孟椋焓
河南省洛阳市新安县铁门镇云顶煤业 河南 471800
摘要：随着我国煤炭行业转型升级的发展，对各个环节都有了比较高的要求，特别是当前矿山企业开采深度不断增加，煤炭资源的变质程度也在不断提升，造成矿井瓦斯排放量增加，尤其是通风系统，通风难度不断增加，这些都提出了煤矿企业深部开采的难度。
关键词：煤矿井下；瓦斯治理；通风系统优化
1 煤矿井下瓦斯治理及通风系统优化的原则
一是在保证煤矿企业正常使用的基础上，最大限度地简化煤矿通风系统。在取得最佳通风效果的基础上，要有效地控制经济成本。其次，要先制定井下开采技术方案，再根据开采技术方案制定相应的瓦斯治理方案和通风系统优化方案。第三，所设计的通风系统方案和瓦斯控制方案要最大限度的实用可行，同时要有足够的空间来提高煤矿企业后期的能力。此外，设计的煤矿通风系统的通风能力应与煤矿的实际通风能力相匹配，更有必要满足相关法律法规的要求。在通风系统优化过程中，要为井下提供充足的新风，既要为井下安全生产提供充分的保障，又必须保证井下作业人员的正常运行需要。通风系统和气体控制方案应达到稳定的效果，并具有较强的抗风和抗灾能力。通风系统的风量应便于控制，使井下工作人员在事故发生后能够快速安全的逃出井内。
2 当前煤矿井下瓦斯治理与通风面临的主要难点
从当前煤矿瓦斯与通风工作开展实际来看，整体工作实效还需要提升，特别是当前煤矿井下开采面临的环境已经出现了较大的变化，需要采取针对性的策略进行调整与完善，但是从当前煤矿企业开展的通风系统优化与瓦斯治理情况来看，各种类型的突出问题仍旧存在，过多的传统模式仍旧存在，给煤矿瓦斯治理实效和通风工作质量的提升带来较大的负面影响。
3 煤矿通风系统的优化方案
3.1 应用新型瓦斯传感器
煤矿通风系统优化过程中，若想要充分发挥通风系统的作用，减少瓦斯带来的安全事故，应对矿井内的瓦斯浓度、含量进行准确检测。瓦斯传感器是煤矿常用的一种矿井瓦斯检测设备，为保障煤矿井下生产作业的安全性，必须配置检测精度较高的瓦斯传感器。我国煤矿现阶段比较常用的瓦斯传感器主要包括两种：一种是热导式传感器，这种传感器主要是根据瓦斯、正常气体导热级别的差异，来对矿井中的瓦斯含量进行检测，其主要优势是结构简单，但实际应用热导式传感器的时候，容易受到井下环境中风量、湿度等因素的干扰，稳定性较差，且使用寿命较短；另一种是热效式传感器，这种传感器主要是应用化学试剂，来使可燃气体自燃，受到燃烧作用的影响，电阻温度出现了变化，以此来判断瓦斯含量。其主要优势是成本较低，但实际应用热效式传感器的时候，受到井下恶劣环境的影响容易出现误报的情况，且功率消耗较大，传统可燃气体也容易受到硫元素的影响。为实现对煤矿井下瓦斯浓度及含量的准确检测，可采用热效式瓦斯传感器这种新型传感器。热效式传感器主要由含有可燃性敏感材料的线圈、检测电极两部分组成，二氧化锡是热效式传感器的常用可燃性敏感材料，功效较低、响应速度较快、稳定性较好，且使用寿命较长，瓦斯检测准确性也比较好，且成本也比较低。
3.2 通风系统优化
我国煤矿现阶段常用的通风系统，主要是采取风机定功率运行模式，这种运行模式的调节灵活性较差，无法适应当前井下通风环境多变的实际情况，且通风电量消耗较大。鉴于此，应对通风系统进行优化。如，可以采用变频通风控制系统（结构示意图如图1），其是煤矿通风系统与FX-PLC技术、变频控制器相结合的产物。
