采抽放、监测监控、现场管理是影响瓦斯治理的四个关键环节[3]，本文对建立健全、稳定、可靠的矿井通风系统进行了研究。

一、通风设备布置

（一）井下通风设施布置

第一、主要进、回风巷之间的每个联络巷中，必须砌筑永久性风墙；需要使用的联络巷及风井安全出口，必須按设计安设两道连锁的正向风门和两道反向风门。

第二、采空区必须及时封闭。必须随采煤工作面的推进，逐个封闭通至采空区的联通巷道。工作面开采结束后，必须在所有与采区相通的巷道中设置密闭墙，全部封闭采空区。

第三、控制风流的风门、风墙、风桥、风窗等设施必须可靠。不应在倾斜运输巷中设置风门；如果必须设置风门，应安设自动门或设专人管理，并有防止矿车或风门碰撞人员以及矿车碰坏风门的安全措施。

（二）确保风流稳定

为了保证风流稳定，需要在部分通风网路上安设风门、调节风窗和密闭等通风构筑物，并随生产的进度进行及时调节补充，风门间应尽可能设置闭锁装置。确保各用风地点的风量、风速符合《煤矿安全规程》的规定，确保风流稳定。

二、风量计算方法

基于分别计算法计算矿井需风量的公式如下：Q=（∑Q采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ它）×K矿通式中：

Q，矿井所需风量总和，m3/min；ΣQ采，回采工作面需风量之和，m3/min；ΣQ掘，掘进工作面需风量之和，m3/min；ΣQ硐，硐室所需风量之和，m3/min；ΣQ它，其它用风量地点所需风量之和，m3/min。K矿通，矿井通风系数，抽出式K矿通取1.15～1.2。

（一）Q采的计算

Q采的计算方式包括：按采煤工作面的瓦斯涌出量计算；按采煤工作面所需风量计算；按采煤工作面温度计算；按炸药使用量计算；按采煤工作面同时工作最多人数计算五种，然后选取其中一个最大值作为Q采，并通过风速验算公式验证。由于篇幅限制，这里只介绍按采煤工作面温度计算公式，因为其计算结果往往大于其它四种计算结果。按采煤工作面温度计算公式为：Q采=60×Vc×Sc式中：Q采为采煤工作面需要风量，m3/min；Vc为回采工作面适宜风速，m/s；Sc为回采工作面平均有效断面，按最大和最小控顶距有效断面的平均值计算，m2；所选择的Q采值需要满足以下验算公式范围：15×Sc≦Q采≦240×Sc。

（二）Q掘的计算

Q掘的计算方式包括按炸药使用量计算、按掘进工作面同时工作的最多人数计算、按局部风机吸风量计算三种。这里分别按照三种方式计算，并选取其中的最大值。下面一一进行介绍。

A、按炸药使用量计算公式为Q采=25Aj式中：Aj为掘进工作面一次使用最大炸药量，kg。B、按掘进工作面同时工作的最多人数计算为Q掘=4·N掘式中：4为每人每分钟供风标准，m3∕min；N掘为掘进工作面同时工作的最多人数。C、按局部风机吸风量计算的公式为Q掘=Qf×I×kf式中：Qf为掘进面局部通风机额定风量，m3∕min。I为掘进面同时运转的局部通风机台数，台；kf为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数；一般取1.2～1.3。

（三）Q硐的计算

独立通风硐室主要有井下炸药库、采区变电所、充电硐室及一些需要独立通风的机电硐室等。炸药库配风必须保证每小时4次换气量：Q库=4V/60式中Q库为井下炸药库需要风量，m3∕min。V为井下炸药库的体积，m3。B、充电硐室应按其回风流氢气浓度小于0.5%计算风量。C、机电硐室需风量应根据设备降温要求进行配风。D、选取硐室风量，须保证机电硐室温度不超过30℃，其它硐室温度不超过26℃.

（四）Q它的计算

根据经验，按（ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐）的10%计算。矿井负压按下列公式计算：h=Q2/S3 +h局R=α·L·P·/S3 式中：H为全矿井风压，Pa。R为井巷摩擦风阻，NS2/m8；α为摩擦阻力系数，NS2/m4；L为井巷长度，m；P为井巷断面周长，m；S为井巷断面积，m2；h局为局部阻力，按全矿风压的10%计算，Pa。等积孔计算公式如下：A=（1.19×Q）/ H （㎡）式中：A为等积孔，㎡；Q为矿井总风量，㎡/s；H为矿井负压，Pa。

三、通风措施

为了提高通风系统可靠性，本文建议执行以下通风措施：（一）根据通风需要，安设风门、调节风门；（二）同一井巷内安设两道风门时，必须保证两道风门不同时开启，防止造成风流短路；（三）勿在巷道内堆放杂物，保证巷道的有效断面；（四）严格按设计掘进、支护巷道，以保护巷道断面尺寸；（五）加强对各种通风设施和巷道的日常管理。（六）对相邻巷道的掘进时，尽量减少放炮震动，同时注意加强支护，防止岩体（或煤体）松动或破碎，以有效防止漏风；（七）加强对各通风设施的管理，对应密闭的地点应采用构筑物或永久密闭装置密闭，以保证满足通风及其它功能需要；（八）加强各通风设施的日常管理，保证设施满足设计和使用功能的需要。

四、结论

通风系统稳定是瓦斯治理的关键环节，对防止局部瓦斯集聚、对井下各作业地点瓦斯浓度的控制、对采煤、掘进工作面及其它巷道风排瓦斯都具有重要的作用。本文从通风设备布置、风量计算方法、通风措施三个方面对矿井通风进行了研究，所得结果对于煤矿通风系统管理具有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]岩敦.新一代煤矿通风与安全瓦斯监控系统[J]. 中国煤炭. 2005（09）

[2]郭献文，汪延，周立民. 瓦斯爆炸：煤矿矿难头号杀手[J]. 瞭望. 2005（29）

瓦斯控制系统 第4篇

1开发目标

针对目前多尺度瓦斯地质编图和瓦斯灾害危险区预测可视化、动态化和自动化的需求, 在瓦斯地质理论和工作方法的指导下, 进一步研究动态管理及可视化的关键技术, 利用图形处理技术、可视化编程技术、GIS理论与方法, 将地质、采矿和瓦斯监测中的多源数据集成, 开发出集图件漫游、修改与动态管理、数据录入、维护与查询等功能于一体的数字化动态瓦斯地质图编绘系统, 实现图纸编绘的自动化与规范化, 以及瓦斯地质信息、地质规律与瓦斯灾害区域预测结果的可视化, 为解决瓦斯问题、指导安全生产、抢险救灾提供一种科学、快捷、方便的新手段。

2可行性分析

(1) 随着电子技术的迅速发展, 计算机的性能价格比不断提高, 大容量的存储设备以及各种输入输出设备和其他辅助外围设备的日益增加, 为系统的开发提供了坚实的硬件基础。近年来, 大量GIS工具软件的产生及其在各领域的成功应用为新系统的开发提供了软件基础和可以借鉴的实践经验, 同时各种数据库管理系统和高级语言的出现, 为新系统的开发方式提供了很大的灵活性。

(2) 由于采用基于Windows的系统开发思想和事件驱动机制, 界面友好直观, 系统可操作性强, 一般技术人员均可胜任工作。

3开发方式

目前, 地理信息系统的主要开发方式有3种:独立开发、单纯二次开发和组件式二次开发。该系统选择组件式二次开发方式, 采用美国环境系统研究所 (ESRI) 的GIS组件MapObjects2.3在Visual C++平台下进行二次开发, 这种方法既可以充分利用GIS工具软件对空间数据库的管理、分析功能, 又可以利用C++语言具有的高效、方便等编程优点, 不仅能大大提高应用系统的开发效率, 而且使用可视化软件开发工具开发出来的应用程序具有更好的外观效果和更强大的数据库功能。

4数据库设计

数据库是系统的核心内容, 根据瓦斯突出区域预测涉及的数据可以分为2个基本类型:空间数据 (图形数据) 和属性数据。

(1) 空间数据库设计。

空间数据是用来表征地球表面具有一定特征的物体、自然现象及其分布特征的, 除具有一般通用数据库中常见的数字、字符表示的数值和名称的非几何属性数据外, 还必须管理具有空间定位和拓扑关系的地理空间特征。空间数据结构是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述, 它是一种用计算机进行存储管理和各种操作的地学图形的逻辑结构和图形数据格式。

空间数据结构一般可分为两大类:矢量结构和栅格结构, 两结构都可用来描述地理实体的点、线、面3种基本类型, 该系统中空间数据结构采用了矢量结构形式进行存储。矢量数据结构是另一种常见的数据结构, 它将每一个实体的位置用它们在坐标参照系统中的空间坐标定义。其中点实体具有几何确定位置, 由一对平面坐标 (x, y) 来表示;线实体具有一定的走向和长度, 表示线状地物或点之间的地理联系, 其记录方式为一系列 (x, y) 坐标对;而面实体具有确定的范围和形态, 表示空间连续分布的地理景观或作用范围, 它是由1条或多条首尾坐标对相同的封闭弧线所组成, 它的记录方式是顺序地记录自身标识码及其多边形弧线上各折线点的坐标值。在点、线、面等要素之间, 一般存在拓扑关系。

