煤矿瓦斯安全监控系统

煤矿瓦斯安全监控系统（精选12篇）

煤矿瓦斯安全监控系统 篇1

二十世纪70年代, 我国大部分煤矿井下工人对于井下环境, 尤其是瓦斯, 主要采用光学瓦斯检定仪和风表等携带式仪器。20世纪80年代之后, 随着国外先进技术的不断引进, 我国煤矿井下生产设备及安全监控设备也发生了变化, 除了较为先进的监控系统外, 部分监控系统、传感技术和相关元件制造技术也得到了较大的发展, 从90年代至今, 我国煤矿安全监管系统才从真正意义上迈上了一个新台阶。由此推动了我国矿井安全监测监控技术的发展进程。随后, 我国多种型号矿井监控系统通过了技术鉴定并实现了国产化。

1 瓦斯安全监管系统概述

瓦斯安全监管系统最主要的功能就是用来监测井下通风速度压力, 除此之外, 还有井下瓦斯的湿度与温度以及相关关键区域的状态, 尤其是在监测甲烷方面实现了甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等功能。该系统的组成主要由主机、传输接口、分站、传感器、断电控制器、声光报警器、电源箱、避雷器等设备组成。监控系统的传感器是将被测物理量转换为电信号输出的装置, 传感器根据功能不同主要包括甲烷传感器、风速传感器、风压传感器、一氧化碳传感器、温度传感器、烟雾传感器、设备开停传感器、风筒开关传感器、风门开关传感器、执行器、声光报警器、馈电传感器、断电控制器。除此之外, 安全监管系统还包括分站和主机, 在实际应用中, 传感器将信号传给分站, 然后分站再把信号传输给距离较远的传输接口, 并通过这种方式来对执行器的工作进行控制。工控微型计算机或普通微型计算机是选择最通用的两种主机型号, 主机不仅要求双机或多机备份而且还必须具备信号接收监测、校正、报警、据统计、存储、显示、声光报警、人机对话等多种功能。

2 瓦斯安全监管系统的重要意义

煤矿安全监控系统作为一个综合的管理系统, 其重要的作用就在于能够加强煤矿安全管理, 对煤矿安全生产具有十分重要的意义。在通风瓦斯方面面煤矿安全监控系统主要贯彻“先抽后采, 以风定产, 监测监控”的瓦斯管理方针, 在管理体系上适应“系统可靠, 通风达标, 管理到位, 监控有效”的总要求。

3 做好井下安全监管的主要措施

3.1 做好瓦斯安全监控系统设计和安装工作

煤矿安全监控系统要坚持“四统一”管理即规划统一、平台统一、软件统一和数据接口统一, 煤矿矿井安全监控系统从无到有必须遵循严格的程序, 比如在设计要走严格的设计审批程序, 在设备采购时要严把质量关, 因此在选设备时还要有严格的采购程序, 在安装时要有严格的施工程序和质量把控程序, 二在网络上也要有严格的认证验收程序。同时瓦斯安全监控系统的应用还要结合矿井的实际条件和生产环境, 比如在高瓦斯矿井中, 在安装瓦斯抽放系统的同时必须要把主要参数并入矿井安全监控系统实行网上管理, 这样, 安全监控系统的正常运行不仅可以得到保障, 使得相关信息和数据能够及时准确的上传, 而且还能提高井下生产效率和管理效率。因此, 矿井安装安全监控系统是现代化进行安全生产和提高产量的必备条件。煤矿安全监管系统的设计方案要结合矿井的实际条件, 明确规定对所选的主要设备的相关情况和参数要做明确规定, 除此之外, 绘制瓦斯安全监控系统布置图和断电控制图也要绘制合理, 但是煤矿瓦斯安全监控系统并不是一成不变的, 如果采掘工作发生了变化, 上述设计还要及时跟踪变化根据变化进行相应的修改。规范的布置图应标明传感器、声光报警器、断电控制器、分站、电源、中心站等设备的位臵、接线、断电范围、报警值、断电值、复电值、传输电缆、供电电缆等;断电控制图应标明甲烷传感器、馈电传感器和分站的位臵、断电范围、被控开关的名称和编号、被控开关的断电接点和编号;并须编制设备清册、单价、数量, 各类传感器及分站的数量及布置位置必须符合相关规定的要求。

3.2 煤矿矿井瓦斯安全监控系统处理程序

煤矿企业的汇报程序应当制定严格, 煤矿瓦斯监测系统值班员应该时刻关注超限报警当瓦斯超过规定浓度时, 瓦斯监测系统值班员必须立即通知矿调度室, 矿调度室应立刻通知有关负责人组织隐患的排查, 并及时向所属煤炭主管部门用电话或传真上报采取措施和处理结果, 在上报过程中必须严格落实责任制, 报告必须由矿值班领导签字。在实际生产过程中有可能会出现瓦斯超限断电但馈电传感器显示开关仍然有电的异常情况, 煤矿瓦斯监测系统值班员发现异常时, 中心站值班人员应该以最快时间上报有关职能部门, 采取相关措施解决异常情况。与此同时, 井下某一区域瓦斯超限时波及其他区域的可能性是非常大的, 当这种情况发生时, 煤矿企业应当立即启动瓦斯事故应急预案, 利用系统的异地断电功能手动遥控切断瓦斯可能波及区域的电源。

安全监管系统中的软件设备在实际生产中不可避免地会发生故障, 煤矿企业应当制定严格的软件设备报修程序, 而且还应制定严格的管理制度, 必须将责任落实到人, 当煤矿矿井瓦斯监控系统软件、硬件出现故障时, 值班人员应立即通知有关负责人, 并及时与厂家联系尽快修复, 同时, 井下的瓦斯员要定时用光学检测仪器对瓦斯进行测量。

3.3 完善瓦斯安全监管系统软件

中心站硬软件设备必须严格按要求配备齐全, 煤矿企业在选择设备时必须保证设备的可靠性、可保养性、开放性和可扩展性等要求。在软件选择上必须选择正版, 而且软件应有详细的汉字说明和汉字操作指南。

4 结论

煤矿瓦斯安全监控系统作为一个综合管理系统, 其重要作用就在于能够加强煤矿安全管理, 对煤矿安全生产具有十分重要的意义。在煤炭市场整体下滑的背景下, 煤矿效益要想提高, 就必须以安全生产为保障, 然而煤矿安全生产形势依然严峻, 作为国家经济命脉的支柱产业, 煤矿企业必须摆脱传统的粗放式的生产经营方式, 在采用新的生产技术的同时, 还必须保证瓦斯安全管理方面的技术投入, 瓦斯安全监管系统作为煤矿安全生产的重要保障, 越来越得到了诸多煤矿的重视, 但就目前现状而言, 我国矿井安全监控系统还有待发展, 因此还需要在该技术领域增大研发力度, 只有这样才能保证煤矿企业降本增效的生产经营理念。

摘要：瓦斯安全监管系统作为煤矿安全生产的重要保障, 得到了诸多煤矿的重视, 本文就煤矿瓦斯安全监管系统展开探讨。

关键词：煤矿,安全,监控系统

参考文献

[1]王衍生, 等.监测监控系统在矿井瓦斯管理中的应用[J].矿业安全与环保, 2000, S1:71-72.

[2]吴资玉.数字通信原理[M].北京:中国物资出版社, 1999.

煤矿瓦斯安全监控系统 篇2

瓦斯监测监控系统是领导煤矿安全生产决策提供科学可靠的第一手材料，是及时协调和正确指挥生产的重要途径。为了充分发挥煤矿瓦斯监测监控系统在煤矿安全生产中的重要作用，有效遏制煤矿重特大瓦斯事故的发生，规范瓦斯监测监控系统的运行管理，真正发挥监控系统在“一通三防”中得作用，保证瓦斯监测监控系统正常运行及运行的有效性，根据《煤矿安全规程》（2006年版）和上级有关文件，对系统的日常维护及责任管理规定了《安益煤矿瓦斯监测监控系统管理实施细则》，请遵照执行。

一、管理机构

煤矿安全监测监控系统由董事长为组长，总经理、总工程师、安全、企管副总经理、通风部为副组长，生产部副部长、生产连队队长为成员的领导组；调度监控组和通风队全面负责具体工作。

二、管理职责范围划分

1、调度监控组负责煤矿安全监测监控系统井下主传输电缆的敷设、分站定位、监测监控设备装置的管理和井上中心站得数据处理。按标准安装、回收各类分站、断电仪及各类传感器保证系统正常运行：监控系统安装在地面的所有设施及其附属设备，均由调度监控组负责管理和维修。

2、安装敷设在回采工作面的各种传感器、断电仪及相应的传输电缆，均由在工作面的生产队组负责管理，随着工作面的推进负责该传感器及传输电缆和移动、回收。

3、安装敷设在掘进工作面的各种瓦斯传感器、断电仪及相应的传输电缆，均由在工作面的生产队组负责管理，并且随着工作面的延伸负责该瓦斯传感器及传输电缆的移动、回收，当传感器电缆要用完时，应及时调度监控组补充电缆。

4、相对固定的装置均由调度监控室负责管理、使用和维修。

5、系统的分站和电源安设在什么地点，就由管辖区的队组负责管理，要班班观察电源、分站的批示灯是否正常显示，若有异常情况，及时向调度监控室汇报。

6、凡属于与装置关连的电气设备，电源线、控制线均由管辖范围的机电维护人员负责安装，在安装拆除时，必须与监控组联系现场共同进行。

7、生产队组检修或更换与分站、断电仪等相关的电器设备，或有计划区域性停电检修影响监测监控系统正常运行的必须提前1天汇报调度室，经生产、安全副总经理或调度主任批准后，调度监控组配合实施，生产队组无权中断监测监控装置的正常运行。否则，追究有关人员的责任。

8、井下装置发生故障时，先由瓦检员就地代替传感器进行检查，但断电装置必须在8小时内修好，投入使用，否则必须停产修复。

9、如果监测装置与人工监测出现误差时，在测值的正负0.2%范围内，应以测值大的瓦斯浓度为准，以确保安全。

10、如人员监测平均值与装置监测值误差超过0.2%时，监测人员应立即下井进行校正，在此期间，任何人不得擅自停用监测装置。

11、使用监测装置断电的工作面、井巷等地点，严禁自动复电，只有当瓦斯浓度降到《煤矿安全规程》规定以下，方准人工复电。各级值班管理人员，在断电装置出现故障末采取措施，末经生产、安全副总经理或调度主任批准，不得指示甩掉断电装置不用。

12、瓦检员、安全员、采掘班组长每班至少对所管辖范围内的监测装置和支线电缆进行一次外观检查，发现问题及时汇报调度、监控组并协助处理。13调度监控组要不定期检查，不断完善安全监控系统的各项工作。

三、安全监测监控设备的安装要求及标准

1、安装前准备工作

1-1根据要求确定安装位置和电缆长度

1-2检查设备各部件应齐全、完整，电缆无破口、绝缘导通性良好，并备足安装用的各种材料。

1-3设备的调试要求：分站、传感器、断电仪等装置必须在井上正常运转24h后可下井。

2、井下安装

2-1设备搬运或安装时要轻拿轻放，防止剧烈震动和冲击。2-2敷设的电缆必须使用专用阻燃或光缆，严禁与调度电话电缆或动了电缆连接，并且要与动了电缆保持300mm以上的距离。固定电缆要用吊钩悬挂，非固定电缆要用柔性材料悬挂，悬挂点间距为3m，每拉一次线，必须按标准吊挂。

2-3监测设备本质安全电路部分的输入、输出信号必须为本质安全型信号。高压部分必须按照煤矿防爆要求封盖。供电电源必须取自被控开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧。

2-4电缆进线嘴连接要牢固，密封良好，密封圈直径和厚度要合适。2-5传感器和井下分站的位置和瓦斯传感器报警点、断电仪、复电点及断电范围要符合有关要求。

2-5-1瓦斯传感器应垂直悬挂，回采工作面瓦斯传感器应吊挂在距切眼煤帮不大于10m、距顶板不大于300mm、距巷道侧壁不小于200mm的位置；回风流瓦斯传感器应呆挂在距回风顺槽口10-15m，距顶板300mm、距巷道侧壁不小于200mm无淋水的位置，并且随工作面的推移而移动。其它传感器（开停、风速、一氧化碳、风门、馈电、风筒等）设置在能正确反应该设施或参数的位置。

2-5-2掘进工作面瓦斯传感器应吊挂在距工作面不大于5m的位置，随工作面的延伸而移动，使之始终处于小于5m的位置。

2-5-3井下分站应设置在无淋水、宽敞、易于检修读数，并且与传感器之间的距离不大于监测系统要求的巷道或硐室。

2-5-4瓦斯传感器的报警点、断电点、复电点与断电范围协调必须符合《煤矿安全规程》第168条规定。

3、安装完毕后，由调度监控组与辖区负责人，现场清点所安装设备的数量、型号，检查电缆悬挂是否符合标准等，验收合格后，填写监控设备使用卡片，双方负责人签字，各持一份留存。

