劉培強(qiáng)

(重慶永榮茶園煤建有限公司,重慶 402460)

煤礦瓦斯治理過程控制方法研究

劉培強(qiáng)

(重慶永榮茶園煤建有限公司,重慶 402460)

煤層氣開發(fā)是瓦斯治理的有效手段之一。文章分析了中國煤層氣開發(fā)的特殊性,并在此基礎(chǔ)上,提出了瓦斯治理與控制的有效技術(shù)措施。

煤層開發(fā) 煤礦瓦斯治理 跟蹤控制 節(jié)點(diǎn)控制

瓦斯災(zāi)害是煤礦井工礦的主要災(zāi)害，今年來，經(jīng)過治理，瓦斯災(zāi)害得到了有效控制，但形勢依然嚴(yán)峻，其仍然是煤礦安全生產(chǎn)的大敵。治理瓦斯災(zāi)害，防范瓦斯事故，始終是煤礦安全和全國安全生產(chǎn)工作的重中之重。依靠傳統(tǒng)的加大通風(fēng)量、優(yōu)化巷道布置體系的方法， 不能從根本上解決瓦斯災(zāi)害問題。怎樣才能夠經(jīng)濟(jì)有效的治理瓦斯災(zāi)害，成為煤礦工作者的一個(gè)重要課題。

1 煤礦瓦斯治理過程中控制方面出現(xiàn)的問題

盡管各種新能源的開發(fā)和利用日漸成熟，但是煤炭資源在我國的能源架構(gòu)中仍然處于主體位置。盡管我國的煤炭資源位列世界第三，但我國負(fù)載的地形地貌給煤炭的開采帶來了不少的難度。相當(dāng)數(shù)量的煤礦地質(zhì)松軟，不夠穩(wěn)定，易發(fā)生地形災(zāi)害。一些煤體甚至產(chǎn)生了的大范圍的破碎現(xiàn)象，加上煤層的透氣性差。這些都給瓦斯治理的過程控制帶來了不小的挑戰(zhàn)。直接抽采瓦斯的效果往往不盡如人意，易留下安全隱患。尤其是某些埋藏較深的煤礦，需要建構(gòu)很深的開采礦井，瓦斯治理更加困難。瓦斯壓力、應(yīng)力和含量隨著開采深度的增加而增加，且具有相對更低的滲透性。僅僅采用普通的瓦斯抽采處理，效果差，抽采率不高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到煤礦安全生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)要求。這也是煤礦出現(xiàn)瓦斯災(zāi)害的重要原因。另外，井下煤礦的開采與瓦斯的抽取工序必須保持一致。既要保證煤礦開采的工作效率，又要保證瓦斯抽采的效果，二者相互協(xié)調(diào)，做到煤礦生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全的和諧統(tǒng)一。受到煤礦生產(chǎn)技術(shù)手段和瓦斯治理控制方法的限制，煤礦開采和瓦斯抽采不夠協(xié)調(diào)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，這也是許多瓦斯事故的重要誘因。

2 煤礦瓦斯治理過程的實(shí)踐控制方法

2.1 跟蹤控制方法

瓦斯治理過程系統(tǒng)包括若干過程環(huán)節(jié)和若干節(jié)點(diǎn)，跟蹤控制的過程可分為施工參數(shù)跟蹤控制、瓦斯抽采和排放參數(shù)跟蹤控制、采掘工作面跟蹤控制3類。穿層鉆孔結(jié)合順層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯技術(shù)所需要的跟蹤控制過程依次包括如下6個(gè)方面：1)穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯工程施工過程。需要跟蹤控制底板巖巷、鉆場和穿層鉆孔的施工參數(shù)，與設(shè)計(jì)參數(shù)比較，確保施工狀態(tài)穩(wěn)定，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)預(yù)警。2)穿層鉆孔抽采煤巷條帶瓦斯過程。需要跟蹤控制瓦斯抽采和排放參數(shù)，維持其穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常波動(dòng)時(shí)進(jìn)行預(yù)警。3)煤巷掘進(jìn)過程。需要跟蹤瓦斯抽采和排放參數(shù)，以及煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測或效果檢驗(yàn)指標(biāo)參數(shù)，維持其穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常波動(dòng)時(shí)進(jìn)行預(yù)警。4)順層鉆孔施工過程。需要跟蹤順層鉆孔的施工參數(shù)，與設(shè)計(jì)參數(shù)比較，確保施工狀態(tài)穩(wěn)定，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)預(yù)警。5)順層鉆孔抽采回采區(qū)域瓦斯過程。同穿層鉆孔抽采煤巷條帶瓦斯過程。6)工作面回采過程。需要跟蹤瓦斯抽采和排放參數(shù)，以及回采工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測或效果檢驗(yàn)指標(biāo)參數(shù)，維持其穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常波動(dòng)時(shí)進(jìn)行預(yù)警。