(2) 属性数据库设计。

属性数据库是指与空间位置没有直接关系的、代表特定地理意义的数据, 既可以是独立于专题地图的社会经济统计数据, 也可以是与专题地图相关、表示地物类别数量等级的字符串或数字。此外, 系统量算得到的面积、长度、构造软煤比等数据也作为属性数据管理。属性数据库结构主要有3种:层次数据库结构、网状数据库结构和关系数据库结构, 而关系数据库结构是最重要的数据库结构, 许多数据库管理系统基本上都支持关系数据库结构, 它以数据表的形式组织数据, 便于数据的查询检索与更新。因此, 选择关系数据库结构进行属性数据库设计。

5系统功能

(1) 地图操作基本功能。

地图操作的基本功能包含放大、缩小、平移等功能。

(2) 瓦斯地质图的导航功能。

不同尺度的瓦斯地质图要表达的信息种类、内容和重点都有不同程度的区别, 如果把不同尺度的所有信息集中显示在一张地图上, 势必会造成信息凌乱且相互影响甚至冲突, 可读性与可操作性都较差, 降低信息的可视化表达效果。因此, 需要采用一定的方法分别显示不同尺度的瓦斯地质图。不同尺度的瓦斯地质图虽然要表达的信息有所区别, 但并不是完全不同的, 仍有一定的联系, 因此不能够采用隔离或分散的方法来显示, 而应该根据相互之间的联系建立导航, 使不同尺度的瓦斯地质图有机连接起来, 为用户选择图件与浏览信息提供一个方便、快捷且直观的途径。

(3) 空间查询功能。

图形与属性互查是最常用的查询, 主要有2类查询方式:①按属性信息的要求查询定位空间位置, 称为“属性查图形”。这和一般非空间的关系数据库SQL查询没有区别, 查询到结果后, 再利用图形和属性的对应关系, 进一步在图上用指定的显示方式将结果定位绘出。②根据对象的空间位置查询有关属性信息, 称为“图形查属性”。该查询分2步, 首先借助空间索引, 在地理信息系统数据库中快速检索出被选空间实体, 然后根据空间实体与属性连接关系即可得到所查询空间实体属性列表。

(4) 图形绘制功能。

图形绘制是对新建图层或已存在的图层增加空间要素所必备的功能。MOPV通过“绘图编辑”工具栏实现点状、线状和面状空间要素的绘制以及文字的填加。

(5) 专题地图绘制功能。

专题地图着重反映某一自然和社会经济要求的分布或强调表示这些现象的某一方面的特征。它由地理基础和专题内容两部分构成。地理基础是专题地图的底图, 专题内容是地图表达的主题, 在专题地图上不仅要显示出专题要素的空间分布和相互联系, 而且还要反映出它们的发展变化。因此在专题地图上传输和表达的主要是要素的分布位置、形状、大小;量化信息反映的是要素的数量信息。

(6) 图形叠加分析实现突出区域预测功能。

瓦斯含量等值线、瓦斯压力等值线和构造煤厚度等值线的绘制是实现图形叠加功能的前提, 是多尺度突出区域预测可视化的基础。系统提供了反距离和克里金2种等值线绘制算法, 供用户选择。

(7) 图形类型转换功能的实现。

系统所管理的瓦斯地质信息是基于shapefile格式的, 常用的GIS软件大多可直接打开, 但其他系统则可能需要通过文件类型转换实现间接打开。郑煤集团目前多数煤矿使用龙软公司的系统软件制图, 该系统与MOPV系统所存储的格式不一样, 所以不能够直接挂接, 但可通过“dxf文件”格式实现图形信息的共享。

6结语

瓦斯监测监控系统管理制度 第5篇

K J.CO

M 4

瓦斯监测监控系统管理制度

第一条 矿井必须建立安全监测系统，制定“矿井安全监测装置使用管理实施细则”，建立安全监测机构，配备足够数量的人员负责安全监测

装置的使用管理工作。

第二条 安全监测人员（包括队干部）都必须经过安全监测和通风专业技术的培训，经考核合格取得上岗证后，方可上岗独立工作，安全监测

人员的调动必须征得技术矿长的同意。

第三条 根据煤炭部《矿井通风安全监测装置使用管理规定》的规定，安装各类型传感器，并有一定数量的备品备件，新安装的工作面，如果

瓦斯监测系统不健全，不具备断电功能，不准验收投产。

第四条 凡应安设监测装置的地点，必须在作业规程或安全技术措施中对传感器的安设种类、数量、位置、分站和声光箱，动力开关的安设地

点，控制电缆和电源线的敷设，控制区域作明确规定，并绘制系统图报技术矿长批准。对不具备安设装置的地点，应由通风科提出安全技术措

施，报技术矿长批准。

第五条 应安设装置的采掘工作面及其它作业地点，开工前必须由使用单位根据已批准的作业规程或安全技术措施提出《安装申请单》，分送

通风，机电部门。

第六条 通风部门接到《安装申请单》后，负责监测装置的安装、调试和使用维护工作，使用单位和机电部门负责提供接通井下电缆及控制线，进行连接时，必须有监测人员在场监护。

第七条 装备的设置标准；

1、回采工作面瓦斯传感器的设置应符合下列要求：

（1）回采工作面应在工作面，回风流、专用排瓦斯巷和上隅角各设一个瓦斯传感器。

（2）机尾传感器安设在回风巷距机尾10米内，报警浓度为1%，断电浓度为1.5%，断电范围：工作面及回风巷中全部非本质安全型电器设备电源，复电浓度小于1%。

（3）回风传感器安设在距回风第一贯眼10---15米处，瓦斯报警及断电浓度为1%，断电范围：工作面及回风巷内全部非本质安全型电器设备电

源，复电浓度小于1%。

（4）专用排瓦斯巷传感器安设在回风巷口栅栏以里10---15米处，瓦斯报警浓度为2.5%，断电浓度为3%，断电范围：工作面及回风巷内全部非

本质安全型安全电器设备电源，复电浓度小于2.5%。

（5）工作面上隅角必须安设瓦斯传感器，其报警浓度为1%，断电浓度为1.5%，断电范围：工作面全部非本质安全型电气设备电源。

2、掘进工作面传感器的设置应符合下列要求：

（1）双巷掘进工作面的正副巷口以里10—15米、距煤头5m以内、双巷掘进总回风，各安设一个瓦斯传感器，报警浓度均为1%，断电浓度：煤头

传感器为1.5%，工作面回风流传感器为1%，断电范围：正巷瓦斯超限，切断正付巷内部全部非本质安全型电器设备电源，复电点小于1%。

（2）单巷掘进工作面应在距煤头5米以内，巷道口以里10—15m处，各安设一个瓦斯传感器，瓦斯报警浓度1%，断电浓度：煤头传感器为1.5%，工作面回风传感器为1%，断电范围为工作面内全部非本质安全型电器设备电源。

（3）采掘工作面串联通风时，除按正常安设瓦斯传感器外，还需在串入回采工作面的进风巷中再增设一个传感器，位于距回采面煤壁3—5m范

围，报警断电浓度均为0.5%，断电范围：回采工作面及其回风巷中全部非本质安全型电器设备电源，复电点小于0.5%。

（4）掘进工作面使用串联通风时，在所串入的局扇入风前3—5m范围内，再安设一个瓦斯传感器，报警断电均为0.5%，断电范围：被串入的掘

进工作面及其回风流全部非本质安全型电器设备电源，复电小于0.5%。

（5）在大巷开口或某一采区口确需要串联通风时，必须在被串入的风流中安设瓦斯传感器，一旦瓦斯超限，能切断被串入区内的全部非本质安

全型电器设备电源，报警断电点均为0.5%。

3、回风井、回风巷独立供电运行的设备（包括水泵、绞车等）应安设瓦斯传感器，当瓦斯达到1%时，自动切断该地点一切非本质安全型电器设

备电源。

4、井下各装煤点、煤仓上方应安设断电瓦斯传感器。

5、地面抽入泵站机房内，应安设瓦斯传感器，当空气中瓦斯浓度超过05%时，发出报警。

6、瓦斯传感器应垂直悬挂距顶板不得大于300mm，距巷道煤壁不小于200mm，要避开淋头水，顶板条件不好的地点，能够正确反映所测地点的瓦

斯浓度。

7、凡应安设监测设备的采掘工作面和其它作业地点，开工前必须由采掘队根据《作业规程》提出《安装申请单》，分送通风、机电部门安装，否则，不许开采作业。

第八条 掘进、回采工作面，都必须实现风电、瓦斯电闭锁。

第九条 装置必须按产品说明书的要求，入井前通过48小时通电运行，调试合格方可下井安装，严禁不合格的仪器下井使用。

第十条 与装置关联的电器设备电缆线均由该地区机电工负责，改线或移设备时，必须提前与通风科联系，与监测人员现场共同处理。

第十一条 增加井下装置要定期维护调试（每隔7天进行一次巡回检查调试），调试各项技术指标应符合规定，调试时应携带标准气样、空气样、便携式瓦斯检定器三者进行校正。调试完后，必须认真填写调试维护记录。