四、断电仪安装、拆移

凡需安设断电仪的工作地点，必须在作业规程或安全技术措施中对传感器数量、连锁开关安设地点、接点和电源线及控制范围等做出明确规定。

应安装断电仪的地点，开工前由施工队组与矿调度值班室联系，由调度值班室下达通知单，调度监控组准备调试和所需断电装置，生产队组准备连锁开关等，安装前1天生产队组与调度监控组具体联系。凡因工作失误影响断电仪安装运行和采掘工作面正常开工者，将追究有关人员的责任。

断电装置由调度监控组安装。

五、其它

浅析煤矿瓦斯监控系统 篇3

关键词：煤矿瓦斯监控系统

0引言

我国矿井瓦斯监控技术经历了从简单到复杂、从低水平到高水平的发展过程。从新中国成立初期到20世纪70年代，煤矿下井人员主要使用光学瓦斯检定仪、风表等携带式仪器检测井下环境参数。20世纪60年代初期，我国开始研制载体催化元件，随着敏感元件制造水平的提高和电子技术的发展，特别是大规模集成电路、微型计算机的广泛应用，使监控技术进入了新的发展时期。20世纪70年代瓦斯断电仪问世，装备在采掘工作面、回风巷道等井下固定地点，实现了对瓦斯的自动连续监测及超限时自动切断被控设备的电源。随后，陆续研制了便携式瓦斯检测报警仪、瓦斯报警矿灯。1983年至1985年，从欧美国家先后引进了数10套监控系统及配套的传感器和便携式仪器装备煤矿矿井，并相应地引进了部分监控系统、传感器和敏感元件制造技术，由此推动了我国矿井安全监测监控技术的发展进程。1983年以后，国内有多种型号矿井监控系统通过了技术鉴定，逐步实现了对矿井安全、生产多种参数的连续监测、监控、数据储存和数据处理。近几年，随着电子技术、计算机软硬件技术的迅猛发展和企业自身发展的需要，国内各主要科研单位和生产厂家推出了多种监控系统，监测管理系统由早期的地面单微机监控已发展到网络化监测监控，以及不同监测监控系统的联网监测，完成监控数据的采集、传输、处理及预警控制。

1煤矿瓦斯监控系统的结构组成

1.1中心站

1.1.1中心站系统组成中心站由监控主机工控服务器、系统监控软件、网络附件系统、电源系统、网络打印机、中心监控大屏系统、大屏幕控制软件、大屏幕控制开关电源等组成。

1.1.2中心站软件功能监控主机服务器可以进行数据存储、报警、显示、打印，同时可以在监控中心设置“各矿瓦斯数据监视大屏”，对井下各分站进行监测监控。主要功能有：①简单配置功能。地面可对井下分站、传感器的数量、类型、参数、安装地点等进行设置o②丰富的图形功能。各种瓦斯监测数据动态图形、柱状图、实时曲线、历史曲线显示。③用户根据实际情况自行设计实用的报表功能。软件可自动生成报表，报表内容、起止时间可由用户设定。④可靠的存储功能。软件可根据具体要求定时存储一组数据。⑤进行实时数据、实时曲线、实时报警数据、实时断电数据查看，历史数据显示，历史曲线、历史报警数据、历史断电查看，其它历史故障、传感器标定、传感器设置、数据传输设置。

1.2井下分站尽管各厂的监控系统井下分站形式多样，但基本上具备以下功能：①开机自检和本机初始化：②通信测试；⑨分站设程控(实现断点仪、风电瓦斯闭锁、瓦斯管道监测和一般的环境监测)：④死机自复位且通知中心站；⑤接收地面中心站初始化本分站参数设置(如传感器配接通道号、量程、断电点、报警上限和报警下限等)：⑥分站自动识别配接传感器类型(电压型、电流型或频率型等)；⑦分站本身具备超限报警；⑧分站接收中心站对本分站指定通道输出控制继电器实施手控操作和异地断电。

监控系统的软件设计主要解决煤矿井下采区现场监控设备的注册，具有数据的接收、转发、管理、发布和远程控制等功能。监控软件的结构和功能分以下几个模块：注册模块、数据接收模块、数据转发模块、数据存储处理模块、数据管理模块、数据发布模块、远程控制模块。

1.3通信接口井下瓦斯等信息采用分时多路复用技术传输，信息的传输是井下监控分站的信息交换过程。信息传输的主要表现为：信息下发是由地面主机产生的，传输到井下的监控仪处理后，执行各种反馈任务。井上、井下信息传输设备接口通常采用RS485通信协议和CAN总线通信。RS485采用差分平衡式无地线传输方式，数据传输质量高，抗干扰能力强，符合欧洲工业标准。随着CAN总线技术的发展，分站通过CAN总线中心站计算机进行数据通讯，能够满足矿井监控系统对监控分站的要求。

1.4瓦斯传感器传感器的稳定性和可靠性，是煤矿监测监控系统能否正确反映被测环境和设备参数的关键。催化的燃烧型瓦斯传感器是当前煤矿使用最广泛、最普通的瓦斯传感器，是煤矿用来监控矿井瓦斯动态的有效工具。随着其技术的发展与完善，该类型仪器近年来发展迅猛，产品种类繁多，从报警矿灯、便携式瓦斯报警仪到安全监控系统中的低瓦斯传感器，现已占据了煤矿瓦斯检测的主导地位。

2煤矿瓦斯监控系统存在的问题及其解决措施

在安全监控系统方面，计算机硬件采购投入大，软件投入少；信息平台已建立，但没有有效利用各类信息。目前，在我国煤矿安全监测行业，煤矿安全监控系统并没有统一的通信协议，系统各自处于封闭状态。系统间无法实现信息资源共享，很难实现更高级别联网及实行监控和管理。

因此，煤矿瓦斯监控系统不应仅仅限于能实现监测监控，还应研发出能根据被监测环境地点的参数进行有效危险性判别、分析并提出专家决策方案的新软件。同时系统应用软件应向网络发展，按统一格式提供监测数据，针对通信协议不规范和传输设备物理协议不规范的情况，应尽快寻找一种解决系统兼容性的途径，或制定相应的专业技术标准。这对促进矿井监控技术发展和系统推广应用均具有重要意义，同时研制高可靠性瓦斯传感器、强化技术培训等等、提高现场管理和对监测系统的维护水平等等，都能很好的确保系统的正常运转。

3结束语

煤矿瓦斯爆炸安全预警系统研究 篇4

目前, 我国多数煤矿企业已经对矿井瓦斯含量、地下水位、温度、顶板压力等环节进行了自动化监测, 这对保障煤矿的安全生产起到了积极的作用。但是, 大多企业只是对原始数据进行简单地报警、显示存储, 获得的信息通常是相互独立的数据, 且大多是非线性变化的, 对监测数据之间的内部联系研究不足。此外, 如何从模糊和随机的大量数据中挖掘有用的信息也是亟待解决的问题。

为此, 针对煤矿监测系统所提供的数据具有冗余性、互补性与合作性的特点, 以数据挖掘技术为基础, 并结合数据融合技术的原理, 构建出煤矿瓦斯爆炸安全预警管理系统。采用数据挖掘技术对安全监测数据进行处理, 提取隐藏在其中的有用信息并分析规律, 运用信息对新的监测数据进行融合, 以期及时了解和发现事故的状态和趋势。

2 煤矿瓦斯爆炸安全预警系统原理

在煤矿安全预警相关理论的指导下, 借鉴文献研究成果, 本文构建出基于数据挖掘的煤矿瓦斯爆炸安全预警系统, 如下图所示。

煤矿瓦斯爆炸安全预警管理系统分为两步:首先通过对煤矿瓦斯爆炸历史监测数据进行数据挖掘, 建立数据融合的模板;然后对监测数据进行融合:新监测数据被送到系统中, 首先查询数据库, 确定检测数据的融合结果是否已经存入库中, 若已存入库中, 则直接输出库中存储的结果;若未存入库中, 则将其输入数据与融合结果一并存入数据库中, 以降低数据库的模糊度。

该安全预警系统是周期性工作的。当大量新的有代表性的监测数据输入系统, 数据融合模版与新的数据不再匹配, 输出误差超出限制时, 可启动预警系统的下一个工作周期:在存储了一定数量新数据的基础上, 通过数据挖掘模块重新建立融合模板, 并通过该模板融合新的数据。如此循环工作, 不断的进行自我纠正, 融合的模板将更为准确, 数据库也更完备, 使该系统的性能大大提高。

3 安全预警管理系统数据挖掘模块设计

本文主要采用粗糙集 (RS) 理论和径向基 (RBF) 神经网络相结合的方法。粗糙集 (RS) 理论首先对检测数据进行属性约简, 保持原信息系统分类能力不变的情况下, 对数据属性进行约简, 剔除冗余成分, 导出问题的决策分析;径向基神经网络具有较强的分类能力, 网络的权值可由线性方程组地推计算, 从而大大加快了学习速度并避免了局部极值问题。

3.1 评价指标体系的确定

评价指标体系的选择和确定是评价研究对象的基础和关键, 直接影响到评价的精度和结果。指标体系应能反映掘进面瓦斯爆炸事故的特征和基本状况, 以反映系统存在的危险状态为目标。因此, 指标体系的构成要素对评价过程至关重要, 选择的因素太多, 可能过分增加系统指标体系结构的复杂程度和评价的难度, 并且有可能掩盖了主要的关键因素;指标因素过少, 评价过程虽然简单易行, 但难以全面反应系统客观状况, 因此必须科学、客观、全面的确定指标体系。

在遵循安全评价原则的前提下, 依据三类危险源的观点, 通过对瓦斯爆炸“三要素”诱发因子的分析, 结合实地调查研究, 确定瓦斯爆炸危险源评价指标体系。瓦斯爆炸危险源评价指标体系包括三大类, 共涵盖 28个评价指标:其中, 第一类危险源是指固有存在的危险物质等因素, 包括平均断层落差、瓦斯浓度、顶板状况、平均瓦斯涌出量、自燃发火期;第二类危险源是能够约束第一类危险物质能量的措施等因素, 即机械设备保养维修合格率、瓦斯抽放设备完好率、设备故障率、安全防护设备完好率、风量供需比、温度控制合格率、通信设施完好率、通防设施完好率、局扇完好率;第三类危险源是指个人或组织管理等因素, 即安全管理组织机构设置合理性、外部监察、技术人员平均工龄、专业安全管理人员占有率、工人受教育年限、工人平均工龄、工人技术水平达标率、“三违”发生频率、工人平均受培训时间、安全投入兑现率、监管有效性、管理干部安全监察水平、违规违章惩罚到位率、安全信息管理体系、安全系统信息化体系。

3.2 评价等级的确定

根据煤矿安全生产的特点及其影响因素, 可将瓦斯爆炸安全评价等级分为五个级别, 如下表所示。

3.3 应用 RS 方法进行评价样本属性约简

对监测数据进行属性约简, 从而简化网络结构, 缩短网络训练时间, 提高识别精度, 简化表中的内容也更直观, 同时简化后的决策表要与原决策表具有相同的功能。

3.4 运用径向基 (RBF) 神经网络模型进行分类

使用粗糙集对原始瓦斯爆炸危险源评价指标样本数据属性约简后保留了瓦斯爆炸危险源评价指标体系的核心属性, 这大大减少了计算量, 简化了计算过程。然后根据约减后的核属性对所研究的瓦斯爆炸危险源评价样本进行多级分类。

4 实际算例

4.1 样本数据收集

本文在建立煤矿瓦斯爆炸安全管理模型的基础上, 以山西官地煤矿等各主要煤矿所收集的历史数据作为评价专家样本, 结合生产现场的实际情况收集资料进行安全评价, 以此检验评价模型的可行性、适用性。

4.2 RS 约简

用Rosetta工具对样本数据进行预处理, 对预处理后的决策表属性约简, 约简得到的结果为:平均断层落差、瓦斯浓度、平均瓦斯涌出量、机械设备保养维修合格率、设备故障率、安全防护设备完好率、通防设施完好率、安全管理组织机构设置合理性、外部监察、技术人员平均工龄、工人平均工龄、工人平均受培训时间、安全信息管理体系与安全系统信息化体系。

4.3 RBF神经网络分类

运用粗糙集理论对原始样本进行属性约简保留了14个核属性, 进而运用RBF神经网络的基本原理对这14个核属性进行多级分类。评价结果为第三种安全等级——中等级 (Ⅲ) 。

4.4 结果分析

通过上述指标分析, 第一类危险源对第二类危险源中的子因素作业环境有显著效应;第二类危险源中的子因素防护设备对第一类危险源有显著效应;第三类危险源中的子因素安全管理组织因素对第一类危险源有显著效应;第三类危险源中的子因素安全管理组织因素对第二类危险源中的机械设备可靠性子因素和防护设备子因素有显著效应;第三类危险源中的子因素安全信息管理体系因素和子因素安全系统信息化体系因素对第一类危险源与第二类危险源有显著效应。由此可见, 三类危险源中的评价指标是相互联系, 相互影响的。

