煤矿瓦斯治理过程控制方法研究

刘培强

(重庆永荣茶园煤建有限公司,重庆 402460)

煤矿瓦斯治理过程控制方法研究

刘培强

(重庆永荣茶园煤建有限公司,重庆 402460)

煤层气开发是瓦斯治理的有效手段之一。文章分析了中国煤层气开发的特殊性,并在此基础上,提出了瓦斯治理与控制的有效技术措施。

煤层开发 煤矿瓦斯治理 跟踪控制 节点控制

瓦斯灾害是煤矿井工矿的主要灾害，今年来，经过治理，瓦斯灾害得到了有效控制，但形势依然严峻，其仍然是煤矿安全生产的大敌。治理瓦斯灾害，防范瓦斯事故，始终是煤矿安全和全国安全生产工作的重中之重。依靠传统的加大通风量、优化巷道布置体系的方法， 不能从根本上解决瓦斯灾害问题。怎样才能够经济有效的治理瓦斯灾害，成为煤矿工作者的一个重要课题。

1 煤矿瓦斯治理过程中控制方面出现的问题

尽管各种新能源的开发和利用日渐成熟，但是煤炭资源在我国的能源架构中仍然处于主体位置。尽管我国的煤炭资源位列世界第三，但我国负载的地形地貌给煤炭的开采带来了不少的难度。相当数量的煤矿地质松软，不够稳定，易发生地形灾害。一些煤体甚至产生了的大范围的破碎现象，加上煤层的透气性差。这些都给瓦斯治理的过程控制带来了不小的挑战。直接抽采瓦斯的效果往往不尽如人意，易留下安全隐患。尤其是某些埋藏较深的煤矿，需要建构很深的开采矿井，瓦斯治理更加困难。瓦斯压力、应力和含量随着开采深度的增加而增加，且具有相对更低的渗透性。仅仅采用普通的瓦斯抽采处理，效果差，抽采率不高，远远达不到煤矿安全生产的标准要求。这也是煤矿出现瓦斯灾害的重要原因。另外，井下煤矿的开采与瓦斯的抽取工序必须保持一致。既要保证煤矿开采的工作效率，又要保证瓦斯抽采的效果，二者相互协调，做到煤矿生产效率和生产安全的和谐统一。受到煤矿生产技术手段和瓦斯治理控制方法的限制，煤矿开采和瓦斯抽采不够协调的现象时有发生，这也是许多瓦斯事故的重要诱因。

2 煤矿瓦斯治理过程的实践控制方法

2.1 跟踪控制方法

瓦斯治理过程系统包括若干过程环节和若干节点，跟踪控制的过程可分为施工参数跟踪控制、瓦斯抽采和排放参数跟踪控制、采掘工作面跟踪控制3类。穿层钻孔结合顺层钻孔预抽煤层瓦斯技术所需要的跟踪控制过程依次包括如下6个方面：1)穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯工程施工过程。需要跟踪控制底板岩巷、钻场和穿层钻孔的施工参数，与设计参数比较，确保施工状态稳定，发现异常及时预警。2)穿层钻孔抽采煤巷条带瓦斯过程。需要跟踪控制瓦斯抽采和排放参数，维持其稳定状态，发现异常波动时进行预警。3)煤巷掘进过程。需要跟踪瓦斯抽采和排放参数，以及煤巷掘进工作面突出危险性预测或效果检验指标参数，维持其稳定状态，发现异常波动时进行预警。4)顺层钻孔施工过程。需要跟踪顺层钻孔的施工参数，与设计参数比较，确保施工状态稳定，发现异常及时预警。5)顺层钻孔抽采回采区域瓦斯过程。同穿层钻孔抽采煤巷条带瓦斯过程。6)工作面回采过程。需要跟踪瓦斯抽采和排放参数，以及回采工作面突出危险性预测或效果检验指标参数，维持其稳定状态，发现异常波动时进行预警。

2.2 节点控制方法

节点在过程系统中是一个时间点概念，同时也是一个里程碑事件，它连接着若干过程环节，是它们之间过渡的纽带。通过对节点的控制，人们可以将过程系统的总目标分解并分配到具体的过程环节上，实现对每一个过程的阶段性评价，进而达到过程系统的总目标。一个较大的工程过程系统通常包含很多个节点，每一个节点控制都分析和评价上一过程环节是否达到了预期的目标，只有达到预期目标才能通过，否则必须补充一定的措施，直至通过。节点控制的内容和控制方法十分广泛，过程系统不同或过程系统的控制目标不同时，它们都不相同。煤矿瓦斯治理过程系统控制的最终目标是消除煤与瓦斯突出危险性，避免瓦斯灾害的发生，其控制内容主要包括区域突出危险性预测、瓦斯治理工程涉及方案审核、瓦斯治理工程施工质量验收、区域瓦斯治理效果检验和安全采掘条件审核。煤矿瓦斯治理过程中，节点包括五种类型：(1)区域突出危险性预测；(2)瓦斯治理工程设计方案审核；(3)瓦斯治理工程的施工质量验收；(4)区域瓦斯治理措施的效果检验；(5)安全采掘条件审核。

在瓦斯治理过程系统中，五种类型的节点按如上顺序依次进行，每一个节点控制都是对其前一个过程环节的阶段性评价。其中，瓦斯治理工程的施工质量验收节点由于施工时间跨度长，一般不在所有工程施工完毕后再进行，例如，底板岩巷穿层钻孔的质量验收可以在每一个钻场的钻孔施工完毕后进行，同时不影响其它钻场和钻孔的施工作业；其余四类节点则再上一个过程环节结束后进行，其节点控制的结论直接决定是否能继续下一个过程环节。从这一点来看，节点又可以分为如下两种：(1)非关键节点：该节点控制的结论不影响过程的继续运行；(2)关键节点：该节点控制的结论直接决定过程能否继续运行。

因此，瓦斯治理工程的施工质量验收节点为非关键节点，区域突出危险性预测节点、瓦斯治理工程设计方案审核节点、区域瓦斯治理的效果检验节点和安全采掘条件审核节点为关键节点。需要说明的是，无论非关键节点还是关键节点，都是瓦斯治理过程所必须经历的，不能因非关键节点不影响过程继续进行省略，它的严格控制同样是消除瓦斯事故隐患的必要手段。

3 结语

煤矿瓦斯治理必须坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。为进一步提高煤矿瓦斯治理水平，加强煤矿瓦斯治理的过程管理，本文在区域防突措施的基础上，结合瓦斯治理过程控制理论，以煤矿瓦斯治理过程智能化支撑系统为手段，通过对瓦斯治理过程的跟踪控制与节点控制，确保瓦斯治理过程规范、质量合格、措施有效、管理到位，以消除煤层的突出危险性及安全生产隐患，最终实现瓦斯治理过程的规范化和程序化。

[1]程远平,付建华,俞启香.中国煤矿瓦斯抽采技术的发展[J].采矿与安全工程学报,2009(02).

[2]国家煤矿安全监察局[编].煤矿瓦斯治理经验五十条[M].煤炭工业出版社,2005.

[3]国家安全监管总局国家煤矿安监局关于加强煤矿瓦斯先抽后采工作的指导意见[J].安全与健康,2007(21).

刘培强,男,1984年11月24日,籍贯和民族：重庆荣昌,汉,所在科室：通防科,学历：大学本科,重庆大学采矿工程,研究方向：通风瓦斯、防突、薄煤层开采、综采在薄煤层采煤工作面的应用等,职称：助理工程师。