第十二条 井下装置发生故障时，必须立即进行处理，在井下无法进行处理时，应在8小时内修好，并投入使用，否则必须停产处理。

第十三条 在井下处理故障时，必须严格执行规程规定，严禁擅自甩掉装置不用，如确需暂时停止装置运行时（包括检查、更换与装置关联的电器设备），必须制定安全措施报技术矿长批准。

第十四条 如装置监测与人工监测超出限差时，监测人员应及时进行校对，在此期间任何人不得擅自停运装置，否则必须及时更换。

第十五条 所属巡检员每班至少检查三次所管辖范围内监测装置的工作和完好情况，并将核对仪器指示瓦斯浓度记入瓦斯巡回检查图表。

第十六条 监测装置在井下连续运行六个月以上时，应按计划分批运到井上全部进行检修、清扫、调试、校对。

第十七条 凡与装置无关的电器设备需要停止运行时，必须制定安全措施，经技术矿长批准，在监测人员配合下进行检修工作。

第十八条 使用监测装置断电的工作面、井巷等地点，当瓦斯浓度超过规定而切断电器设备电源后严禁自动复电，只有当瓦斯浓度降到《规程

》规定以下时，方可人工复电。

第十九条 监测中心站必须保持24小时连续运转，认真填写各种记录（包括分站、传感器、运行状况），断电情况，及时打印监测班报表，并

送通风科长，安全矿长，技术矿长，矿长审核。

第二十条 矿井必须建立维修校验室，并配备标准气样、校验台等设备，维修校验必须有记录可查。

第二十一条 监测中心值班人员要认真监视终端机屏显示的各种信息，详细记录系统各部分的运行情况，遇到报警情况后值班员应立即通知通

风科、矿调度室、技术矿长。

第二十二条 监测中心所获取的各种技术资料均需保存2年，对井下事故的记录应长期保存。

第二十三条 建立健全维护使用管理人员责任制，分站、声光箱，电缆等由使用单位的电工负责日常维护，掘进工作面放炮前后传感器移动由

巡检员负责。

第二十四条 采掘队、组不按规定移动传感器、声光箱、电缆或发生解脱，破坏监控装置的，必须坚持先停产后追查的制度，严肃追查处理责

任者。

第二十五条 凡需停运监测装置，必须经技术矿长批准，否则追究停运者的责任。

第二十六条 安全监测应建立报表和台帐：

1、设备仪表台帐

2、监测装置故障登记表

3、校验记录

4、巡检记录

5、值班日志

6、安全监测班报表

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K J.CO

对煤矿井下风电瓦斯闭锁系统的研究 第6篇

【关键词】煤矿井下瓦斯；风电瓦斯闭锁

前言

近年来，瓦斯事故层出不穷，瓦斯使用安全问题已经成为目前社会最关注的问题之一。《煤矿安全规程》和《AQ6201 2006煤矿安全监控系统通用技术要求》中都对煤矿生产过程中的安全使用的瓦斯电闭锁以及风电闭锁有明确的要求，以理论为指导，在此基础上又提出了更深层次的要求。本文就现阶段对瓦斯使用提出的最新要求展开讨论，研究分析瓦斯使用的更广阔的空间。

一、当前煤矿井下风电瓦斯锁闭系统的困境

1、管理方面

瓦斯作为一种新兴的科技手段投入到煤矿生产之中，因为其使用条件高、系统复杂庞大，在安全监控方面有一定的难度。在煤矿中，依据瓦斯使用特点，设定了三种检测方法，第一组织瓦检员定期对瓦斯情况进行检测，这道管理工序决不能缺少；第二安装具有风电闭锁功能的检测设备，如瓦斯断电仪，利用这些装备定点对瓦斯情况进行检测，使用者对检测结果的精准度十分关注，有时甚至忽视装备的风电闭锁功能；第三种方法是检测人员使用便携式甲烷检测仪进行检测，这类检测方法操作便捷，为了掌握正确的数值，要仔细核实检测结果要。由于携带量要求过大，难以达到要求，实现统一管理。实际使用时风电瓦斯闭锁设备的一旦出现故障，如，开关突然断电等，技术实力较弱的检修人员难以对其进行有效维修。而此时恰巧生产压力较大，若短时间不能找出根源，而為人所不了解的风电闭锁装置会被舍弃不用。

2、技术方面

风电瓦斯闭锁设备在安全检测等质量方面还有待于提高，该设备在检测维修时往往会受到瓦斯传感器的影响，因为传感器中催化配件的质量会被使用时的质量性能漂移以及调校等因素损伤。风电瓦斯闭锁设备发出错误指令的另一原因是电力出现故障，该故障由两方面组成，一电压出现大的变化，矿井内部的电气设备频繁使用，导致电压不断变化，此时矿井分站也被波及，检测数据的精确度就会发生错误。如突然出现电压峰值，此时矿井分站没有及时察觉并作出断电的错误指示，进而导致风电闭锁设备也出现检测误差。二电缆出现故障，由于电缆在使用时经常会出现一些故障，进而影响监控系统传感器的精准度，导致风电瓦斯闭锁设备发出错误指令。

二、投入使用的煤矿井下风电瓦斯锁闭系统

1、风电锁闭

1.1实现风电闭锁功能。该功能的投入使用主要有两种方式，一使用连锁接线，二监控系统下的风电瓦斯闭锁。

1.1.1运用联锁式接线。掘进以及运用非本部供风机进行供风的工作点要选用磁力供电开关。使用该开关的接线回路一定要将通风机开关设计成一对一的接入形式，因为磁力开关本身具备联锁控制功能。 有的通风机在运行时起辅助作用的开关接点在关闭状态时，此时控制系统内的总开关无论是开启还是关闭，控制回路若闭合则工作面正常输电，反之则断电。若局部通风机处于休息状态，则其所属的开关开关中起辅助作用的接点将会开启，这时工作面总开关的电流传输回路将自动断开，所以风电闭锁将因停风切断运输电源而得到功能实现。

1.1.2监控系统内部的风电闭锁法。风电闭锁方式中有一种系统方法，开关情况传感器被设置完成后，根据核心站点的断电管理情况，来系统的实现自动断电。其与联锁接线可以互换，这种方法在局部通风机开关以及掘进工作面总开关相距较远的矿井内经常被应用，下面是其具体使用情况：

（1）将监控装置开停状况的传感器安装到局部通风机的电缆位置，将开停信号正常传送到分站入口。这时，局部通风机的运行状态就会显示在地面中心站；（2）将远动开关断电装备设置在分站开出口的位置，以便于管理断电器和工作面总开关的输出以及接入；（3）局部通风机在工作时，每个分站以及远动开关断电设施都会将经常关闭的接点关闭，总开关位于工作面时可进行任何的开停，局部通风机休息时，分站以及断电器的接点要保持全面启开状态，位于工作面处的总开关要关闭。与联锁接线法不同的是，这两种方法巧妙地利用了局部具有关键作用的通风机中具有辅助作用的开关接点。而且监控系统安装的断电器所接入接点在风电闭锁法中也取得大的进展。两个方式在本质和原理以及效果上都没有大的差异。

2、风电瓦斯锁闭系统

矿井瓦斯含量大于标准值时，就会在瓦斯传感器和自动断电装备以及运动开关接入控制开关接点三大装置的作用下实现自动断电。

2.2.1选定瓦斯传感器位置。安装瓦斯传感器时要依据《煤矿安全规程》以及《煤炭矿井通风安全监测装置使用管理规定》来选择具体的位置，因为位置因场地以及环境的不同而各异。瓦斯传感器将对矿井内的瓦斯含量进行检测，并把结果反映到中心站。

2.2.2中心站定义设置。瓦斯传感器的定义是由中心站操作人员依据相关规定进行下定义的，设置断电控制值、复电值以及报警值时，要求数据一定精准，并依此来设定各个分站的继电器，使用点号功能来实现即时断电，以保障各分站之间的控制逻辑关系，进而在刚开始时就能有效进行数据传送。

2.2.3管理井下断电功能。（1）井下断电功能是保障矿井安全的有效手段，而运动开关是实现该功能的必要设施，将断电接点连接到运动开关上，一旦矿井内的瓦斯含量超过标准值或超出各分站的断电限制时，分站内部的断电功能就会生效，电动开关电流传输自动切断，因此此时传输电会失败，等到瓦斯浓度达到标准值后，分站与断电器的输出接点转会变成正常的闭合状态，受控开关才可以开启；（2）在分站内部实时对馈电开关进行操作管理。此方法在全线路断电管理中很适用。具体操作如下：将分站内部电源箱的继电器管理接点（常开模式，660伏）接入馈电开关内部的OK线圈回路。一旦矿井内的瓦斯含量大于标准含量时，分站内部的继电器就会自动发生闭合，切断接点联系，引发馈电开关自动跳闸，实现矿井断电。瓦斯含量小于标准含量时，继电器将自动开启接点连接，馈电开关此时会自动合闸通电。