另一方面, 上述评价样本的评价结果比对实际情况, 两者相符合。因此, 样本在经过粗糙集理论的约简后, 保留下的核属性依然保有较高的评价分类能力。同时, 径向基神经网络的功能就在于它能够对评价样本作出较为正确的区分, 这表明, 该评价模型有良好的适用性。

粗糙集约简后保留下了14个核属性, 对应的危险源评价指标分别是平均断层落差、瓦斯浓度、平均瓦斯涌出量、机械设备保养维修合格率、设备故障率、安全防护设备完好率、通防设施完好率、安全管理组织机构设置合理性、外部监察、技术人员平均工龄、工人平均工龄、工人平均受培训时间、安全信息管理体系与安全系统信息化体系。这样的分析结论正是指导我们要在平日的安全工作中加强对这些保留下的核属性的监控和防范, 与此同时, 对其余较为薄弱的环节也不可掉以轻心, 这样才能起到对煤矿瓦斯事故的预防和控制的目的。

5 结 论

煤矿安全事故是在多个方面共同作用下发生的, 对煤矿事故的管理必须要从“硬件”和“软件”两方面同时着手, 既要不断完善安全管理法规、保证安全设备、机械等的可靠性, 同时更要科学管理, 提高基层职工安全意识, 完善安全信息管理体系。

本文只针对煤矿瓦斯爆炸危险源进行研究, 而煤矿有瓦斯、水、火、顶板、矿尘五大灾害, 且各种灾害之间往往联系紧密, 相互影响。因此, 对每一种灾害系统进行充分研究是进行矿井综合安全评价的基础, 对矿井的综合评价及预警还需要开展大量的研究。

摘要：煤矿安全检测至关重要的一点在于能够捕捉到当前煤矿的安全状况并预测其趋势, 以做好防范措施, 但目前在这方面的研究相对较少。本文针对煤矿监测数据的特点, 以数据挖掘技术为基础, 并结合数据融合技术的原理, 构建出煤矿瓦斯爆炸安全预警管理系统。采用数据挖掘技术对安全监测数据进行处理, 提取隐藏在其中的有用信息并分析规律, 运用信息对新的监测数据进行融合, 以期及时了解和发现事故的状态和趋势。

关键词：煤矿安全管理,数据挖掘,预警

参考文献

[1]袁昌明, 张晓冬, 章保东.安全系统工程[M].北京:中国计量出版社, 2006.

煤矿生产安全之瓦斯事故处理 篇5

煤矿生产安全之瓦斯事故处理

第二讲瓦斯

第一课认清瓦斯真面目一氧化碳要提防

矿井瓦斯灾害是煤矿中的重大自然灾害之一。它不仅影响矿井的正常生产，还威胁到井下人员的生命安全。什么是矿井瓦斯呢?矿井瓦斯就是在采掘过程中从煤层、岩层、采空区中放出的和生产过程中产生的各种有害气体的总称。

煤矿井下的有害气体有甲烷(沼气)、乙烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氮氧化物、氢、氨等，其中甲烷所占比重最大，在80%以上。所以，矿井瓦斯习惯上又单指甲烷。

矿井瓦斯是经地壳运动被埋入地下的亿万年前的古代植物，在地热和厌氧细菌的作用下与煤同时生成的。每生成1吨煤，可同时生成400立方米以上的瓦斯;但在漫长的地质年代中，大量的瓦斯已经逸散出去了，只有少量的瓦斯保存在煤层中。

矿井瓦斯是一种无色、无味、无嗅、无毒的气体。它混合到空气中，既看不见，又摸不到，还闻不出来;但它在空气中占的比例大了，会使空气中的氧气含量降低，能造成人员缺氧窒息死亡。

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每立方米瓦斯的质量为0.716千克，只有空气的一半稍多点，所以，它经常积聚在巷道的顶部和冒高的空洞中;它难溶于水，但扩散性和渗透性很强，煤层、岩层、采空区中的瓦斯能很快地涌到井下巷道中来。

矿井瓦斯和空气混合到一定浓度时，遇到火能够发生燃烧或爆炸。为此，井下不准抽烟、不准随意打开矿灯、不准无安全措施进行电焊气焊、严禁穿化纤衣服等。

一氧化碳是一种剧毒气体，因为它与血液中的血红蛋白的结合能力要比氧气与血液中的血红蛋白的结合力大300倍，所以，当空气中含有的一氧化碳被吸入人体后，血液中的血红蛋白就先同一氧化碳结合，就会造成人体组织和细胞的大量缺氧而中毒死亡。

按体积计算，空气中的一氧化碳浓度达0.048%时，1小时内可使人轻微中毒;症状是头痛、恶心、耳鸣、心悸;吸入新鲜空气后，症状迅速消失。空气中一氧化碳浓度达0.128%时，1小时内可使人严重中毒，这时除有轻微中毒的各种症状外，并出现肌肉疼痛、四肢无力、恶心、呕吐、感觉迟钝，甚至短时间昏厥、丧失行动能力等症状;同时皮肤和黏膜呈桃红色，两颊、前胸和大腿内侧尤为明显;及时吸入新鲜空气或氧气后，能较快地清醒，数天内可以恢复，一般无后遗症。空气中一氧化碳浓度达0.4%时，经过20—30分钟人即死亡;如果浓度达1%时，人经过几次呼吸即会失去知觉1—2分钟后会引起致命中毒;症状是失去知觉、痉挛、招专业人才 上一览英才

突然昏倒，可昏迷数小时，甚至几昼夜，严重者呼吸停顿，处于假死状态，有的清醒后可能精神异常，甚至出现呆滞或瘫痪等后遗症。

在井下遇到一氧化碳中毒者时，应该尽快地将他移到新鲜空气处，注意保暖，立即进行人工呼吸或输氧气。

一氧化碳的来源有炮烟、火灾、瓦斯煤尘爆炸。为防止中毒，爆破后必须进行有效通风，只有将炮烟吹散后，才可以进入工作，在火灾或爆炸烟气侵袭时，必须佩带自救器。

第二讲瓦斯

第二课二氧化碳莫轻视当心毒气硫化氢

二氧化碳是无色、略有酸气味的气体。相对密度是1.52，比空气重，常积聚在巷道的底部。它不助燃也不能供人呼吸，易容于水。空气中的二氧化碳含量过高时，可使空气中氧气含量降低而造成人缺氧窒息。

二氧化碳能刺激中枢神经，使呼吸加快。当空气中二氧化碳浓度达到3%时，人的呼吸急促，易感疲劳;达到5%时，出现耳鸣、呼吸困难等症状;达到10%时，发生昏迷现象。《煤矿安全规程》规定：采掘工作面进风流二氧化碳浓度不得超过0.5%,总风流中不得超过0.75,采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中的二氧化碳浓度超过1.5%或采掘工作面风流中二氧化碳达到1.5%时都必须停止工作，撤出人员，进行处理。

煤矿井下的二氧化碳主要来源于煤和坑木的腐化、矿井水与酸性岩石的分解作用、人员的呼吸、爆破工作、瓦斯煤尘爆炸、火灾等，有些煤层和岩层也会放出二氧化碳。

在采空区和停风或密闭较久的巷道中，都会积聚大量的二氧化碳。在停风较

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久或废旧巷道的入口处，应打栅栏、设警标，禁止入内。当掘进巷道接近采空区边缘或恢复停风较久的巷道，以及打开密闭时，都应提高警惕，加强检查，防止发生二氧化碳窒息事故。

二氧化碳气体靠人的直观感觉是很难察觉的，目前煤矿井下多用光学瓦斯检定器直接检测二氧化碳的浓度，精确的检测方法是在井下取气样送化验室进行测定。

硫化氢是无色、微甜、有臭鸡蛋味的气体，相对密度1.19.有剧毒,对人的眼睛和呼吸器官的黏膜有强烈的刺激作用.它能燃烧,空气中浓度为4.3%—4.5%时,能爆炸。

空气中硫化氢的浓度为0.01%—0.015%时,会出现流唾液和清水鼻涕,呼吸困难等症状;浓度达到0.02%时,会出现眼睛鼻子喉黏膜有强烈刺痛感,头痛呕吐四肢无力等症状;浓度达到0.05%时,半小时内人就会失去痉挛死亡.煤矿井下的硫化氢最大允许浓度,《煤矿安全规程》第100条规定为0.00065%.。在井下遇到硫化氢中毒者，应尽快将其送到新鲜风流中进行人工呼吸或输氧。

空气中硫化氢浓度为0.0001%—0,0002%时,可以闻到臭鸡蛋味,浓度达到0,0027%时,气味最浓;浓度超过0,0027%时,由于人的嗅觉失灵会闻不出来。

现场一般采用硫化氢检定管来测定它的浓度。还可以用一种专用的试纸来测定，如在1—2分钟内试纸变黑，说明硫化氢的浓度已经达到危险程度;比较精确的办法是在井下取气样送化验室进行分析。

煤矿井下硫化氢主要来源于坑木的腐烂、含硫矿物的水解、氧化与燃烧;我国个别矿井的煤、岩层中含有硫化氢，在采掘过程中会有大量涌出，严重危害着矿井的安全生产。由于硫化氢易溶于水，所以在采空区积水中常含有大量的硫化氢，现场采用的煤体注碱液或石灰水的办法来消除硫化氢的危害。

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第二讲瓦斯

第三课瓦斯矿井分等级瓦斯爆炸有条件

在煤矿的采掘生产过程中，有大量的瓦斯向巷道和采空区中涌出。它有普通涌出和特殊涌出两种形式。

普通涌出是煤层和岩层中的瓦斯均匀地、缓慢地、长期地向采掘巷道中涌出的形式。它是矿井瓦斯的主要来源。

特殊涌出包括瓦斯喷出和煤(岩)与瓦斯二氧化碳突出。这种涌出形式带有突然性，并具有音响和强大的动力作用，有很大的破坏性，对矿井安全生产威胁很大。

瓦斯涌出量，指的是单位时间内实际涌到采掘空间的瓦斯数量。表示矿井瓦斯涌出量的指标有：单位时间内涌出瓦斯的体积的绝对瓦斯涌出量、单位是立方米/日或立方米/分和正常生产条件下平均日产一吨煤涌出瓦斯量的相对瓦斯涌出量、单位是立方米/吨两种。

《煤矿安全规程》第133条规定：一个矿井中，只要有一个煤(岩)层发现瓦斯，该矿即为瓦斯矿井。瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。

矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：

低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10立方米/吨，且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40立方米/分;

高瓦斯矿井：矿井相对涌出量大于10立方米/吨或矿井绝对瓦斯涌出量大于40立方米/分;煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井。

每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定工作，并根据鉴定结果采用不同的方法来管理矿井。

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瓦斯爆炸必须具备下列三个条件，缺一就不能发生爆炸。

1、瓦斯浓度。瓦斯与空气混合，按体积计算，瓦斯浓度在5%—至16%时具有爆炸性。

瓦斯爆炸界限不是固定不变的。如有别的可燃气体或煤尘混入，或温度、压力增加后，瓦斯爆炸界限就会扩大，瓦斯浓度不到5%就可能爆炸，超过16%还会爆炸;惰性气体混入后，可使瓦斯爆炸的界限缩小，瓦斯浓度达到5%也不爆炸，不到16%即失去爆炸性。如果混入的惰性气体很大，就可能使瓦斯与空气的混合气体失去爆炸性。

2、点燃瓦斯的火源。井下煤炭自燃、明火、电气火花、架线机车火花、吸烟以及摩擦、撞击和放炮产生的火花都可以点燃瓦斯。在井下防止各种火源的出现，对防止瓦斯爆炸是十分重要的。因此，任何人都应该自觉的不把火种带到井下，不在井下吸烟，不随意打开矿灯。

3、空气中的氧气含量。在空气与瓦斯混合的气体中，如果氧气含量低于12%，混合气体就失去爆炸性。在正常生产的矿井中，不可能采用降低空气中的氧气含量的办法来防止瓦斯爆炸。对于已经封闭的火区或正在处理中的火区，尤其是对高瓦斯矿井火区，可以采取注入惰性气体、降低氧气含量的方法来防止瓦斯爆炸。

第二讲瓦斯

第四课瓦斯爆炸危害大加强通风驱瓦斯

瓦斯爆炸的危害是极其严重的，不仅毁坏井巷和设备，更会危害矿工的生命安全。1942年日本帝国主义统治时期本溪煤矿发生的一次瓦斯煤尘爆炸，共夺走1549人的生命。

瓦斯爆炸的危害性表现在以下几个方面：

瓦斯爆炸后产生剧毒气体—一氧化碳。井下发生瓦斯爆炸以后，将会产生大

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量的一氧化碳。空气中的一氧化碳浓度，按体积计算达到0.4%时，人在短时间内就会中毒死亡。一氧化碳中毒是瓦斯爆炸造成人员伤亡的主要原因。