图1变频通风控制系统结构示意图
如图1所示，变频通风控制系统主要由FX-PLC控制中心、CC-LINK数据总线系统、变频控制器等组合而成。该系统采取的是闭环调节反馈的工作模式，可根据监测到的瓦斯浓度变化情况，灵活调节变频控制器的输出信号，从而能够对通风系统的运行状态进行灵活调整，以满足不同工况条件下的通风需求，可以切实保障井下安全作业。与此同时，该系统在出风口位置设置了风压传感器、风量传感器，从而可以对通风系统的通风状态进行灵活调节，一旦发现通风异常，便可以迅速报警，并启动备用风机，有利于保障井下作业安全。
变频通风控制系统采取的是双闭环控制模式，其中一个闭环项为通风机的风压、风量，另一个闭环项是煤矿井下瓦斯浓度。两个闭环项分别对应两个采用串联方式连接的控制调节器，做到了分开反馈。采取双闭环控制模式的变频通风控制系统，可以将检测到的井下瓦斯浓度当作风量调节器的输入信号，并可以将风量调节器的输出信号当作风量反馈调节系统的控制参数，从而实现两种反馈调节模式之间的优化配合，使通风系统可以灵活地进行调节控制。与此同时，变频通风控制系统也实现了双闭环反馈调节控制，通风机风量的闭环为内环反馈系统，可快速调整通风系统的运行状态，遭遇紧急情况的时候，还可以快速提升通风机的风量，从而有效控制突发性瓦斯突出事故的发生，有利于提高通风系统的可靠性，充分发挥通风系统的作用，保障煤矿生产安全。瓦斯浓度变化量的闭环是外环调节系统，其能够有效提升通风系统对瓦斯浓度的反应灵敏度。
3.3 采用钻孔布管抽采技术
钻孔布管抽采技术是一种应对瓦斯含量较高的区域而研发的新技术，对瓦斯含量较高的区域进行开采的时候，先进行预钻孔，开展瓦斯抽采，从而实现该区域瓦斯含量的降低，保障井下作业安全。钻孔布管抽采技术可以提前针对性抽采瓦斯积聚区域，可有效避免了综采作业时瓦斯集中涌出，从而保障了综采作业的安全性。煤矿井下作业过程中，采取钻孔布管抽采技术的时候，应注意以下几个方面的问题：钻孔时，应对井下地质条件进行仔细调查，结合地质条件，旋转性地布置若干个抽采钻场，抽采钻场的间距不可小于100米，每个抽采钻场中布置4～8个钻孔，钻孔的直径通常是80毫米，根据钻进到高压裂隙带的距离，对钻孔的深度进行合理确定。设置好钻孔后，使用管道将井下的瓦斯抽出来，为提高抽采效率、保障作业安全，应合理设计封孔工艺。钻孔布管抽采技术应用过程中所采取的机械封孔工艺，是应用大流量封孔泵来开展封孔操作，对封孔管道材料进行选择的时候，应优先选择厚壁PVC套管，即使是在井下恶劣条件下，这种管道也可以长期安全、稳定运行。封孔作业的过程中，封孔长度不可小于9米。对封孔材料进行选择的时候，可以选择高强度水泥料，高强度水泥料是按照相应比例将碎石、水泥、膨胀剂、促凝剂搅拌均匀后得到的。将高强度水泥料放到封孔泵料仓中，受到封孔泵提供的作用力的影响，高强度水泥料沿着注浆管道到达封孔点，完成封孔作业。
结束语
分析的基础上,全面提升煤矿企业瓦斯治理效果目前在煤矿企业很多问题,尤其是在煤矿企业开采深度的增加,煤矿的通风系统优化的企业,但是从一个特定的优化,因此，煤矿企业有必要充分认识到瓦斯治理与通风系统优化的重要性，并根据煤矿企业的实际情况，采取有针对性的措施，全面提高优化效果。
参考文献
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