三、煤矿井下风电瓦斯锁闭系统的运行保障

就风电瓦斯闭锁装置在安全监控管理中存在的问题来说，应该针对性地提出解决办法，具体做法如下

（1）订制合理的管理使用维修制度；（2）对安全监控系统加以改善，尤其注意在采区设计和采掘作业规程的板块中；（3）矿井在投入使用前，要由安检部门负责风电瓦斯闭锁设备的安装以及检测；（4）工作人员在使用装置时应该注意安全使用并对其负有一定的责任，发生故障时，及时联系安全监控部门检查和维修；（5）监控设施和管理系统的情况必须每天报备在案，发现问题及时维修，监控设施的规格要按照相关规定进行定期检查维修；（6）每七天必须用为校准气样和空气气样进行核对工作，并且进行限断电功能的检测，此种做法是为了限制瓦斯传感器的性能漂移。

小结

浅谈煤矿瓦斯安全监测系统 第7篇

1 煤矿瓦斯安全监测系统的作用

建设高产、高效矿井是煤炭工业发展的必然趋势, 建设数字化煤矿瓦斯远程监控系统, 是依靠科技进步治理煤矿瓦斯灾害的重要保证。随着信息化、网络化及自动网络技术的发展, 矿井瓦斯监测监控系统在矿井的生产中发挥出越来越重要的作用, 它也成为煤炭管理部门对矿井实施监督的重要手段。

2 煤矿瓦斯安全监测系统的发展

国外煤矿安全生产监测监控技术的发展开始于上世纪60年代, 至今已有四代产品, 基本上5~10年更新一代。第一代煤矿监控系统采用空分制来传输信息, 第二代产监控系统主要采用频率区分是信道的频分制信号传输方式, 第三代监控系统是以时分制为基础的, 第四代监控系统是以分布式微处理机为基础的。

我国煤矿安全生产监测监控技术发展于20世纪80年代, 先后从英国、德国、法国和美国等国引进了一批安全监控系统, 装备了部分煤矿;在引进的同时结合我国的实际情况, 先后研制出KJ2、KJ4、KJ8等监控系统。进入90年代后, 我国煤炭科学研究总院下属的重庆分院和常州研究所分别研制开发出了KJ90和KJ95监控系统, 已达到了世界先进水平。KJ90和KJ95系统软件均采用Windows操作系统, 且具有网络连接功能。

3 煤矿瓦斯安全监测系统的特点

计算机软硬件技术的迅猛发展和企业自身发展的需要促使国内主要科研单位和生产厂家先后研制出了KJ101、KJF2000、KJ4/KJ2000等监控系统。系统也发展成网络化监测监控以及不同监测监控系统组合在一起的联网监测。

现在的煤矿监测监控系统是由四部分组成的:监控中心站、通信接口装置、井下数据采集分站、各种传感器及执行器。

3.1 监控中心站

监控中心站由监控主机工控服务器 (监控备机工控服务器) 、计算机网络及监控软件、电源、打印机、中心监控大屏幕系统等组成。

监控中心站可以实现以下功能: (1) 监控主机服务器除可以通过大屏幕对井下各分站监测监控外, 还可以实现数据存储、报警、显示、打印。 (2) 井下分站、传感器的数量、类型、参数等都可以在地面进行设置。 (3) 用户可根据实际情况自行设计报表功能, 用户可设定报表内容, 起止时间后自动生成报表。 (4) 可查看实时数据、实时报警数据、实时断电数据和以此生成的实时曲线;还可以查询历史数据、历史报警数据以及生成的历史曲线;此外, 还有历史故障、传感器设置、数据传输设置。

3.2 通信接口

井下瓦斯等信息采用分时多路复用技术传输, 信息的传输就是井下监控分站的信息交换过程。信息传输主要表现为:井下的监控仪接受到地面主机产生信息的信息, 处理后执行反馈任务。

3.3 井下分站

接收来自传感器的信号, 并按预先约定的复用方式传送给传输接口, 同时, 接收来自传输接口的多路复用信号。

分站应具有:①初始化参数设置、自诊断和故障指示;②工作状态指示及与传输接口双向通信;③甲烷、风速、一氧化碳、温度等模拟量采集及显示;④馈电状态、风门开关、风筒开关、烟雾等开关量采集显示;⑤累积量采集及显示;⑥控制风电、瓦斯闭锁等功能。

3.4 传感器

煤矿监测监控系统能否正确反映被测环境和设备参数关键取决于传感器的稳定性和可靠性。当前煤矿最广泛使用的瓦斯传感器是催化燃烧型瓦斯传感器。该类型仪器近年来随着技术的不断完善发展迅猛, 产品种类包括了报警矿灯、便携式瓦斯报警仪和低瓦斯传感器等, 现在煤矿瓦斯检测中占主导地位。

4 存在的问题

计算机硬件采购投入大, 软件投入少, 不少系统的功能实现及可靠性设计都存在着一些缺陷:很多系统不能远程故障诊断和维护, 需要维护人员亲自到矿才能检测故障, 影响了生产。

(1) 通信协议不规范。现有厂家的监控系统大部分都采用自己专用的通信协议, 不同的系统很难相互兼容。造成了设备重复购置, 不能随意进行软硬件升级改造等不良后果。

(2) 井下信息传输设备物理接口协议不规范。井下信息传输物理接口协议不规范, 不同系统传输信息的调制频率和传输信息的收发电压幅值也不相同, 这也严重制约了用户补套和扩充系统的功能。

(3) 传感器质量不过关。矿井瓦斯综合治理和监测煤炭自燃发火等灾害的关键技术装备是与系统配接的CH4和CO传感器。国产安全监测使用的CH4传感器和CO传感器, 其中的敏感元件多年来一直存在使用寿命短、工作稳定性差和调校期频繁的缺点, 矿井瓦斯、一氧化碳的正常检测因此受到制约, 国外同类传感器要明显优于国内。

(4) 传输数据存在误差。井下监测数据传到井上的中心站之后, 通过网络传输到监控中心, 监控中心看到的数据井下监测到的数据存在一定误差, 这是由于采集机制和时间差造成的, 目前不可避免。

5 结语

对煤炭系统的企业来说, 煤矿安全生产监测监控系统是生产管理的重要工具, 各个职能部门管理人员可以随时掌握各个煤矿的生产状况和安全状况, 能够进行综合性动态分析, 并为集团公司高层管理者提供生产决策的数据依据, 达到实现远程信息交流和生产管理的目的, 有力的避免和减少安全事故的发生。因此煤矿安全生产监测监控系统的建设, 对煤炭企业的安全生产、文明生产、科学生产具有重要的意义。

摘要：煤矿瓦斯监测系统在煤矿安全生产中有无可替代的重要作用, 本文从煤矿瓦斯安全监测系统的发展谈起, 简析了煤矿瓦斯安全监测系统的特点和存在不足。

煤矿瓦斯治理过程控制方法探讨 第8篇

1.1 煤矿开采工作面临的地质结构比较复杂

在煤矿开采的过程中, 不可避免地会面临地质结构复杂的环境, 这样不仅给煤矿开采带来了极大的难度, 甚至还会增大煤矿开采过程中瓦斯事故发生的概率。随着煤矿开采过程的不断进行, 煤矿开采的深度也在不断增大, 煤矿开采环境中的瓦斯浓度也不断增大, 这种情况进一步增大了瓦斯事故发生的概率。一旦在煤矿开采的实际过程中发生瓦斯事故, 就会出现巨大的振动而由于煤矿开采工作面临的地质复杂, 进而增大瓦斯治理的难度。

1.2 煤矿瓦斯事故的发生概率随瓦斯压力的增大而增加

在煤矿开采的过程中, 煤矿瓦斯的压力会随着煤矿开采深度的不断加大而增大, 传统的瓦斯治理控制方法已经无法满足现代煤矿开采过程瓦斯控制的需要。目前, 煤矿开采过程中对瓦斯事故的控制依然采用抽样控制的方法, 这种治理控制煤矿瓦斯的方法已经不能满足现代煤矿开采安全性控制的基本要求。

1.3 多种因素对开采技术造成影响

导致影响煤矿瓦斯事故的因素是多方面的, 在开采煤矿的过程中, 很多煤矿开采单位为了节省开采成本, 一般采取的方法是降低煤矿瓦斯控制的力度, 这样反而导致煤矿开采过程中出现卡钻等问题, 进而给煤矿开采工作的进行埋下了巨大的安全隐患。因此, 多种因素对煤矿开采技术的影响也是导致煤矿开采瓦斯事故发生概率增大的一个重要方面。

2 煤矿瓦斯治理过程中控制方法的重要性

随着我国煤矿行业的不断进步, 越来越多的煤矿开采技术被广泛应用于实际的煤矿开采过程之中。但是, 随着人们对清洁能源的要求越来越高, 对煤矿开采技术也提高了更高的要求。然而, 由于制约煤矿瓦斯事故安全性的因素很多, 并且在对煤矿瓦斯治理控制中会出现很多难以预料的问题, 这样就会给煤矿开采单位带来一定的安全隐患。然而, 在煤矿瓦斯治理控制的实际过程中, 一旦增大瓦斯的利用率, 煤矿开采单位就很难将瓦斯事故的发生落实到位, 因而瓦斯安全事故的治理控制是煤矿开采过程中的最大难点。所以, 煤矿瓦斯治理控制方法的研究具有十分重大的价值意义。