瓦斯爆炸后产生高温。瓦斯浓度为9.5%时，瓦斯爆炸的瞬间温度可达1850—2650摄氏度。这样高的温度对井下人员和设备有很大的危害，还可能伴生火灾。

瓦斯爆炸以后产生的高压气体。瓦斯爆炸以后，巷道中的空气压力约为爆炸前的7倍左右。高压空气以每秒几百米的冲击波浪向四周扩散，不仅摧毁巷道支架和设备，同时也是造成人员伤亡的重要原因之一，还可扬起煤尘，引发煤尘爆炸。

瓦斯爆炸后，在爆破地点，由于空气稀薄，问地急剧下降，水蒸气凝结成水，在爆源附近会迅速星星横低压区，因而爆炸波又会反向冲击，这对巷道的破坏更大。当低压区迅速积聚瓦斯，或反向冲击的空气中带来的瓦斯足够多，又有充足的氧气和引爆火源时，就可形成二次爆炸。1995年6月淮南某煤矿曾发生1000多次瓦斯连续爆炸，造成数十人伤亡的爆炸事故。

防止井下瓦斯积聚，首先应加强矿井通风，按实际需要分配风量并及时调节风量，利用新鲜空气开稀释并排出瓦斯。为此，应做好以下几方面工作。采用机械通风。为保证井下有足够的风量，每个矿井都必须采用机械通风，主要通风机一套运转，一套备用。对于瓦斯矿井，应采取抽出式通风。

加强掘进巷道通风。掘进巷道要利用总风压通风或采用局部通风机通风。局部通风机要设臵在风口的新鲜风流处，禁止产生循环风。风筒要悬挂在巷道一帮，保持完好。风筒口离工作面最大不超过5米。临时停工的地点不准停风。

实行分区通风。分区通风就是采掘工作面的污浊风流直接流入采区回风道或总回风道，而不串入别的采掘工作面的通风方式。实行分区通风，不仅可以保证过采掘面都有新鲜风流，而且在发生瓦斯爆炸或燃烧事故时，可以缩小灾害范围，招专业人才 上一览英才

减少灾害损失。

及时建筑通风构建物。为保证矿井正常通风，应在井下适当位臵设臵控制风流的设施。如风门、风桥、挡风墙、调节风窗等。对这些设施要及时建筑，并保证质量，经常维修，保持完好。通过风门时，应随手关好。每个矿工对任何通风构筑物都必须爱护，绝对不允许破坏。

加强通风是目前处理瓦斯的主要手段，风流不畅就会发生瓦斯事故。为保持井下采掘工作面、巷道和其他地点风流

第二讲瓦斯

第五课采掘生产防瓦斯瓦斯积聚要处理

煤矿井下的瓦斯爆炸事故多发生在采掘工作面，而且又以掘进工作面占多数。

为什么掘进工作面的瓦斯燃烧和爆炸事故最多呢?因为一方面掘进工作面是靠局部通风机供风的，风筒口距工作面太远或风筒漏风太多就会使掘进工作面的供风不足，瓦斯浓度很容易达到爆炸界限;另一方面，掘进工作面多用电钻打眼，如果电钻失去防爆性能，常常会冒出电火花。违章放炮也会引起瓦斯爆炸。因此，加强掘进头的通风，避免无计划停风、加强瓦斯检查和积聚瓦斯的处理、正确排放瓦斯，严格放炮制度，对防止掘进工作面瓦斯燃烧和爆炸事故有重要意义。

回采工作面瓦斯积聚的原因有：工作面风量不足;不能形成分区通风，出现不合理的串联风;工作面准备过程中，没有及时调整通风系统，致使作业地点微风;没有有效消除上隅角积存的高浓度瓦斯;非正规采煤工作面没有正规的通风系统等。其引爆火源:有电器失爆、违章放炮、采煤机截齿与坚硬夹石摩擦产生火花、小绞车钢丝绳摩擦火花、金属支架撞击火花等。因此，采用正规采煤方法，保证采面足够风量，消除不合理的串联通风，及时有效地排除上隅角瓦斯，严格

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放炮制度，加强瓦斯检查和积存瓦斯的处理等是减少采面瓦斯爆炸事故的必要措施。

《煤矿安全规程》第145条规定：当矿井绝对瓦斯涌出量达到规定或一个采掘工作面的瓦斯涌出量大于规程规定，采用通风方法解决瓦斯问题不合理时，以及开采有煤与瓦斯突出危险煤层的，应采取瓦斯抽放措施。

采煤工作面人员比较集中，如果发生瓦斯爆炸，其后果是非常严重的。因此，必须及时处理采煤工作面积聚的瓦斯，使工作面的瓦斯浓度不超限。其基本措施是保证足够的供风量。

对于采煤工作面上隅角积聚的瓦斯，可以采用以下几种技术措施进行处理：利用引射器或专用局部通风机抽出瓦斯;用竹帘、旧风筒布做风障，使风流通过采煤工作面上隅角三角区，将瓦斯带走;用竹帘等构筑通风墙排除采煤工作面后边一段废巷积存的瓦斯;打开工作面后边的横贯密闭墙，使一部分风流通过此横贯进入配风巷(尾巷)、将采煤工作面上隅角积存的瓦斯排除。

炮眼内积存瓦斯的处理。采煤工作面炮眼内的瓦斯浓度可超过10%。打好炮眼后，要及时装药，装药前应用炮棍在眼内来回捅一捅，以便派粗眼内的瓦斯。火药要顶到底，装药后要随即用炮泥填实填满。

采空区中积聚瓦斯的排除方法。如工作面的瓦斯超限，而且主要来源于采空区，应选用Z型通风系统改变采空区瓦斯流向，避免其威胁采面安全;或将采空区上部小阶段回风巷的密闭墙打开，以增加漏风来排除采空区中的瓦斯。或在工作面回风巷加设调节风窗，强迫采空区中的瓦斯不向工作面漏出;有条件时应进行临近层或采空区瓦斯抽放。对于综采放顶工作面，应在U型通风系统基础上，沿顶板加掘一条专用回风巷，进行“一进两回”式通风。

畅通，不得在这些地点堆积杂物，并应加强维护，以保证足够的通风断面。

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第二讲瓦斯

第六课巷道不能存瓦斯杜绝火源防爆炸

巷道冒顶空间里积存的瓦斯，可以采用以下几种方法及时进行处理：风袖通风法。即在风筒上接一段分支小风筒直通巷道顶板冒顶处，排除积存的瓦斯;挡风板引风法。即在巷道支架顶梁上钉挡板，把风流引到冒顶处，吹散积存的瓦斯;充填隔离法。即在支架顶梁上钉木板，然后用黄土、沙子或惰性气体充填，堵塞空间，排除积聚的瓦斯。

对巷道顶板处层状积聚的瓦斯可采用提高巷道中风速(大于1米/秒)的方法消除，或利用导风板、引射器等引风吹散。

处理停风的独头掘进巷道积聚的瓦斯，必须制订专门的安全排放措施，控制送入独头巷道的风量进行排放。排放时，应有瓦斯检查人员在独头巷道回风流与全风压风流混合处检查瓦斯，当浓度达到1.5%时，应指令风量调节人员减少向独头巷道的送入风量，严禁“一风吹”。排放瓦斯时，严禁局部通风机发生循环风，独头巷道的回风系统内必须停电撤人，并有矿山救护队现场值班，发现异常及时处理。凡是受排放瓦斯影响的硐室、巷道和被排放瓦斯风流切断安全出口的采掘工作面，也必须停止作业撤出人员，并设警戒人员，阻止非排放人员进入排放瓦斯风流流经的巷道。瓦斯排放后，只有恢复通风的巷道风流中。瓦斯浓度不超过1.0%和二氧化碳浓度不超过1.5%时，方可恢复正常通风。国内外在排放独头巷道积存瓦斯时，多次发生瓦斯爆炸，造成重大损失和人员伤亡。

火源是瓦斯燃烧和爆炸的必要条件之一。所以在煤矿井下防止出现火源是十分重要的，应做好以下几项工作：

严格井口检查制度，禁止携带烟草和点火工具下井。井下禁止吸烟。井下应使用防爆的照明灯，应禁止打开矿灯。

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井口房和通风机房附近20米内，禁止用火炉取暖。井下禁止使用电炉。井下和井口房内不准进行电焊、气焊和使用喷灯接焊等;如必须使用，每次必须制订安全措施，并须经过批准。

在瓦斯矿井中应选用矿用防爆型机电设备。不准带电检修或迁移电气设备。只有在安装电动机和开关的地点附近2020米内巷道内的瓦斯浓度小雨1%时，才准送电启动。

高瓦斯或煤与瓦斯突出的掘进工作面，必须实现“三专、两闭锁”(三专：专用变压器、专用电缆、专用开关;两闭锁：风电、瓦斯电闭锁)。

放炮必须执行“一炮三检”制(放炮员、班组长、瓦斯检查员连锁)。每个炮眼必须充填足够的水炮泥。严禁明火放炮和放糊炮。尤应防止铁器撞击。

经常检查火区的情况，严格管理火区，建立火区管理卡片。火区启动前一定要经过鉴定，确认火区已经熄灭时才能启封。

第二讲瓦斯

第七课瓦斯管理要加强检查瓦斯有仪器

瓦斯可以使人窒息，也能够燃烧与爆炸;当它涌到井下工作间以后，就有可能造成灾害事故。但是，只要我们加强管理，人人提高警惕，认真对待，瓦斯就会乖乖地听话。

加强瓦斯管理，有很多方面的工作。如加强通风，冲淡瓦斯;控制井下工作地点的瓦斯浓度不超限;采用机械通风、分区通风并适时调整通风能力;坚持矿井风量和瓦斯观测工作，认真填写记录牌和通风报表;每班都要定人、定点、定时进行瓦斯检查，并形成制度;及时正确处理积聚的瓦斯;及时构筑通风设施，并保证其完好;进行瓦斯抽放，预先排瓦斯，减少瓦斯涌出量;采取有效措施防止瓦斯喷出、煤与瓦斯突出，等等。但最主要的是加强群众性的瓦斯防治工作。

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矿井通风、瓦斯检查人员应由从事井下采掘工作不少于1年，并经过专门培训和实习，考试合格的人员担任;并经常接受有关安全技术知识的培训和教育。其他井下工作人员也要学习有关瓦斯的知识。

瓦斯燃烧和爆炸的关键是火源，在井下要杜绝一切火花的产生，也不要把火种、如火柴、打火机等带到井下。对于那些停工、停风和废旧巷道，要打上栅栏，禁止人员进入，以免引起窒息事故。瓦斯超限时，坚决停止生产，及时进行处理。局部通风机启动前，放炮前后要检查瓦斯，不冒险作业。不在巷道和采煤工作面乱堆杂物，以保证风流畅通。

光学瓦斯检定器是根据光在不同气体(介质)中的折射率不同这一道理，制成了一种测定瓦斯浓度的仪器。它是利用棱镜的折射和反射使灯泡发出的光产生一组像“彩虹”一样的光谱，由于瓦斯的折射绿与空气的折射率不同，当光通过含有瓦斯的气室后，彩虹就向前移动一段距离，瓦斯浓度越高、移动的距离越大。根据这个道理，就可以测出井下各处的瓦斯浓度。所以，有的人就说，“彩虹”走，瓦斯有。就是说，光谱发生移动，就表明测定地点有瓦斯存在。

光学瓦斯检定器由平面镜、棱镜、物镜组、空气室、瓦斯室、盘形管、精读数盘手轮、粗动手动、粗读数目镜、精读数目镜、出气孔、进气孔、水分吸收管、二氧化碳吸收管、电池、灯泡和吸气球组成，它既能测瓦斯，还能检测二氧化碳等气体。是常用的瓦斯检测仪器。仪器带到井下后，应在井底车场新风中捏吸五六次，并对零。测定时，将连接进气口的胶皮管伸到待测处慢慢捏气球五六次，即可测出该处的瓦斯浓度。

若要测定二氧化碳浓度，应先测出该地点的瓦斯浓度，再取下二氧化碳吸收管，测定一次，此时的测值为瓦斯和二氧化碳混合气体浓度，用混合气体浓度减去瓦斯浓度再乘上换算系数0.952即为二氧化碳的真实浓度。在密闭区或火区等严重缺氧地点测定时，实测瓦斯浓度偏大，应予校正。

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该检定器是精密仪器，使用中应加以爱护，并适时检修、校正。在井下应正确佩带，并防止碰撞，以免影响精度。