2.2 節(jié)點(diǎn)控制方法

節(jié)點(diǎn)在過程系統(tǒng)中是一個(gè)時(shí)間點(diǎn)概念，同時(shí)也是一個(gè)里程碑事件，它連接著若干過程環(huán)節(jié)，是它們之間過渡的紐帶。通過對節(jié)點(diǎn)的控制，人們可以將過程系統(tǒng)的總目標(biāo)分解并分配到具體的過程環(huán)節(jié)上，實(shí)現(xiàn)對每一個(gè)過程的階段性評價(jià)，進(jìn)而達(dá)到過程系統(tǒng)的總目標(biāo)。一個(gè)較大的工程過程系統(tǒng)通常包含很多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)控制都分析和評價(jià)上一過程環(huán)節(jié)是否達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，只有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)才能通過，否則必須補(bǔ)充一定的措施，直至通過。節(jié)點(diǎn)控制的內(nèi)容和控制方法十分廣泛，過程系統(tǒng)不同或過程系統(tǒng)的控制目標(biāo)不同時(shí)，它們都不相同。煤礦瓦斯治理過程系統(tǒng)控制的最終目標(biāo)是消除煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，避免瓦斯災(zāi)害的發(fā)生，其控制內(nèi)容主要包括區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測、瓦斯治理工程涉及方案審核、瓦斯治理工程施工質(zhì)量驗(yàn)收、區(qū)域瓦斯治理效果檢驗(yàn)和安全采掘條件審核。煤礦瓦斯治理過程中，節(jié)點(diǎn)包括五種類型：(1)區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測；(2)瓦斯治理工程設(shè)計(jì)方案審核；(3)瓦斯治理工程的施工質(zhì)量驗(yàn)收；(4)區(qū)域瓦斯治理措施的效果檢驗(yàn)；(5)安全采掘條件審核。

在瓦斯治理過程系統(tǒng)中，五種類型的節(jié)點(diǎn)按如上順序依次進(jìn)行，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)控制都是對其前一個(gè)過程環(huán)節(jié)的階段性評價(jià)。其中，瓦斯治理工程的施工質(zhì)量驗(yàn)收節(jié)點(diǎn)由于施工時(shí)間跨度長，一般不在所有工程施工完畢后再進(jìn)行，例如，底板巖巷穿層鉆孔的質(zhì)量驗(yàn)收可以在每一個(gè)鉆場的鉆孔施工完畢后進(jìn)行，同時(shí)不影響其它鉆場和鉆孔的施工作業(yè)；其余四類節(jié)點(diǎn)則再上一個(gè)過程環(huán)節(jié)結(jié)束后進(jìn)行，其節(jié)點(diǎn)控制的結(jié)論直接決定是否能繼續(xù)下一個(gè)過程環(huán)節(jié)。從這一點(diǎn)來看，節(jié)點(diǎn)又可以分為如下兩種：(1)非關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：該節(jié)點(diǎn)控制的結(jié)論不影響過程的繼續(xù)運(yùn)行；(2)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：該節(jié)點(diǎn)控制的結(jié)論直接決定過程能否繼續(xù)運(yùn)行。

因此，瓦斯治理工程的施工質(zhì)量驗(yàn)收節(jié)點(diǎn)為非關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測節(jié)點(diǎn)、瓦斯治理工程設(shè)計(jì)方案審核節(jié)點(diǎn)、區(qū)域瓦斯治理的效果檢驗(yàn)節(jié)點(diǎn)和安全采掘條件審核節(jié)點(diǎn)為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。需要說明的是，無論非關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)還是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，都是瓦斯治理過程所必須經(jīng)歷的，不能因非關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)不影響過程繼續(xù)進(jìn)行省略，它的嚴(yán)格控制同樣是消除瓦斯事故隱患的必要手段。

3 結(jié)語

煤礦瓦斯治理必須堅(jiān)持區(qū)域防突措施先行、局部防突措施補(bǔ)充的原則。為進(jìn)一步提高煤礦瓦斯治理水平，加強(qiáng)煤礦瓦斯治理的過程管理，本文在區(qū)域防突措施的基礎(chǔ)上，結(jié)合瓦斯治理過程控制理論，以煤礦瓦斯治理過程智能化支撐系統(tǒng)為手段，通過對瓦斯治理過程的跟蹤控制與節(jié)點(diǎn)控制，確保瓦斯治理過程規(guī)范、質(zhì)量合格、措施有效、管理到位，以消除煤層的突出危險(xiǎn)性及安全生產(chǎn)隱患，最終實(shí)現(xiàn)瓦斯治理過程的規(guī)范化和程序化。

[1]程遠(yuǎn)平,付建華,俞啟香.中國煤礦瓦斯抽采技術(shù)的發(fā)展[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào),2009(02).

[2]國家煤礦安全監(jiān)察局[編].煤礦瓦斯治理經(jīng)驗(yàn)五十條[M].煤炭工業(yè)出版社,2005.

[3]國家安全監(jiān)管總局國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于加強(qiáng)煤礦瓦斯先抽后采工作的指導(dǎo)意見[J].安全與健康,2007(21).

劉培強(qiáng),男,1984年11月24日,籍貫和民族：重慶榮昌,漢,所在科室：通防科,學(xué)歷：大學(xué)本科,重慶大學(xué)采礦工程,研究方向：通風(fēng)瓦斯、防突、薄煤層開采、綜采在薄煤層采煤工作面的應(yīng)用等,職稱：助理工程師。