3 煤矿瓦斯治理控制过程的有效方法

3.1 加大对煤矿矿井通风管理的力度

由于煤矿开采一般都是在矿井中进行的, 矿井的通风程度会直接影响瓦斯的浓度, 因而只要控制管理好矿井的通风程度, 就会降低矿井中瓦斯的浓度, 进而降低瓦斯事故发生的可能性。在煤矿开采工人进行煤矿的开采前, 首先应该建立完整的通风系统, 从而保障煤矿矿井处于良好的通风状态下。以减少煤矿瓦斯事故发生的概率和提高煤矿开采过程的安全性。

3.2 加大煤矿开采单位对安全的控制力度

煤矿开采单位还应该加大对生产安全治理控制的力度, 不能仅仅关注煤矿开采的成本而忽视了瓦斯事故治理控制的投入。对煤矿开采工作人员来说, 他们应该严格按照相关的瓦斯事故安全控制标准来开展煤矿开采工作, 尤其应该加大先进煤矿开采技术的应用, 从而促进瓦斯事故治理控制方法和安全生产工艺的提高。煤矿开采单位只有重视瓦斯事故安全的控制, 才能进一步降低煤矿瓦斯事故的发生概率。

3.3 对矿井瓦斯事故范围进行全面的治理控制

当煤矿开采过程中发生瓦斯事故时, 为了将煤矿瓦斯事故造成的损失降到最低, 一般需要采取有效措施对瓦斯事故可能波及的范围进行控制。首先, 在开展煤矿开采工作时, 煤矿开采单位可以采取实时监控的方式来控制煤矿瓦斯事故, 并且以煤矿开采的实际情况为依据来对煤矿瓦斯事故进行合理的控制。当然, 为了实现对煤矿瓦斯事故的有效控制, 煤矿开采工作人员应该全面认识到防止瓦斯事故相关的知识, 从而确保煤矿瓦斯事故的发生, 并且有效地控制煤矿瓦斯事故危害的范围;其次, 煤矿开采单位应该加强对煤矿开采人员的培训, 定期对煤矿开采工作人员进行模拟瓦斯事故处理的演练, 从而提高煤矿瓦斯事故的威胁程度。

3.4 尽量控制煤矿瓦斯事故发生后的威胁范围

为了尽量控制煤矿瓦斯事故发生后的威胁范围, 煤矿施工单位应该加大对煤矿开采过程的监督和控制, 并且针对煤矿开采的实际情况做好预防瓦斯事故的控制工作。同时, 煤矿施工单位还应该加强对煤矿开采工作人员的瓦斯安全教育工作, 此外, 为了防止煤矿瓦斯事故发生后的危害进一步扩大, 煤矿施工单位应该及时针对煤矿瓦斯事故的发生情况制定预防措施。一般情况下, 煤矿开采地段还应该在通风口处设置安全防爆门, 并且安装隔爆装置。与此同时, 对于煤矿开采工作人员需要进入矿井进行施工的人员, 还应该随身携带自救器, 从而采取合理且科学的煤矿瓦斯预防措施, 以防止煤矿瓦斯事故的发生及扩大。

3.5 煤矿开采单位防瓦斯设施确定的其他因素

在进行煤矿开采防瓦斯设施的确定过程之中, 要充分考虑到煤矿开采单位周围环境之中的具体条件, 适应环境的变化来满足煤矿开采单位的防瓦斯需求。具体的来说, 煤矿防瓦斯事故设施有处于室外的也有处于室内的, 当室外的温度过高时, 便不应当在室外进行工作。与此同时, 在煤矿防瓦斯设施的使用过程之中, 要充分保证对瓦斯防止设施的管理和维护。

4 结语

煤矿开采单位应该对瓦斯治理控制工作具有全面的认识, 并且不断改进和创新煤矿瓦斯治理控制的方法, 从而保证煤矿开采工作人员的生命安全, 促进煤矿开采单位的长远发展。因此, 现阶段研究煤矿瓦斯治理过程控制方法, 具有非常重大的现实意义。

参考文献

[1]程远平, 等.煤矿瓦斯治理过程控制方法研究[J].瓦斯防治, 2014, 16:15-17.

[2]于志强.浅谈煤矿瓦斯治理过程控制方法[J].技术与市场, 2014, 21 (9) :307-308.

瓦斯突出模型预测控制的应用研究 第9篇

煤矿瓦斯灾害是煤矿首要的恶性事故, 且频繁发生, 破坏性广, 社会影响大。长期以来人们一直以瓦斯检测为主, 无法提前预测预报灾害的发生。如根据采集的瓦斯灾害特征信息, 在瓦斯突出发生之前提前预测瓦斯突出隐患, 提前预报预警, 便能适时、合理地采取防范措施, 预防瓦斯灾害事故的发生, 这将为矿井安全和人生安全提供可靠的保障。由于煤岩瓦斯突出是一种非线性、强干扰的灾害动力现象, 传统的数学算法很难使之达到理想的预测模型和较高的精度, 且建模误差较大, 难以找到瓦斯突出发生和影响瓦斯突出强度的特性因素之间的非线性映射关系。BP人工神经网络具有较强的特征提取和逼近任意复杂非线性映射的能力, 其并行性、自适应性、自学习能力在非线性系统中发挥了很好的建模能力。另外, 由于它对输入和输出数据类型和信息量都没有限制, 输入和输出之间是点点映射, 所以具有较高的模式识别和预测准确率。因此, 本文选择BP人工神经网络模型作为瓦斯突出危险性非线性预测的基本网络模型, 建立了基于神经网络系统辨识的瓦斯突出模型预测控制系统, 并用我国瓦斯突出灾害发生频繁的矿井监测数据对所设计的控制系统进行仿真分析, 结果表明该预测控制方法能够正确辨识瓦斯的突出危险性。

1 神经网络预测控制系统

模型预测控制 (MPC) 是一种以模型为基础的先进控制技术, 采用在线滚动优化二次型性能指标和反馈校正方法, 力求有效减少受控对象由于建模的不精确、参数和结构等动态因素的影响, 从而达到预期控制要求。其系统表现形式包括参考轨迹、滚动优化、预测模型、目标函数和在线校正5个部分[2], 与经典预测控制系统结构类似, 不同之处仅在于神经网络预测控制系统由神经网络预测模型取代了经典的预测模型, 如图1所示。图1中, u (k) 为控制信号, e (k) 为系统输出y (k) 与模型输出yN (k) 之差, e (k+j) 为系统期望值yd (k+j) 与预测输出yp (k+j) 之差。为实现非线性系统的实时控制, 将第p步 (图1中的yp (k+j) ) 的预测值经反馈校正后送非线性优化控制器优化, 求出下一步控制量。在训练学习神经网络预测模型时, 根据e (k) 利用BP算法来训练预测网络的连接权值, 采用误差反向传播学习算法根据e (k+j) 对非线性系统进行滚动优化, 实现对下一步控制量的优化计算。

2 瓦斯突出危险性BP人工神经网络预测模型

预测模型是预测控制的核心部分, 含有充分信息集的模型有利于提高控制系统的鲁棒性等性能。瓦斯突出危险性BP人工神经网络预测模型包括输入层、隐层和输出层3个节点层次, 如图2所示。

该预测模型用于实际瓦斯预测时, 将实例样本集中每个样本的特性指标值作为模型的输入向量、实际瓦斯突出危险类型作为期望输出, 并对网络中所有连接权系数随机地赋以初值后, 模型按照BP算法的信息正向传播和误差反向传播过程完成对所有样本的训练学习。不断修正各不同层次节点之间的连接权重, 使网络能够正确反映输入与输出之间的映射关系, 并获得对应已知实例样本集的确定的模型网络系数。此后根据这一确定的模型便可执行预测过程, 即将待预测样本作为模型的输入来求解其输出。

2.1 瓦斯突出特性指标的输入

由输入层输入的瓦斯突出特性信号或样本信息是经隐层传向输出层的正向传播, 其处理方程为

输入层:

undefined

隐层:

undefined

输出层:

undefined

式中:xi为由影响瓦斯突出各特性指标参数组成的输入样本矢量元素;l为处理层号, 输入层、第一隐层、……、输出层分别对应l=0, 1, …, L;nl为第l层的神经元总数;neti (l) 为第l层第i个神经元输入总和;wij (l) 为第l层第i个神经元与第 (l-1) 层的第j个神经元间的连接权值;aj (l-1) 为第 (l-1) 层的第j个神经元的输出响应;fi为第i个神经元的阈值函数, 不失一般性, 取所有的神经元都具有相同的阈值函数, 以f表示;θi (l) 为第l层的第i个神经元的阈值。

2.2 瓦斯突出预测模型的校正

当瓦斯突出预测模型的网络输出与样本给定期望输出有误差时, 可通过调整权重来减少误差, 调整的过程沿特性指标的输入路径的逆向进行;然后网络重新得到输出, 网络输出值与期望值的偏差又导致新一轮的权值修正, 如此反复多次完成对所有实例样本的训练学习, 直到该预测模型的网络收敛达到指定精度, 并得到满意的权重。各层误差计算公式为