第二讲瓦斯

第八课电测瓦斯真先进报警断电有机关

电测式瓦斯检定器的特点是灵敏度高、体积小、测值直观、便于自动报警和断电控制。我国现在主要有热导式和热效式两类。多为便携式。

热导式瓦斯检定器是利用瓦斯与空气热导系数不同而测知瓦斯浓度的。常用的热导元件是螺旋形金属丝和半导体热敏电阻。由于半导体热敏电阻受二氧化碳和水蒸气的影响较大，元件的一致性和互换性也较差。此类的检定器测定低浓度的瓦斯时，输出的信号很小，误差较大，所以只适用于测定高浓度的瓦斯。热效式瓦斯检定器又称热催化式瓦斯检定器。它是利用可燃气体在催化剂的作用下无焰燃烧产生热量使元件电阻因温度升高而发生变化来测知瓦斯浓度的。此类检定起器测定低浓度瓦斯时，输出信号较大、不受其他可燃气体和粉尘的影响，精度较高，信号处理和显示较简便、直观，易于实现超限报警、遥测和监控。但催化剂与硫、铅、磷、氯等化合物接触时催化性能会逐渐降低，可使仪器的灵敏度降低，甚至给出错误信号。此类检定器的测量范围有0—4%或0—5%。4

电测式瓦斯检定器可连续检测，具有声光报警等特点。使用中应注意及时给电池充电，并适时对其精度进行校正。

将电测式瓦斯检定器同矿灯结合起来即为瓦斯报警矿灯。其具有照明和瓦斯超限报警两种功能。

随着电子技术的发展，国内外相继研制成功煤矿用瓦斯报警断电仪、瓦斯连续遥测报警仪、风电瓦斯闭锁装臵和多参数环境监测仪，对保障煤矿安全生产起到了重要作用。

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瓦斯报警断电仪通常由传感器、声光报警箱和主机三部分组成。能连续监测风流中的瓦斯浓度。当瓦斯超限时，在发出声光报警的同时，切断受控电器设备的供电电源，以起到安全保护作用;当瓦斯浓度降低到规定值时，一起能自动恢复供电。它的固定型、车载型和机载型三类，分别用于控制固定型机电设备、电机车和采掘机械。对于固定型瓦斯报警断电仪中瓦斯传感器(探头)的安装位臵及其数量、断电瓦斯浓度、断电范围、复电瓦斯浓度等。原煤炭工业部都作了明确的规定。

风电瓦斯闭锁装臵，主要用于高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井的掘进工作面。它根据掘进工作面及关联巷道的瓦斯浓度，对局部通风机及关联掘进巷道内响应的电器设备实现断电、变电控制，并不准强行启动动力设备。实现闭锁的方法有两种：一种是擦用瓦斯断电仪式遥测仪，即通过对磁力启动器等电器设备内部线路改接实现;另一种是采用微型计算机或数字逻辑电路技术实现闭锁。前者比较简单，但受断电仪性能的限制，表现诸多不便;后者功能齐全，使用方便。

每名矿工都应该对瓦斯报警断电闭锁装臵严加爱护，以充分发挥其“安全哨兵”的作用，确保安全生产。

第二讲瓦斯

第九课瓦斯多少能遥测瓦斯闹事会喷出

瓦斯遥测仪可以完成瓦斯检测、传输、处理。矿井瓦斯遥测就是利用专用的仪器将瓦斯的浓度转换成电信号，并通过线路传输到地面进行处理的过程。瓦斯遥测仪分井上、井下两大部分。井下部分主要有瓦斯传感器、主机、声光箱等设备;井上部分主要有接收机、记录仪等设备。

瓦斯传感器是气—电转换器件，具有将瓦斯浓度变成电信号的功能。主机向传感器和声光箱提供工作电源，并将传感器送来的瓦斯浓度电信号通过脉冲载频

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形式发送到地面接收机。接收机把代表瓦斯浓度的电信号检出供给显示部件、记录部件显示或贮存。声光箱在主机控制下可发出声光报警信号。可实现多个地点瓦斯浓度的检测。

瓦斯传感器挂在井下需要测量和监测瓦斯的地点，如采掘工作面的回风流中。主机安设在传感器附近，同时供电方便、风流畅通的地方。声光箱挂在和被测处有关的多数工人都能听到或看到报警信号的地点、距主机300米内。接收机及记录仪安设在地面调度事或通风值班室，由专人值班守护。

为保证一起的精度和可靠，须建立定期巡检制度，定期对传感器的精度和灵敏度进行校正，对活性下降到一定值的元件要及时更换，要及时清除仪器上的粉尘，对长期运行的井下部件要拿到地面进行全面检修。矿工对传感器、声光报警箱等设备要倍加爱护，使其真正起到安全哨兵的作用。

在煤矿井下的采掘过程中，高压游离瓦斯从岩层或煤层的裂隙、孔洞中突然大量放出来的现象，就叫瓦斯喷出。

造成喷出的根本原因，是有高压的瓦斯源。若含瓦斯煤层的地质破碎带产生有天然的空洞或裂隙，其中积存有大量的高压瓦斯，当采掘巷道接近这些地点时，高压瓦斯就会突然大量释放形成喷出，喷出量可达数万立方米到几十万甚至百万立方米。瓦斯喷出时间可以从几分钟到几年。瓦斯喷出时并不带出煤，所以煤体中没有喷出空洞。一般说，喷出前都有明显的预兆，如煤层变软、变湿、顶板来压、支架断裂和底鼓，工作面风流中的瓦斯浓度增加或忽大忽小，有嘶嘶的瓦斯涌出声等

阳泉二矿于1954年在煤层底板石灰岩中开凿巷道时发生的瓦斯喷出现象，喷出量超过每天11000立方米，过了二年后喷出量仍超过每天5000立方米，喷出的瓦斯浓度达80%—90%。

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英国卡尔乌德煤矿在1860年打井时，遇到大量的瓦斯喷出，并且被引燃，在井口形成巨大的火柱，燃烧达9年之久。在半径15公里内都可以见到火柱。

南桐煤矿0307工作面在回采了346平方米时，出现了瓦斯涌出的蜂叫声，随后底板破裂、上鼓、支架断裂、瓦斯大量喷出。喷出的瓦斯使风流逆转距离达180米，瓦斯浓度在50%以上，喷出持续109小时。

第二讲瓦斯

第十课瓦斯喷出能防治小心煤与瓦斯突

怎样预防与处理矿井瓦斯喷出呢?

首先，必须加强矿井地质工作，摸清采掘区域内的地质构造情况;同时采取“探、排、引、堵”的技术措施。

探—探明地质构造。在瓦斯喷出可能性大的地区掘进时，可在掘进巷道的前方和两侧打钻孔，探明是否存在断层、裂隙和溶洞，以便了解他们的位臵、大小和瓦斯赋存情况。

排—排放或抽放瓦斯。

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如探明断层、裂隙、溶洞不大或瓦斯量不多时，则可让它自然排放;如溶洞体积大、范围广、瓦斯量大、喷出强度大、持续时间长，则可插管进行抽放。如在掘进工作面上喷出瓦斯的裂隙多，且分布较广，可以暂时停止掘进，封闭巷道接管抽放。

引—引导瓦斯到回风道。

喷出瓦斯的裂隙范围较小且瓦斯喷出量不大时。可用风筒将瓦斯引到回风道或引到距离工作面20米以外的巷道中，以保证工作面能安全放炮。

堵—堵塞裂隙。

当喷出瓦斯的裂隙范围较广，但喷出量很小时，可用黄泥或水泥堵住裂隙，阻止瓦斯喷出，以保证掘进工作面的安全。对于有瓦斯突出的工作面要有独立的通风系统，并加大供风量。职工配备隔离式自救器，并熟悉避灾路线。

在井下采掘过程，尤其在石门过煤层掘进时，常常一瞬间工作面突然被破坏，大量的煤与岩石被抛出，并放出大量的瓦斯，这种现象就叫煤与瓦斯突出，简称突出。有这种现象的煤层，叫煤与瓦斯突出煤层。世界上几个主要的产煤国家都有突出现象，其中以发国、俄罗斯、和我国最严重。据记载，从1951—1990年末，我国突出矿井共有250对，突出1.6万次，占世界突出总数的三分之一以上。1996年在鉴定的621对国有重点煤矿中，有125对突出矿，共计发生突出349次。我国最大的突出，发生在1975年8月8日三汇一井，突出煤岩量12780吨、瓦斯140万立

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方米。1975年6月13日，在吉林省营城煤矿发生了我国首次岩石和二氧化碳突出，突出的岩石量1005吨、二氧化碳11000立方米。发生突出时，突出的瓦斯即顺风流沿回流动，大型突出时可逆风流向进风井方向流动，会使井下大范围内充满高浓度瓦斯，它可造成人员缺氧窒息死亡，还能引起瓦斯燃烧或爆炸事故。突出的煤岩可掩埋人员，造成人员伤亡。

突出的发生是煤层中的高压瓦斯、矿山压力和煤的机械性质综合作用的结果。但在不同地点，每次突出的主导因素有各有不同。

由于突出具有突然性，并伴有强大的动力和声响，所以它对煤矿的安全生产威胁十分严重。因此，我们必须认识和掌握突出的规律，采取有效的预防措施，彻底制服它。

瓦斯喷出能破坏巷道、支架、设备以及通风系统，危害生产和人身安全。由于瓦斯浓度突然加大，还会造成窒息、燃烧与爆炸等事故。所以，必须认真防治。

第二讲瓦斯

第十一课突出之前有预兆四位一体是妙招

煤与瓦斯突出前，一般都有预兆。掌握突出前的预兆，就可以及时采取预防措施，迅速撤离危险区，确保矿工们们的生命安全。

煤与瓦斯突出前具有以下各种预兆：

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无声预兆。工作面顶板压力增大、煤壁被挤出、片帮掉渣、顶板下沉或底板鼓起、煤层层理紊乱、煤暗淡无光、煤质变软、瓦斯忽大忽小、煤壁发凉、打钻时有顶钻、卡钻、喷瓦斯等现象。

有声预兆。煤层在变形过程中发生劈裂声、闷雷声、机枪声、，声音由远到近，有小到大，有短暂的、有连续的、间隔时间长短也不一致，煤壁发生震动和冲击，顶板来压、支架发出折裂声。

但是，任何一次突出前，并不是所有预兆都同时出现，仅出现一种或数种，而且有的预兆还不十分明显;也有的预兆距发生突出前的时间太短，往往不能被人们很准确地掌握。

煤与瓦斯突出后的特征如下：

煤与瓦斯突出后的孔洞小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其他分岔形等。被抛出的碎煤，堆积角都小于40度，并且大块在下，小块在上，煤粉被吹到远处堆积。有大量的瓦斯涌出，涌出的瓦斯量远远超过突出煤的瓦斯含量。大型突出时，瓦斯迫使风流逆转。突出时有明显的动力效应，能破坏支架、推倒矿车、破坏和抛出安装在巷道内的设施。

煤与瓦斯突出矿井，必须采取包括突出危险性预测、防治突出措施、防突措施的效果检验、安全防护措施的综合措施防治煤与瓦斯突出。通常称为四位一体综合防突措施。

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突出危险性预测分区域预测和工作预测两种。在地质勘探、新井建设、新水平和新才额区开拓准备时进行区域预测。通过预测，把煤层分为突出煤层和非突出煤层。突出煤层经区域预测后被划为突出危险去、突出威胁区和无突出危险区。在突出危险区内进行采掘前，要进行工作面预测，定出突出危险工作面和无突出危险工作面。在工作面推进过程中，还要进行工作面预测，以预测工作面附近煤体的突出危险性。各种预测均是根据不同的指标及其临界值划分突出危险性的。

防治突出措施有区域性措施和局部性措施。区域性措施有开采保护曾和预抽煤体瓦斯，它可以使大面积煤层失去突出危险性。局部防突措施有多种，它只能防止局部地点的突出。

采取防治突出措施后，还要对其防突效果进行检验。它是根据预测突出危险性指标的变化情况进行判定的。当预测指标低于突出危险临界值。认为防突措施有效。经检验证实措施有效后，还必须采取安全防护措施才能进行采掘作业。

安全防护措施旨在保护揭穿突出煤层工作面和突出煤层采掘工作面作业的矿工的人身安全。它包括震动放炮、远距离放炮、构建避难所、压风自救系统和配备隔离式自救器等5项内容。每名作业人员必须熟悉安全防护措施各项内容，熟练使用其中的设施和设备。

第二讲瓦斯

第十二课突出预防看指标开采保护防突出

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预测煤层突出危险性的指标有煤破坏指、瓦斯放散初速度指、煤的坚固性指和煤层压力等指标。这些指标通过专业技术人员用专用的仪器，通过科学的方法测得。在这里就不细讲了。

开采保护层属于区域性防突措施，是国内外广泛应用的最简单、最有效和最经济的防突措施。什么叫保护层呢?在开采煤层群的时候，有的煤层突出危险大，有的煤层突出危险性小，甚至没有突出危险性。为了白狐突出危险性大的煤层而先开采的不突出或突出危险小的煤层就叫保护层;后开采的突出危险煤层叫被保护层。位于被保护层上部的保护层叫上保护层;位于被保护层下面的叫下保护层。保护层先行开采后，其周围岩层及煤层会向采空区方向移动、变形，使保护范围内地应力降低，使突出煤层膨胀变形，透气性大幅度增加，瓦斯可得以解吸排放;瓦斯解吸排放后，瓦斯压力降低，煤的机械强度提高，突出煤层的突出危险性就会降低或消除。