输出层:

undefined

隐层:

undefined

将其代入权值修改的广义δ公式:Δwundefined (l) =αΔwundefined (l) +ηδundefined (l) aundefined (l-1) , 其中0≤α≤1, 便可计算各层的权值修改量和wundefined (l) 。当阈值函数f取为S型函数时, 则有:

undefined

BP人工神经网络学习结束后, 提供的瓦斯突出样本数据集的输入与期望输出间的映射关系就以分布形式存储于网络中的各神经元的连接权值上了[3]。这时就可用BP人工神经网络逼近或估计的映射算子来完成期望的映射:

undefined

式中:x为输入空间A中的元素;y为输出空间B中的元素。

3 滚动优化

记BP人工神经网络对第i个样本的输出与期望输出的平方误差和为undefined;对全部n个学习样本系统的平方误差和为undefined。式中:yij为第i个样本的神经网络输出矢量元素, 1≤j≤nL;undefined因子的加入是为了以后数学处理的方便。为了训练一个BP网络, 需要计算网络加权输入矢量以及网络输出和误差矢量, 然后求得误差平方和E。当所训练矢量的误差平方和小于误差目标, 训练则停止, 否则在输出层计算误差变化, 且采用反向传播学习规则来调整权值, 并重复这些过程[4]。

4 系统仿真

4.1 模型训练

将具有一定数量的有代表性的已知突出预测实例样本作为模型训练样本, 实例样本中的特性指标值形成网络输入, 对应的突出类型作为期望输出, 经信息正向传播和误差反向传播实现网络的训练。取矿井中瓦斯体积分数v、井下湿度h、风速s和井下温度t等4种常见监测参数的测量值[5]作为网络输入, 突出危险等级为该系统的网络期望输出:第一级为无突出, 样本的网络期望输出为{0.9, 0.1};第二级为有突出, 样本的网络期望输出为{0.1, 0.9}。模型中BP人工神经网络采用4 (输入层节点) →9 (隐层节点) →2 (输出层节点) 形式的拓扑结构进行训练学习。Matlab工具箱中已将BP人工神经网络算法中的所有步骤编成了函数, 通过书写调用即可方便地获得结果。通过对样本15 000次迭代学习后, 收敛精度达到0.000 60, 并全部正确识别了这些样本, 从而建立了针对本次模拟实验条件的确定的预测模型, 预测准则包括了所有的网络系数, 其中输入层到隐层的权值以及隐层到输出层的权值如表1所示。

4.2 模型验证

将训练后建立的预测准则用于对第二组待预测样本的预测控制, 结果如图3所示。

从图3可看出, BP人工神经网络的输出与实际数据吻合较好, 其预测输出与实际结果的输出类型一致, 说明BP人工神经网络学习成功, 可以用于煤层瓦斯突出危险性的预测控制。

网络的学习和训练过程实际上就是存储样本所包含的信息, 存储的信息越多, 识别、判断越好。当样本资料较少或代表性较差时, 网络的判断能力就不理想, 本文的训练样本数量较少, 现行突出预测方法可能也会存在一定的预测误差, 而文中都是假设训练样本为真, 这也会给研究结果带来一定误差。虽然待预测样本的网络预测输出与期望输出有一定的误差, 但仍然可正确辨识突出类型, 而且总体预测正确率比较高, 这说明该模型是有效且可行的, 可为区域煤与瓦斯突出预测提供较好的决策支持。

5 结语

瓦斯突出预测的影响因素很多, 由于不同的矿井有不同的特点, 影响因素也会有所不同。本文采用基于BP人工神经网络模型的瓦斯突出预测控制方法来实现对瓦斯灾害的自我诊断, 预防瓦斯灾害的发生, 有效解决了传统的瓦斯突出预测模型在事故预测中误差大、稳定性差的缺陷, 提高了预测精度。但是该方法利用神经网络进行瓦斯突出预测, 网络模型的建立是以大量样本资料为基础的, 因此, 如何选取适当数量的样本数据还有待于进一步探讨。

参考文献

[1]马雷舍夫, 艾鲁尼.煤与瓦斯突出预测方法和防治措施[M].北京:煤炭工业出版社, 2003.

[2]诸静.智能预测控制及其应用[M].杭州:浙江大学出版社, 2002.

[3]李捷, 王伟智, 朱敏琛.基于神经网络的预测控制[J].测控技术, 2005, 24 (3) .

[4]SORENSEN P H, NORGAARD M, RAVN O, et al.I mplementation of Neural Network Based NonlinearPredictive Control[J].Neurocom-puting, 1999, 28 (1) :37-51.

煤与瓦斯突出地质控制机理探讨 第10篇

煤和瓦斯的突出, 本文中简称为“突出”, 它是由于煤层中含瓦斯煤岩体在采掘部位急剧运动后, 从而发生的一种强烈动力过程。突出是一种非常复杂的煤矿自然灾害, 严重的制约着煤矿安全的生产。相关的专家依据研究分析, 对煤与瓦斯突出提出了多种假说, 主要可分为四种观点, 其分别是瓦斯主导作用假说、地压主导作用假说、化学本质作用假说和综合作用假说。这些提出的假说, 只能够对某些突出现象给予解释, 然而想要构建出完整的煤与瓦斯突出认知仍然是学术界以及工业界值得探索的重要命题。

1 将瓦斯突出煤体为核心作为煤与瓦斯突出机理

1.1 构造煤与瓦斯突出的煤体

我国从古代开始, 煤田就经历了不同规模的剪切和挤压作用, 从而导致煤层当中的多个分层可能已经遭受到破坏。煤田在演变的模式下, 我们可以按照煤体在不同变形机制下的破碎程度, 将其煤体结构划分为四类, 即原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤。在此我们将碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤统称为构造煤。我们在大量的测试和突出实例表明, 一般碎裂煤不具突出危险性。由此可见, 诱发煤与瓦斯突出的固体介质更强调受到严重破坏的构造煤, 即碎粒煤和糜棱煤。瓦斯突出煤体是突出煤层中含有高能瓦斯且以强烈韧性破坏为主的构造煤体, 满足煤分层具有突出危险性的介质条件。本文从地质学角度长期从事煤矿瓦斯预测与治理研究, 结合从现场获得的大量事实证据, 深刻认识到:煤与瓦斯突出与地质因素关系密切, 大多数突出都发生在地质构造破坏带, 即强烈挤压、剪切作用形成的瓦斯突出煤体发育区段。

1.2 高能瓦斯和构造煤对突出具有控制作用

当前, 瓦斯突出煤体具有着破坏高能瓦斯和构造煤分层的功能, 其诱发了煤与瓦斯突出的必要条件。在煤层瓦斯中的赋存, 严格的控制了构造煤分层破坏程度和厚度。

当相关专家对煤与瓦斯突出危险区进行研究后, 发现了以下规律:我国为数众多的突出矿区和矿井的分布被深层构造陡变带、深层断裂带、推覆构造带、强变的地质形带控制着。例如:沿华北盆地南缘龙首山-固始深层活动断裂带上分布有靖远、宜洛、平顶山、淮南等高突矿区;豫西强变形带内新密、禹州、登封、临汝、荥巩等矿区。其中豫西的强变形带, 较长时期受到秦岭造山带对华北板块南缘的推挤作用, 并在燕山早、中期叠加NNE向褶皱断裂构造, 先期挤压、剪切, 燕山末期至古近纪表现为拉张断陷, 发生大规模滑动构造。如图1所示。之后形成了豫西“三软”煤层发育区, 煤层厚度变化剧烈, 全层发育构造煤。该区新密煤田长期受SW-NE向推挤作用, 主体为NW-NWW向构造, 其次是NNE-NE向构造, 控制煤与瓦斯突出的主要因素是小断层 (尤其是NW向逆断层) 和滑动构造。

由上述内容可见:以上地带都是区域构造挤压、剪切应力集中带和构造变形最强烈的地方, 它们也应该是煤层瓦斯富集带和严重破坏构造煤发育的部位。

2 对地质构造控制煤与瓦斯突出进行实例分析

2.1 实例概况

某煤田在区域构造上位于两断边缘之间, 先期受到一部分造山带隆起推挤作用, 形成了NW-NWW向展布的主体构造。在中期又受到SE-NW向推挤作用, 在原有NW-NWW向构造基础上叠加了NNE-NE向构造。两个方向的强烈挤压作用使得某煤田构造复杂, 构造煤普遍发育。尤其是NNE-NE向构造发育部位, 构造变形最为强烈, 控制了某煤田的煤与瓦斯突出危险区。

2.2 实例分析

上述的煤田受控于断层之间, 起属于NE向叠加于NW向的复合挤压构造带, 构造煤成层发育, 煤的坚固性系数f值约为0.12、瓦斯放散初速度ΔP值大于30。由于煤田位于某矿区NE向的向斜和逆断层地段, 21岩石下山处于煤田东南端NE向NW的构造转折部位, 地质构造复杂多变, 这些地质因素为煤与瓦斯突出的发生创造了“有利条件”。在2004-10-20, 即煤矿21岩石下山标高-282.4m处, 因揭露一条落差10m左右、倾向SW的逆断层, 下盘煤层距巷顶约5m处发生特大型煤与瓦斯突出引发爆炸事故带, 其突出煤岩量1894t、瓦斯总量25万m3。图2为21岩石下山煤与瓦斯突出位置与逆断层关系剖面图。