在保护层中要尽可能不留煤柱或少留煤柱。非留不可时，应将煤柱的尺寸、位臵准确地标注在采掘工程图上，以便在开采被保护层时，在煤柱影响范围内采取局部防突措施。

开采保护层时，应做到“三超前”，即保护层的掘进工作面超前回采工作面一个采区;保护层的回采工作面超前被保护层掘进工作面一个采区;被保护层的掘进工作面超前回采工作面一个采区。

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开采保护层时，具有抽放系统的矿井，应同时抽放被保护层的瓦斯，以防被保护层瓦斯大量涌入保护层引起瓦斯超限。特别是开采近距离保护层时，必须采取措施，防止被保护层初期卸压的瓦斯突然涌进保护层采掘工作面，并必须严防误穿突出煤层。

第二讲瓦斯

第十三课局部防突有措施石门揭煤要小心

采用局部防突措施的目的在于使工作面小范围失去突出危险性。具体措施主要有水力冲孔、钻孔排放瓦斯、超前钻孔、金属骨架、超前支架、深孔松动爆破、卸压槽等。

水力冲孔是在安全岩(煤)柱的保护下，向有自喷能力的煤层打钻，送入高压水，部分地破碎煤体，使煤体应力和瓦斯得以释放，以减小或消除突出危险性。可用于石门揭煤、煤巷掘进和回采工作面。

钻孔排放瓦斯是由煤巷或岩巷突出煤层打钻，使瓦斯经钻孔自然排放出来，待瓦斯压力降到安全压力以下时，再进行采掘工作。它适用于煤层厚、倾角大、透气性大和瓦斯压力高的石门揭煤。

超前钻孔是在煤巷掘进工作面前方始终保持一定数量的排放瓦斯钻孔，以排放瓦斯。适用于煤层赋存稳定、透气性好的情况下。金属骨架是一种超前支架。当石门掘进接近煤层时，先通过岩石柱在巷道顶部和两帮上侧打钻穿透煤层全

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厚，并进入岩层0.5米，再用钢管或钢轨作为骨架插入孔内，并予固定，最后用震动放炮揭开煤层。适用于地压和瓦斯压力都不太大的急倾斜薄煤层或中厚煤层。

超前支架又称前探支架，是在掘进工作面前方向顶部用钢管或钢轨事先打一排超前支架，用以支撑悬露的煤体、排放瓦斯，增加煤体的稳定性。每一循环打一排支架，两排支架交替前进，使掘进工作面始终在前探支架保护下进行，在永久支架架好后，可以回收钢管，反复使用。它适用于极松软煤层。

大型突出往往发生于石门揭开突出危险煤层时，所以石门揭煤及有突出倾向的建设矿井或突出矿井开拓新水平时，井巷揭开突出煤层都必须编制专门设计，并按管理权限报县级以上煤炭管理部门审批。要求做到：

1、石门避免布臵在地质构造复杂和破坏地带。

2、揭穿突出煤层前，要进行突出危险性预测。

3、掘进工作面距离煤层法线距离10米以外时，至少打两个穿透煤层全厚的钻孔，以确切掌握煤层赋存和瓦斯情况。

4、掘进工作面距煤层法线距离5米时，至少打两个穿透煤层全厚或见煤深度不小于10米的钻孔，测定煤层的瓦斯压力和预测煤层突出的危险性。

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5、掘进工作面和煤层之间，必须保持一定厚度的岩柱，以便实施防突措施。岩柱厚读据防突措施的要求、岩柱性质、煤层倾角等确定。采用震动放炮措施时，掘进工作面距煤层法线距离的最小值为：急倾斜煤层2米;倾斜、缓倾斜煤层1.5米。如果岩层松软、破碎，还应加大法线距离。

6、石门揭穿突出煤层预测有突出危险时，必须采取抽放瓦斯、水力冲孔、排放钻孔、金属骨架或其他经试验有效的预防突出措施。经措施效果检验，确认无突出危险时，报集团公司批准，采用远句里放炮揭穿煤层;否则;须采用震动放炮揭穿煤层。

7、只能从煤层的顶板或底板一侧揭穿煤层，并尽可能一次揭穿煤层全厚。如果煤层倾角太小或厚度太大或爆破参数失误，不能一次揭穿时，在掘进剩余部分时，还必须采取防突措施。

第二讲瓦斯

第十四课震动放炮诱突出突出危险须防备

震动放炮是一种人为的诱导突出的措施，而不是防止突出的措施。它使突出发生在没有人员在场和采取了预防瓦斯煤尘爆炸措施的情况下，可避免突出时的人身伤亡事故。

震动放炮常用于石门或立井揭穿突出煤层时。它与普通放炮的不同点是：增加了炮眼数和装药量，一次爆破使整个掘进工作面迅速向前移动，全断面一次揭穿或揭开煤层。爆破时，强大的爆破冲击波使在地应力作用下的含高压瓦斯的煤体突然暴露，给突出造成有利条件，从而诱导突出发生。

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震动放炮效果的好坏，主要取决于掘进工作面与煤层之间的岩柱厚度、炮眼数及其布臵、炸药用量及起爆方式等。

采用震动放炮时，应将放炮区或全井断电，进、出风口50—100米内不得有火源，以免引燃突出的瓦斯。工作面必须有独立可靠的回风系统，并要保证风流畅通。在其进风侧巷道中，要设臵两道坚固的反向风门，放炮时关闭，放炮后救护队进入巷道检查时打开。与该回风系统相连的风门、密闭、风桥等设施必须牢固可靠，防止突出后瓦斯涌入其它区域。为降低震动放炮时发生突出的强度和避免突出冲击波破坏巷道设施，应在掘进迎头20米内建立两道金属挡栏，挡住突出的固体物。如果震动放炮未能一次揭穿煤层，剩余部分掘进时必须采取防突措施。

震动放炮往往有延期突出的特点，所以放震动炮后，需隔半小时以上时间，由救护队到放炮地点进行检查，等排除瓦斯恢复通风后，才准进入工作面。

预防煤与瓦斯突出的方法很多，各矿必须根据具体条件合理选择，同时还应遵守以下各项规定：

在突出煤层中工作的区、队长，应由从事采掘工作不少于3年的工程技术人员或经过专门培训并考试合格的人员担任。在突出地点工作的人员，必须经过专门驯良，掌握防治突出的基本知识，熟悉突出的各项预兆，熟悉井下避灾路线。

开采突出危险的煤层时，必须进行专门设计、并规定保护层、煤层开采顺序、开拓方式、采煤方法、支架形式以及防治突出的措施。

突出煤层采掘工作面都必须有独立的通风系统，并设专人检查瓦斯。该区域要安设直通矿调度室的电话，发现有突出危险时，立即撤出人员。

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在突出危险地区工作的人员必须佩带隔离式自救器。

在有突出危险的煤层进行采掘工作时，在一个或相邻的两个采区中，同一煤层的同一区段，禁止布臵两个工作面同时相向回采，禁止两个工作面同时相向掘进。

在有突出危险煤层中的掘进工作面，应在其进风侧的巷道中设臵两道坚固的反向风门，并保持回风巷畅通无阻。在突出煤层的采掘工作面附近的进风巷中，必须设臵有供给压缩空气设施的避难硐室或急救袋;其回风巷中，如有人作业，也应设臵。在突出煤层的巷道中更换、维修或回收支架时，必须采取预防煤体垮落而引起突出的措施。

第二讲瓦斯

第十五课矿井瓦斯要抽放方法得当就安全

在煤矿中，一般用通风的方法将井下涌出的瓦斯冲淡到安全浓度以下。但是，如瓦斯涌出量很大，只靠通风方法排除瓦斯是困难的，甚至在经济上不合理，在技术上也不可能，这就需要采用抽放瓦斯的办法来解决。瓦斯抽放方法有以下几种：

本煤层钻孔抽放瓦斯。在各水平的底板围岩运输大巷中，每隔30米做一长10—15米的小石门，作为抽放钻场。由此向煤层打3—5个放射状的钻孔，钻孔穿透

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煤层并进入顶板。钻孔打好后就插管封闭，接入总抽放管道进行抽放。

临近层抽放瓦斯。在开采煤层群时，如果临近层的瓦斯是构成矿井瓦斯涌出量的主要来源之一，可由开采曾向临近层打钻孔进行瓦斯抽放。抽放顶板上的临近层，叫做上临近层抽放瓦斯;抽放底板下的临近层，叫做下临近层抽放瓦斯。

采空区抽放瓦斯。如果采空区积存大量瓦斯，就会向采面或向中扩散，当威胁到安全生产时，就必须对采空区进行瓦斯抽放。这样就可以解决回采工作面机尾附近的瓦斯积聚问题，同时也降低了回采工作面的瓦斯浓度，可确保矿井安全生产。本煤层瓦斯抽放适用于透气性大的煤层抽放瓦斯;我国绝大多数矿井的煤层透气性都很小，若不采用增加煤层透气性的措施，抽放效果就不理想。临近层瓦斯抽放、效果好，应用普遍。采空区抽放需注意防止采空去内发火

煤矿瓦斯安全监控系统 篇6

【关键词】矿井瓦斯管理；安全生产

1.掘进工作面发生瓦斯事故的原因

1.1掘进工作面没有完整的通风系统，不能形成全风压通风，靠的是局部通风机通风。倘若管理不善，随意停开，或因通风机产生故障停止运转，或无计划停电，都会造成工作面停风，都会引起瓦斯积聚。

1.2巷道布置不合理，通风系统不稳定，可靠性差，导致风流率乱，瓦斯积聚。

1.3由于矿井生产布局和通风系统不合理，通JxI设施较多，系统稳定性差，造成掘进工作面瓦斯积聚，形成瓦斯事故。一旦发生爆炸事故，波及范围广，影响面大。

1.4局部通风机安设位置不符合《煤矿安全规程》规定，造成循环风，使掘进进工作面风流污染，瓦斯浓度过高不易冲淡和排除，形成积聚。

1.5风筒管理不善，接头不严密、挂破未及时缝补或缝补不好，漏风严重；吊挂不平直、拐弯过多或风筒末端距工作面较远，超过了出风流的有效射程等，都会使掘进工作面风量不足，不能把掘进工作面及附近涌出的瓦斯及时冲淡与排除，造成瓦斯积聚。

1.6风机选择不当或局部通风机陈旧。不完好、效率低等，使供风能力不足，造成掘进工作面风量不够，形成瓦斯积聚。

1.7瓦斯地质工作跟不上，缺乏超前防范煤与瓦斯突出的措施和能力，对煤层地质构造和瓦斯赋存情况不清，预报不准，结果在掘进施工过程中会突然遇到地质条件变化、掘进面瓦斯涌出异常情况，造成突出事故。

1.8安全意识薄弱，现场管理不严，造成工程质量低下；违章指挥、违章作、敝空班漏检、弄虚作假或瓦斯超限作业，其结果是隐患不能及时发现和排除；为赶任务和进尺，不惜在瓦斯积聚的情况下冒险蛮干、超限作业而造成瓦斯事故。

2.矿井瓦斯管理的基本原则

根据平煤集团公司及我国主要矿区的实践经验，矿井瓦斯管理可概括为以下三个基本原则。

矿井瓦斯分级管理：《煤矿安全规程》140条规定：一个矿井中，只要有一个煤（岩）层发现过瓦斯，该矿井即定为瓦斯矿井，并依照矿井瓦斯等级的工作制度进行管理。因此，矿井瓦斯分级管理是矿井瓦斯管理是矿井瓦斯管理首要原则。

矿井瓦斯分源治理：根据各种瓦斯来源在矿井瓦斯涌出量中所占的比重及其涌出规律而采取相应的技术管理措施，称为矿井瓦斯分源治理，它也是矿井瓦斯管理的重要原则。

矿井瓦斯综合治理：实践证明对矿井瓦斯必须从通风管理、机电设备的防爆管理、火药和放炮管理、火区管理、隔爆设施管理、瓦斯监测、瓦斯抽放及瓦斯排放管理等多方面和多环节上齐抓共管，实行综合治理，才能有效地防治瓦斯灾害。矿井瓦斯的综合治理，包括对矿井瓦斯采取一般的管理措施和某些特殊管理措施。

矿井瓦斯管理的基本手段是从防止瓦斯积聚、防止瓦斯引燃和防止瓦斯灾害扩大等三个方面，采取必要的措施，消除矿井瓦斯灾害形成的条件，以达到煤矿安全生产的日的。

3.矿井瓦斯的综合治理

抽放瓦斯是消除矿井瓦斯事故和瓦斯突出的一项根本性的战略措施，同时也是瓦斯资源利用的重要手段。要依据抽放条件，选择抽放方法，要加强抽放工作的管理，提高瓦斯抽放率。

对于局部瓦斯积聚的巷道，必须制定严密的安全技术组织措施，进行瓦斯排放。瓦斯排放必须按照原煤炭工业部的有关规定，实行分级管理，严禁“一风吹”，确保排出风流和全风压风流混合处的瓦斯浓度不得超过1.5%，要做好瓦斯排放措施的制定、贯彻、落实和监督检查工作。