运用瓦斯地质理论分析煤与瓦斯突出事故的成因, 认为重要原因有两点:1某矿区在受老第三纪始新世至渐新世的重力滑动构造影响, 煤层进一步遭受剪切破坏, 矿区中的部分煤层全都是严重破坏的构造煤;2因为断层阻隔瓦斯流动, 封闭条件好, 构造应力场以挤压为主, 从而形成了高能瓦斯带。由两者相结合形成的瓦斯突出煤体, 促成本次煤与瓦斯突出事故的发生。

3 部分区域内的瓦斯突出煤体与瓦斯地质

近几年, 国家能源局进行了全新的煤矿瓦斯地质图编制工作, 在编制中, 部分专家编制处理关于全国22省、173个矿区、2792对矿井瓦斯地质图和相应的研究报告, 通过编制的结果揭示了全国22省 (区、市) 及其矿区、矿井瓦斯地质特征。在此, 本文主要结合新疆自治区瓦斯地质特征, 简要的介绍瓦斯突出煤体发育和分布规律。

3.1 新疆自治区瓦斯地质特征

新疆自治区的煤田十分丰富, 2000m以浅煤炭资源占全国总量的42%, 其总量约有1.9万亿, 并且此地赋存着丰富的煤层气资源, 是中国能源发展的重要基地。新疆煤田百分之80%以上为中、下侏罗统煤层, 新生代盖层沉积厚度大, 受剧烈造山运动影响, 煤层变形破坏强烈。尤其是新生代以来青藏高原的快速隆起, 强烈的构造应力作用使得煤层具有突出危险性。新疆煤炭资源大规模开发是全国起步最晚的, 但目前已突现严重的煤与瓦斯突出问题, 在短暂的时间内, 准南、吐哈、塔里木北的3个煤田已发生了6次突出事故, 最小始突深度170m左右。

3.2 瓦斯突出煤体发育和分布规律

在新的煤矿瓦斯地质图中, 相关研究者预测出了1个瓦斯带和8个高突瓦斯带, 它们分别是:柴达木高突瓦斯带、吐哈盆地高突瓦斯带、塔里木南缘高突瓦斯带、伊犁盆地逆冲推覆高突瓦斯带、准西北逆冲推覆叠置高突瓦斯带、准东北逆冲推覆滑脱高突瓦斯带、塔里木北缘高突瓦斯带、准南逆冲推覆高突瓦斯带以及准东隆起瓦斯带。在这其中, 吐哈盆地高突瓦斯带、伊犁盆地逆冲推覆高突瓦斯带、准西北逆冲推覆叠置高突瓦斯带、准东北逆冲推覆滑脱高突瓦斯带、塔里木北缘高突瓦斯带、准南逆冲推覆高突瓦斯带位于天山-兴蒙造山系内, 受挤压、逆冲推覆作用影响, 煤层遭到破坏而形成复杂的瓦斯突出煤体。

在上述内容中, 准南、艾维尔沟、库拜等煤田均分布在天山中段南、北麓高突煤矿区, 其中:准南煤田大黄山煤矿7号井的一次中型突出, 突出煤量373t、瓦斯量46000m3。艾维尔沟煤产地新疆焦煤2130矿井的一次中型突出, 突出煤量879t、瓦斯量26496m3。准噶尔东缘在整体隆升背景下, 形成了EW向准东隆起瓦斯带。塔里木南缘受西昆仑造山带和阿尔金造山带强烈左行走滑的影响, 东段发育走滑冲断构造, 使煤层遭到严重破坏, 形成瓦斯突出煤体, 从而形成塔里木南缘高突瓦斯带。受逆冲、推覆作用影响, 柴达木盆地发育了大量NWW和近EW向逆冲构造, 煤层遭到破坏而形成复杂的瓦斯突出煤体, 从而最终形成了柴达木高突瓦斯带。

4 结语

总而言之, 本文依据了煤与瓦斯突出的综合假说, 分别从高压瓦斯和构造作用、瓦斯地质角度的深入分析构造煤体等因素, 提出了以瓦斯突出煤体为核心的煤与瓦斯突出地质控制机理。同时, 进一步证明了煤层瓦斯含量高是发生突出的基础, 一定厚度的构造煤是发生突出的必要条件。一般在构造应力相对集中地带是突出发生的主要位置, 深层构造陡变带、深层活动断裂带、推覆构造带和强变形带是发生煤与瓦斯突出的敏感地带。只有合理的对煤与瓦斯突出进行解决, 才能够避免或减少危险事故的发生。

摘要：我国地大物博, 各省区都有煤与瓦斯突出的矿井, 其中南方省区比北方省区的煤与瓦斯突出要严重, 其主要表现为突出矿井数和突出次数多, 而且突出强度大。突出的发生具有明显的区域性, 不同矿区、不同煤层, 甚至于是同一矿区同一煤层的不同区域, 其发生突出的可能性以及突出强度的大小都是不一样的。本文依据相关的数据统计, 对煤与瓦斯地质控制中一些突出的实例进行分析, 并相对的结合了新疆自治区煤矿瓦斯地质特征揭示出瓦斯突出的分布规律和煤体发育。

关键词：瓦斯地质,煤与瓦斯突出,地质控制,瓦斯突出煤体

参考文献

[1]王永法, 唐振伟.鹤煤公司六矿瓦斯地质规律分析[J].中州煤炭, 2010 (02) .

[2]张庆华, 宁小亮.汪家寨煤矿煤与瓦斯突出规律及其主控因素分析[J].中国煤炭地质, 2011 (05) .

[3]徐晓帆, 张俭让, 赵媛媛, 李朋宇.超化矿煤与瓦斯突出机理分析[J].陕西煤炭, 2011 (02) .

瓦斯控制系统 第11篇

关键词：煤回风；独立通风；采空区瓦斯

根据五矿生产发展规划，西北翼采区已进入后期开采阶段，随着井下巷道延伸，通风阻力进一步加大，同时由于天花池主扇投入使用后的特殊性，当时为了维持正常生产将煤回风巷作为进风巷使用，以缓解大巷风速超限隐患，但在正常生产期间，由于地面气压骤然变化时经常会导致采区进风瓦斯超限，给井下造成极大的不安全隐患。

为了减少已采区瓦斯对矿井生产的威胁，我矿于2009年3月25日通过调整通风系统将煤回风巷改作独立通风系统，取得了明显效果，保证了矿井的安全生产。

1.煤回风巷调改独立通风系统前西北翼采区通风概况

1.1巷道布置

西北翼采区现布置有510轨道巷、510皮带巷、岩石回风巷、煤回风巷计4条进风大巷，1条岩石回风巷，现采工作面为单翼布置。

1.2西北翼采区通风系统

1.3风量配备

西北翼采区由天花池主扇负担通风任务，西北翼采区总进风7102m3/min，总回风风量为7213m3/min，采区有效风量6296m3/min，采区有效风量率为88.65%。天花池运行1#主扇，角度+24度，通风负压为490mmH2O。

2.西北翼采区生产布局

西北翼采区布置有1个回采工作面（8127工作面），1个备用工作面（8132备用面），4个开掘工作面（8132高抽巷、8134回风巷、扩区皮带巷及510轨道巷）以及通风巷、机电硐室等。

3西北翼调改通风系统方案的必要性

3.1为了提升西北翼采区通风能力

彻底解决通风能力不足与生产能力提升的予盾，我矿于2007年3月启运天花池主扇负担西北翼采区通风，停运桑沟主扇。采区通风系统由中央并列式改为中央边界式通风。

3.2为了解决风速超限安全隐患

天花池主扇投运后由于西北翼采区风量全部通过510轨道巷和皮带巷两条巷道进入，大巷风速超限，违反《煤矿安全规程》中关于大巷风速不超8m/s的规定，同时主运大巷风速超限给大巷行人运输安全造成极大的威胁。

3.3为了解决风速超限，降低采区通风阻力

经请示上级部门并研究后决定将岩石回风巷和煤回风巷作为进风巷使用，以缓解大巷风速超限的隐患。当时采取的措施是在岩石回风巷和煤回风巷与510轨道巷、皮带巷汇合点的下风侧安设瓦斯传感器实施在线监测。在运行期间由于受地面气候条件的影响，已采区瓦斯曾多次大量涌向进风大巷，造成相关地点瓦斯超限断电，特别是在2009年2月11日四点班地面气温迅速回升的情况下井下西北翼采区采空区瓦斯大量涌出，造成8115材料巷以里的进风大巷以及采掘开工作面、配电室均出现瓦斯超限断电，被迫停电撤人。后经矿相关领导研究决定后启运抽放系统后才将西北翼采空区瓦斯降到安全浓度以下。

但五矿开采煤层均为15#煤层，属一级发火煤层，对已采工作面进行抽放势必会造成新鲜风流流入采空区，存在引发采空区自燃发火的危险。根据已采区闭墙涌出瓦斯的量来分析，80%的涌出瓦斯量是从煤回风巷涌出的，故经矿总工程师组织相关人员研究决定将西北翼采区煤回风巷改为独立通风系统，岩石回风巷仍作为进风巷使用来处理西北翼采空区瓦斯溢向进风大巷的隐患。