加强盲巷管理。盲巷往往是瓦斯事故的严重隐患，必须从设计施工两方面严格把关，尽可能杜绝盲巷的出现。一旦出现盲巷要及时设置栅栏或封闭，要建立自巷台帐，加强对盲巷的检查、监督和处理。

加强掘进巷贯通管理。掘进巷道贯通时，由于管理不当往往造成瓦斯或其它事故，必须制定巷道贯通的专项安全技术措施，确保施工安全。要严格执行每炮要检查被贯通巷道内瓦斯浓度的制度，防止瓦斯爆炸事故。贯通之后，要进行风流调整，保证有足够的风量，瓦斯浓度保持在1%以下时，方可恢复工作。

加强矿井瓦斯监测设备和仪表管理。目前，我国大多数矿区已逐步装备自动化的瓦斯监测设备和普及使用各种型号的便携式瓦斯检测仪表，加强瓦斯监测设备和仪表的管理，提高使用率，充分发挥其效能，才能有效地防止瓦斯事故的发生。要加强设备和仪表的安装、调试和维修工作，配备必要的人员和管理人员，建立有关的台帐、记录和报表制度，及时进行井下监测装置及器件的检查、更换、推移和维护。

加强通风瓦斯管理，建立健全通风瓦斯管理制度，切实落实“一通三防”责任制，严格执行“一炮三检”的制度，保证通风系统安全可靠、稳定合理和掘进面量充足，坚决杜绝超通风能力生产及掘进和瓦斯超限作业。

高瓦斯、突出矿井应做到掘进安全技术装备系列化，如高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井的掘进工作面，局部通风机供电要实行“三专”（专用变压器、专用电缆、专用开关）、“两闭锁”（风、电瓦斯闭锁），要安设运行状态监视装置，双风机双电源供电，加强瓦斯检查管理，防止漏检而出现瓦斯问题。

4.结束语

煤矿瓦斯安全监控系统 篇7

煤矿安全监控系统用于监测甲烷、风速、风压、风门、主要通风机、局部通风机等,当瓦斯超限或通风机停风时,切断相关区域电源并声光报警,在瓦斯防治中发挥着重要作用。但部分煤矿没有按照《煤矿安全规程》和《AQ1029煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》等规定正确安装、使用、维护与管理系统,存在着传感器数量不足、报警与断电浓度设置不正确、不使用断电闭锁功能、瓦斯超限报警后不将煤矿井下作业人员撤离危险区域等问题,从而酿成死亡事故[1,2,3,4,5,6]。

山西洪洞瑞之源煤业有限公司(原洪洞县新窑煤矿)“12·5” 特别重大瓦斯爆炸事故就是典型的案例。该矿9号煤层没有设置煤矿安全监控系统,因此不能及时发现瓦斯超限,停电撤人;不能发现无风作业,提前预警。2007-12-05T23:07,该矿井下发生特别重大瓦斯爆炸事故,造成105人死亡, 18人受伤[7]。

1 概况

山西洪洞瑞之源煤业有限公司位于山西省临汾市洪洞县左木乡红光村,批准开采2号煤层,事故前实际开采2号和9号煤层。2号煤层平均厚度为2 m,采煤方法为壁式炮采;据2006年瓦斯等级鉴定,瓦斯绝对涌出量为1.81 m3/min,相对涌出量为3.91 m3/t,为低瓦斯矿井;煤尘具有爆炸性,煤层自燃倾向性等级为Ⅰ级,属于容易自燃煤层。9号煤层平均厚度为2 m,以掘代采,采用三轮车运输,由于该煤层为非法越层开采,因此未进行瓦斯等级、煤尘爆炸性及煤层自燃倾向性鉴定。9号煤层没有设置煤矿安全监控系统。

2 爆炸时间认定

据安全监控系统记录及证人证言,经分析认定,该次事故的发生时间为北京时间2007-12-05T23:07。主要依据如下:

(1) 据事故当班调度证言,事故发生时在调度室感觉到“爆炸声在脚底震动”,给矿部打完电话后时钟显示23:05,在调度室门口看到平硐井口白烟冒得很厉害。

(2) 据安全监控系统总回风巷瓦斯传感器监测数据,5日23:06瓦斯浓度为0.2%,23:09瓦斯浓度已增至2.34%。经比对,安全监控系统时间比北京时间快1 min;甲烷传感器反应时间及系统传输时间按1 min计算,爆炸时间应为23:07。

3 爆炸事故类别认定

据现场勘查,经分析认定,该次事故类别为瓦斯爆炸事故,煤尘参与爆炸。主要依据如下:

(1) 40 m掘采面巷高达7 m,离地2 m处瓦斯浓度达0.4%,根据瓦斯在巷道中的分布状态,巷道顶部瓦斯浓度更高,明显高于其它工作地点;另外,40 m掘采面巷道长度为40 m,无风作业,表明40 m掘采面有瓦斯积聚条件。

(2) 爆炸冲击波造成井下人员伤亡、部分通风设施损坏、机电设备和三轮车位移。

(3) 爆炸产生了高温火焰和CO有毒气体。据现场勘查,爆源区域附近有明显高温过火痕迹;据临汾市救护大队副大队长证言,事故后临汾救护队6日07:30下井救灾,到达2号煤层采煤工作面时CO体积分数为0.2%;据《尸体检验报告》和《救护报告》,大部分人员死亡属CO中毒死亡。

(4) 40 m掘采面巷口里帮、巷道内两帮有大量煤结焦遍布;40 m掘采面外巷道中有煤结焦现象,具有煤尘参与爆炸的明显特征,表明煤尘参与爆炸。

4 瓦斯爆炸爆源认定

据现场勘查及相关记录,经分析认定,瓦斯爆炸爆源位于9号煤层40 m掘采面。主要依据如下:

(1) 瓦斯爆炸冲击波沿9号煤层40 m掘采面由里向外传播,以40 m掘采面巷口为界向两边巷道传播,沿40 m掘采面进风下山自下向上传播,沿9号一平巷、9号进风平巷、9号一部胶带运输巷、进风绕道、主斜井由里向外传播。

(2) 40 m掘采面有瓦斯积聚条件。

(3) 40 m掘采面巷道两帮煤结焦遍布;距工作面约20 m处发现一电钻,电缆线过火严重;距工作面约15 m处发现展开的放炮线,放炮线有一断头,有明显过火痕迹;40 m掘采面有煤靠煤壁自由跨落堆放。上述现象表明40 m掘采面有明显过火痕迹,且具有引爆火源的条件。

(4) 据《尸体检验报告》、《救护报告》和救护队员笔录:① 2号煤层巷道无明显破坏,尸体无烧伤和创伤痕迹;② 9号煤层胶带运输巷和回风巷无明显破坏,尸体无烧伤和创伤痕迹,第三部带式输送机机头向9号煤层10号岩巷方向倾倒;③ 9号煤层以掘代采面尸体有烧伤,但40 m掘采面区域尸体烧伤严重。

5 瓦斯与煤尘积聚原因分析

据现场勘查及安全监控系统监测数据,经分析认定,9号煤层40 m掘采面无风作用,造成瓦斯积聚,达到爆炸浓度界限。瓦斯爆炸产生的冲击波扬起巷道沉积煤尘,煤尘参与爆炸。主要依据如下:

(1) 9号煤区域通风系统十分混乱。全负压风流只流经主要运输巷,运输巷上、下部区域被多条纵横巷道切割成小块。该煤层采用以掘代采面,又没有控制风流流向的设施,全负压风流难以扩散,进入以掘代采面区域。上述因素造成事故区域40 m巷道进风下山、40 m掘采面进风平巷及40 m掘采面处于微风或无风状态。

(2) 40 m掘采面巷道长为40 m,附近未发现专门为该作业地点供风的局部通风机,巷道内未发现风筒布,表明爆源处事故前没有进行通风,巷道处于无风状态。

(3) 40 m掘采面巷道里高外低,迎头高达7 m,离地2 m处瓦斯浓度达0.4%,根据瓦斯在巷道中的分布状态,巷道顶部瓦斯浓度更高,瓦斯浓度明显大于其它工作地点。

(4) 5日23:06总回风巷瓦斯浓度为0.2%,23:09瓦斯浓度增至2.34%,23:12瓦斯浓度达2.55%,表明事故发生时爆源处瓦斯浓度很高。瓦斯浓度增加原因主要是爆源处瓦斯爆炸后,残余瓦斯与爆炸气体产物随爆炸冲击波传播。

(5) 因40 m掘采面迎头煤层变厚,巷道高度增加,由巷口的5 m增至7 m,造成瓦斯涌出量增大。

(6) 9号煤层无防尘系统,据现场勘察和临汾市救护大队乡宁中队副中队长证言,9号煤层各巷道煤尘沉积、积聚严重。

6 瓦斯爆炸引火源的认定

经现场勘查、证人证言和救护报告,经分析认定,40 m掘采面放炮产生火焰,引爆瓦斯。主要依据如下:

(1) 据9号煤区队长证言,9号煤层掘进落煤作业包括打钻、放炮落煤、装煤、运煤等过程,放炮时间不定;作业时,炮眼没有按规定要求使用炮泥封堵,而是使用碎煤等封堵,放炮会产生火焰。

(2) 据现场勘察,40 m掘采面有煤靠煤壁自由跨落堆放;距工作面约15m处发现一卷展开的放炮线,一直延伸至40 m掘采面进风平巷;放炮线有一断头,有明显过火痕迹。上述现象表明40 m掘采面已经完成放炮作业。

(3) 据《救护报告》,40 m掘采面进风平巷有2名遇难人员,有严重烧伤痕迹;据9号煤区队长证言,9号煤层每个以掘代采面一般有2人作业,1人主要负责打眼、放炮、装车,另1人主要负责运输。

(4) 40 m掘采面未发现其它引火源。据现场勘察,40 m掘采面自迎头至巷口,没有发现三轮车;距迎头约20m处发现一煤电钻,电缆线过火严重;但据《救护报告》,40 m掘采面巷道内未发现遇难人员,且迎头有煤靠煤壁自由跨落堆放,事故发生时没有使用煤电钻作业的迹象。

7 瓦斯爆炸波及范围及分析

7.1 波及范围

据现场勘查,该次瓦斯爆炸发生在9号煤层40 m掘采面,瓦斯爆炸波及范围主要为9号煤层40 m掘采面、40 m掘采面进风平巷、40 m掘采面进风下山、9号一平巷、9号二平巷、9号进风下山、9号进风平巷、9号煤仓、9号绕道、9号一部胶带运输巷、主斜井。另外,瓦斯爆炸产生的有毒有害气体,扩散至2号煤层生产区域。

据煤矿安全监控系统监测数据,5日23:09,2号煤层回采工作面瓦斯浓度由正常情况下的0.33%增至0.75%,并继续缓慢上升,23:27达到1.37%,这表明在爆炸冲击波作用下,部分爆炸生成的有毒气体已由9号煤层→9号煤层胶带运输巷→暗斜井→2号煤层集中巷,进入2号回采工作面。

7.2 2号煤层部分人员撤离措施及分析

唐队共24人,在2号煤残采区工作,平时由总回风巷进、出。据证人证言,爆炸发生后,在总回风巷口3部绞车外3人受伤。调度值班人员通知,就近由进风区撤退。唐队首先打开与柳沟矿已采区密闭,发现无法撤离;6日03:20打开2采区上山密闭撤离,21人于4点升井;受伤人员中1人直接从总回风巷升井,另外两人随后打开密闭撤离。

2采区上山密闭通2号煤层主要进风大巷,由于主要通风机于5日23:30前恢复通风,密闭打开,造成付平硐进风经密闭进入唐队生产区和总回风巷,从而总成短路。另外,通柳沟矿的密闭打开,进一步降低了主要通风机稀释有害气体的有效风量,减少了2号煤层生产区的新鲜风供风,致使事故扩大。

由于事故矿井较长时间内有害气体得不到有效稀释,后来采用柳沟矿风井回风,此时,因该矿主要通风机停止运转,风流不再短路,矿井内大部分有害气体得以稀释,这一过程也进一步证明打开密闭造成风流短路的判断是正确的。不难看出,打开密闭使唐队23人安全撤离,但减少了2号煤层生产区的有效风量,增加了2号煤层回采工作面人员的损失。