4.调改风方案的可行性

4.1通过通风阻力和风量分配测算

分析可知，西北翼煤回风巷改作独立回风，而保留岩石回风巷进风后，需要采区总风量7428m3/min，通过阻力测算，西北翼采区阻力将达到514mmH2O。根据天花池主扇性能特性曲线可知，主扇最大通风负压为550mmH2O时风量可达7620m3/min。

故经过分析，只改煤回风巷为独立通风系统后，主扇能够满足生产要求。

4.2经测算，建议主扇角度选用+24度工况运行可满足需要风量。

4.3西北翼采区风量配备表及西北翼采区通风阻力测算表详见附表1、附表2。

5.西北翼煤回风调改通风系统方案

5.1将煤回风巷全部改为独立通风系统

即桑沟南北井进入风流部分进入北翼正副巷后剩余风量一部分经岩石回风巷返入510轨道巷与皮带巷，剩余另一部分风流全部通过煤回风巷回风最后由8128高抽管道巷汇入岩石回风巷。

5.2瓦斯传感器安设地点及断电设置

5.3岩石回风巷已采区瓦斯，一旦出现受气压影响涌向进风大巷，仍然需要临时启用抽放系统，处理已采区瓦斯。

5.4在岩石回风巷未改为独立回风之前，火区观测工每周检查已采区闭墙不少于2次。

5.5西北翼采区煤回风调整为独立回风需施工的通风工程有12道，需拆除的通风设施有3道，具体详见附表三。

说明：

按工效0.5m3/工测算，需要602个工。工期按10天考虑，则需要60人方可在10天之内完工。

调改风顺序：

（1）开放岩石回风巷道内所有风卡（即：拆除8121措施巷风卡与8115回风以里岩石回风巷闭墙），加固8125风桥处岩石回风巷隔绝墙。

（2）调改风前，可提前做的工程：

A、施工火药库外煤回风巷风卡与8130进风风卡、8127高抽管道巷风卡（风卡筐架可提前施工，在调改风当班控制风量）。

B、8113回风风门与8116回风风门、8126回风风门、8128进风横贯风门可提前施工，风门提前试运好备用在现场改风当班关闭进行调整通风系统。

C、8118回风车场闭墙、8126回风通皮带巷闭墙、8126进风材料巷闭墙、8126进风通皮带巷闭墙、8130回风材料巷闭墙。

（3）调改风当班需调整的通风设施：8128管道巷隔绝风门、8130内尾系统巷闭墙以及火药库外煤回风巷风卡与8130进风风卡、8127高抽管道巷风卡。

5.6西北翼采区煤回风调整为独立回风系统应用效果

2009年3月25日西北翼煤回风巷改为独立通风系统，实现了煤回风已采区闭墙瓦斯全部回到采区回风巷，缓解了已采区闭墙瓦斯涌向采区进风大巷的不安全隐患。改风后，天花池主扇增加风量450m3/min，保证了西北翼采区在正常维持生产能力的前提下优化了采区通风系统。

6.效益分析

6.1安全效益

彻底杜绝了通往煤回风巷已采区闭墙的瓦斯涌向进风大巷，确保了全矿安全生产。

6.2经济效益

通过调改煤回风巷通风系统，基本上杜绝了西北翼已采区瓦斯涌向采区进风大巷导致瓦斯超限断电的次数，经测算，一年可多施工330米巷道，可多生产原煤14.4万吨。

6.3社会效益

含瓦斯矿井安全避险六大系统设计 第12篇

1 监测监控系统

凡发生瓦斯超限时, 监控中心值班人员必须立即向调度室值班员汇报, 由矿调度值班员向调度室主任、值班矿领导、安监科、通风副总工程师、总工程师汇报, 并要求发生瓦斯超限地点立即停止生产, 查明瓦斯超限原因, 相关人员严格按照以下程序进行处理:

(1) 当监测系统出现瓦斯超限报警时, 矿调度室值班人员立即命令现场负责人停止工作, 撤出人员, 切断电源, 并向矿值班领导汇报。

(2) 现场负责人接到矿调度室值班人员命令后, 必须立即组织现场人员停止工作, 撤到有电话的安全地点待命, 切断工作区域内的电源, 以上工作完成后, 立即向矿调度室值班人员汇报。

(3) 矿调度室值班人员接到现场负责人执行完命令的汇报后, 再命令现场负责人和瓦斯检查员共同到瓦斯超限现场进行探查确认, 然后, 立即将探查结果向矿调度室值班人员汇报, 调度室值班人员接到汇报后, 立即向矿值班领导进行汇报。

(4) 矿值班领导接到矿调度室值班人员汇报后, 负责及时召集通风副总、通风区值班等相关人员, 根据瓦斯超限地点的瓦斯抽采情况、地质构造、通风状况等, 分析清楚瓦斯超限的原因, 并按有关规定进行处理。

(5) 由于甲烷传感器出现故障或施工单位由于管理原因等发生的甲烷传感器误报警、误动作, 监控信息中心要及时安排监测人员对甲烷传感器进行更换。

(6) 如果超限的瓦斯可能波及其它区域时, 监控中心值班员应手动切断波及区域的工作电源。

2 通信联络系统

当井下人员在工作面附近发现险情时, 知情人员要立即用附近的电话机与调度台联系并汇报队值班室。调度室值班人员要立即使用调度台组呼功能通知人员安全撤离, 遏止险情蔓延, 降低损失。

3 人员定位系统

下井人员必须携带人员定位卡。

当井下人员在工作面附近发现险情时, 知情人员在无法用通讯设备联系到地面时, 应当立即按动发射卡上的急呼按钮, 向调度室发出报警, 调度室值班人员应立即查看井下人员布置图, 及时在图上了解到险情位置以及所有井下人员的区域分布情况, 同时协调指挥井下人员安全撤离, 保护人员生命安全, 遏止险情蔓延, 降低损失。

当事故发生时, 监控中心值班人员立即向救援人员快速统计井下人员数量、准确指出井下人员位置, 争取宝贵的抢险时间。救援人员根据实际情况及时采取相应的救援措施, 提高应急救援工作的效率, 最大限度地减少灾害损失。

4 压风自救系统

(1) 发生灾害事故时, 调度室应立即通知受灾害威胁区域人员撤退, 人员撤退前, 应将分管区域内风管阀门关闭。

(2) 发生突水、顶板跨落等灾害, 受灾人员处于相对封闭的空间, 在没有严重有毒、有害气体的情况下, 使用方法:打开压风自救系统的阀门, 利用压风自救系统提供新鲜的空气。打开阀门的程度要根据现场的空间和人员进行控制, 以不使人感到闷气为准。

(3) 发生瓦斯突出、瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、火灾等事故时, 受灾人员处于相对封闭的空间, 此时有毒有害气体较多情况下, 使用方法:受灾人员要及时打开压风自救系统的阀门, 最大程度的利用压风冲淡有毒有害气体的浓度, 如果人员脱离自救器进行呼吸时, 人员要进入压风自救系统正压扩散的范围进行呼吸。

5 供水施救系统

(1) 发生灾害事故时, 调度室应立即通知受灾害威胁区域人员撤退, 人员撤退前, 应将分管区域内水管阀门关闭。

(2) 发生突水、顶板跨落等灾害时, 受灾人员处于相对封闭的空间, 但在没有严重有毒、有害气体的情况下, 使用方法:打开供水施救系统的阀门, 取用必须的饮用水, 用后及时关闭。

(3) 发生瓦斯突出、瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、火灾等事故时, 受灾人员处于相对封闭的空间, 此时有毒有害气体较多情况下, 使用方法:首先把水引到人员呼吸安全的地点, 取水时要防止有害气体的伤害。

6 紧急避险系统

(1) 发生自然灾害时, 施工人员必须在跟班队长的组织下按照顺序进行撤离;当不能在自救器有效使用时间内及时升井时, 应立即撤离至就近的临时避难硐室辅助运输大巷行车巷内的永久避难硐室进行紧急避险。

(2) 避难原则:撤离优先, 避险就近。

以保持人员在最短时间内进入避难空间为目的。考虑人员分布状况不同, 依据以下原则进行救援:

距离临时避难硐室最近的人员向临时避难硐室内逃生 (主要是巷道沿线、机头及工作面零散作业人员) ;距离永久避难硐室最近的人员向永久避难硐室内逃生, 巷道内将各个避难点做出明确的标示, 距离明确以便及时辨认。

(3) 距离井筒最近的作业人员尽快升井向地面逃生。

为方便避灾人员方便快捷进入避难空间, 在紧急出口处、避灾路线图等都对避难硐室、救生舱位置进行了明显的标注。

摘要：为提高矿山安全生产保障能力, 国家强制要求全国煤矿及非煤矿矿山都必须建立和完善监测监控、通讯联络、人员定位、压风自救、供水施救、紧急避险等安全避险六大系统。六大系统对保障矿山安全生产发挥重大作用, 将为地下矿山安全生产提供良好的条件。本文以某含瓦斯矿井顺槽为基础, 研究设计了安全避险六大系统, 效果良好。

关键词：安全避险,六大系统,含瓦斯矿井

参考文献

[1]许阳.矿井安全避险”六大系统”实施与研究[J].山东煤炭科技, 2012 (3) :220-221.

[2]孙继平.煤矿井下安全避险”六大系统”的作用与配置方案[J].工矿自动化, 2010 (11) :1-4.