8 事故教训

(1) 该矿9号煤层采用非正规以掘代采面方法,无局部通风机通风,9号煤层10个工作地点多头无风作业,造成瓦斯积聚。

(2) 9号煤层“一通三防”技术管理十分混乱,没有合理稳定的通风系统和通风设施,没有“一通三防”管理制度和相关通风、瓦斯、安全报表。

(3) 9号煤层掘进、落煤作业中,炮眼不按规定要求使用炮泥封堵,不执行“一炮三检”和“三人联锁”等规定。

(4) 9号煤层巷道煤尘积聚严重,无防尘措施和设备,造成积尘在冲击波作用下飞扬并参与爆炸,这是事故扩大的主要因素。

(5) 9号煤层没有设置煤矿安全监控系统,不能及时发现瓦斯超限,停电撤人。

(6) 该矿非法盗采,逃避监察监管,是9号煤层存在重大隐患、长期得不到整改的主要原因。

(7) 发生事故后,未按规定及时报告,而且盲目进行施救,扩大了事故,造成救灾人员的大量死亡。

(8) 井下机电管理混乱。9号煤层区域发现电缆不使用防爆接线盒连接,井下大量使用非防爆三轮车,煤电钻不使用综保。

(9) 严重超定员组织生产,井下作业人员远远超出政府有关部门文件规定。

(10) 劳动组织管理极为混乱,采掘工程违规承包,各包工队之间下井人数、作业时间各自为政,互不干涉;工人固定性差,流动性很大,没有落实工人培训制度;矿井无正规的交接班制度和入井登记制度。

9 结语

瓦斯煤矿瓦斯防治安全分析 篇8

瓦斯是在形成煤的过程中产生的一种气体, 具有易燃、易爆的特性。在煤矿的开采过程中最大的安全隐患就是瓦斯灾害, 如果无法有效的防治及管理, 瓦斯事故发生的可能性就会大大提高, 继而造成不可估量的损失。因此, 煤矿管理人员务必要提高对瓦斯危险性的认识, 采取切实可行的措施, 对煤矿进行全方位的管理, 避免由瓦斯引起的安全事故的发生。同时, 管理人员要针对煤矿的安全性做出合理的评价, 用系统工程的方法对煤矿系统的安全性加以检测, 并且对可能发生事故的后果进行深入分析。

1 瓦斯煤矿事故及安全评价分析

在煤矿开采之前, 需要对煤矿进行安全评价, 即针对煤矿系统的安全性进行检测, 分析安全问题属于哪种类型以及评估发生事故可能引起的后果。煤矿安全评估就是为了检测系统中可能存在的安全隐患, 得出事故危险等级以及对后果予以评估。

煤矿开采工作要想得以顺利安全地进行, 就必须最大限度地避免瓦斯事故的发生。所以, 在煤矿的开采中, 相关人员应当采用科学的方式对煤矿开采进行管理。调查研究表明, 煤矿中发生的瓦斯事故通常表现为三个方面, 即瓦斯爆炸、瓦斯突出和瓦斯窒息。其中瓦斯窒息和瓦斯爆炸在是十分常见的瓦斯事故。瓦斯窒息的产生是由于煤矿的空气中含有瓦斯气体, 瓦斯的存在降低了煤矿中氧气的浓度, 氧气在空气中所占的比例减少, 不能满足工作人员正常呼吸的要求, 由此致使煤矿工作人员呼吸困难, 出现窒息的现象, 甚至导致人员的死亡。伴随着瓦斯爆炸产生的是高温火焰和冲击波, 极大破坏了工作人员的身体健康和设备的正常运转, 严重时还会引起火灾。由此可知, 瓦斯窒息和瓦斯爆炸对煤矿开采的安全性造成巨大的不良影响, 必须引起煤矿管理人员足够的重视, 煤矿管理人员也要采取一定的防范措施避免事故的发生, 为煤矿工作人员的人身安全负责。

2 瓦斯煤矿超限现象分析

超限现象是在瓦斯煤矿中尤为普遍的现象, 发生的次数也相对较为频繁。可是通常瓦斯超限发生的时间并不长, 一般都是瞬间超限, 只是频率较高。造成瓦斯超限的原因是由于采空区的悬顶面积较大, 瓦斯在这片区域中大量积累, 受放炮冲击波和矿山周期压力的干扰, 大大提高瓦斯超限现象发生的频率。因此, 对于积压在采空区的瓦斯进行系统化的管理是相当重要的, 必须采用科学的防范措施对瓦斯煤矿进行管理, 尽可能减少瓦斯超限现象的发生。经过对瓦斯超限频率和超限幅度的研究可发现, 在回采工作面上是瓦斯超限发生频率最高的地方, 主要原因是在回采工作面上, 瓦斯生产的的任务量较大, 施工单位在施工中只重视产量, 而忽略了瓦斯的管理问题, 这对煤矿开采的安全性造成了负面影响, 同时也是在回采工作面上瓦斯超限现象多发的主要原因。

3 瓦斯煤矿瓦斯安全的防治措施

瓦斯煤矿的安全问题以瓦斯的超限问题为依据来确定煤矿在开采过程中的工作重心, 即施工单位在开采时应该把重点发在回采工作面的治理上, 行之有效的解决在放炮后出现的瓦斯超限问题以及采空区悬顶问题, 还要采取合理的方法对放炮冲击波、顶板强化和安全监测系统的应用方面进行管理, 降低由这些因素引起的煤矿瓦斯超限问题, 增强煤矿在生产过程中的安全性。

针对回采工作面的管理问题, 煤矿施工单位要对其予以强化。煤矿施工单位不仅要充分了解回采工作面的放炮规律, 还要对每次放炮需用使用的炸药数量以及两次放炮中间所间隔的时间有所掌握, 在施工过程中必须严格遵循技术上的要求。不仅如此, 煤矿施工单位还要注意一些其他的问题, 并对其进行全面分析与研究, 比如在爆破过程中落煤生成的瓦斯以及在压力的影响下老塘可能排出大量的瓦斯等。施工人员在开展工作的同时, 必须把遵守爆破管理要求和回采工艺技术要求放在首位, 并且, 相关单位必须依照科学的管理方法对煤矿的开采进行管理, 有章、有序的展开煤矿生产工作, 严令禁止煤矿集中生产现象的发生。

在煤矿中, 薄煤层煤的厚度通常不高, 一般在薄煤层煤开采过程中, 通常使用较硬的顶板, 老塘悬顶的面积相对较大, 这些因素造成受放炮冲击波以及矿山周期压力的影响, 老塘内瓦斯在瞬间的排出量巨大, 极大影响了对煤矿瓦斯的正常管理。因此, 煤矿施工单位在进行施工的过程中, 必须充分研究回采工作面上瓦斯出现问题的原因, 还要采取相应的措施处理回采工作面以及老塘切顶上瓦斯出现的问题, 通常采用支护方式进行管理, 在埋设老塘切顶柱的时候不仅要保证其应有的密集性, 还要埋设在一条直线上, 以防止大片脱落现象在老塘上的发生, 避免瓦斯的大量排放。

煤矿施工单位不仅要对回采工作面上回风巷开采期间进行瓦斯管理, 同时还要对上隅角进行瓦斯的管理。并且在生产煤矿的期间必须按照相应的要求开展开采的工作, 要切实做到超前开采, 避免开采落后现象的发生, 尤其要注意对上隅角的开采加以管理, 还要严格遵守规范上的要求, 按照规范规定对煤矿进行管理。

在煤矿瓦斯防治工作中需要更多的应用先进技术, 在瓦斯的检测环节需要做好以下工作:将设计好的甲烷传感器设计在较为固定的支护栏上, 不可同风筒处于同侧, 位置要在迎头的5 m之外。所处的位置不可被水淋到, 同巷道顶部距离在30 cm以上。对检测设备的调整, 必须由专业人员来完成, 需要设计好定期的维护。根据笔者的工作经验, 甲烷的传感器报警阈值可以设置为1%, 断电点设置在1.5%, 电力恢复设置在1%以下。

根据笔者多年工作经验, 瓦斯煤矿的瓦斯涌出不能被工作人员按照规律性进行推断, 因此瓦斯防治比较总结附近区域的地质材料, 计算出地图参数。在煤矿掘进工作面上的工作人员在工作时, 要充分了解工作面上的地质构造, 在超前地质上进行钻孔工作的过程中, 为了减少大量瓦斯排出现象的发生, 需要预先进行瓦斯分析和管理。与此同时, 煤矿施工单位要根据不同地质条件对施工加以调整, 主要是对瓦斯的安全防护措施和施工技术手段两个方面做出有效的调整。除此之外, 要针对新揭露的地质构造作出详尽的记录, 保证在矿井地质精探的过程中得到完善可信的资料, 这样地质预报的准确度得以大幅度提高。在地质预报的指导下, 施工人员能够更加顺利的完成整个施工过程, 施工的安全性也得到了保障。在揭露新的地质构造时, 通常会产生大量的瓦斯异常排出问题, 地质预报可以防止这些问题的发生, 并且还可以为超前制定安全防止措施提供有利依据, 大大降瓦斯煤矿出现事故的可能性。

4 结语

在瓦斯煤矿的开采过程中, 意外事故的发生频率是非常之高的。引起高瓦斯煤矿和瓦斯煤矿发生事故的原因大都是因素瓦斯异常排放造成的。所以, 煤矿管理人员在对煤矿管理的过程中, 应着重加强瓦斯的管理, 把瓦斯的管理放在重中之重, 切勿有一丝一毫的松懈心理。此外, 由于瓦斯事故是在瓦斯煤矿中出现问题的根源, 煤矿管理人员在保证工程能够顺利进行的同时, 必须确保工作人员的安全得到可靠保障, 只有这样才能推动煤矿生产工作的有序开展。

参考文献

[1]盛恒, 李重情.加强瓦斯治理实现煤矿安全生产[J].煤矿现代化, 2014 (4) :57-59.

[2]牛立东, 赵希平, 徐燚, 等.煤矿瓦斯安全监控系统的改进[J].太原理工大学学报, 2010, 41 (2) :197-200.

浅析低瓦斯煤矿瓦斯防治安全评价 篇9

瓦斯是煤形成过程中伴生的气体,由于其具有易燃、易爆性,瓦斯灾害是煤矿生产过程中的一大安全隐患,如果预防不当,管理措施不到位,就会酿成瓦斯事故[1,2]。

安全评价是利用系统工程方法对拟建或已有工程、系统可能存在的危险性及其可能产生的后果进行综合评价和预测,并根据可能导致的事故风险的大小提出相应对策措施,以达到工程、系统安全的目的。安全评价是现代化、科学化安全管理的重要环节和保证[1,3]。

笔者根据自己煤矿安全评价[4]工作的经验,运用预先危险分析和事故树分析对低瓦斯煤矿安全评价中瓦斯可能存在的事故类别、出现条件等进行分析,找出最严重的瓦斯事故,确定其危险等级,并提出相应的控制措施。

2 预先危险分析(PHA)

预先危险分析是在某项工作开始之前,为实现系统安全而对系统进行的初步分析,对系统中存在的危险性类别、出现条件,事故后果进行分析,其目的是识别系统中的潜在危险,确定其危险等级,防止危险发展成事故[1]。

煤矿瓦斯事故主要有:瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出和瓦斯窒息。在这3类事故中,因为本文讨论的是低瓦斯煤矿,所以排除煤与瓦斯突出事故,剩下瓦斯爆炸和瓦斯窒息2种事故类型[5]。下面分析这2类事故的危险性,也就是根据危险性等级划分表1[1]确定危险等级的过程[6]。

瓦斯窒息是指由于瓦斯的存在,使空气中的氧气浓度降低,让人感觉呼吸困难、窒息,直到死亡,其危险程度可划为II级。而瓦斯爆炸[2]会产生高温火焰、爆炸冲击波,造成人员伤亡、电气设备毁坏,引起火灾,其危险程度可划为Ⅳ级,是低瓦斯煤矿最严重的瓦斯事故,必须予以果断排除并进行重点防范。下面通过事故树对瓦斯爆炸做进一步分析。

3 事故树分析(FTA)

事故树[1,2,7]是一种描述事故因果关系的有方向的“树”,既适用于定性分析,又能进行定量分析,体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性。

3.1 事故树构建

选择瓦斯爆炸作为事故树的顶上事件,根据上述事故树构建原理及瓦斯爆炸理论可知,导致顶上事件发生的主要原因(中间事件)有2个:瓦斯聚集和火源;1个条件与门:瓦斯、火源相遇;1个限制门:达到爆炸浓度。继而找出导致中间事件发生的直接因素,直至不需继续分析的事件(底事件)为止,建立事故树。瓦斯爆炸事故基本事件见表2,瓦斯爆炸事故树分析见图1。

3.2 事故树分析

3.2.1 化简事故树

为了对事故树进行定性、定量分析,需要建立数学模型,写出它的数学表达式。把顶上事件用布尔代数表现,并自上而下展开,就可得到布尔表达式。利用布尔代数与主要运算法则可进行事故树的化简。

3.2.2 最小割集分析

引起顶上事件发生的基本事件的集合叫割集,一般不止一个。在这些割集中,引起顶上事件发生的基本事件的最低限度的集合叫最小割集,它在事故树分析中占有重要地位,是顶上事件发生的本质原因,每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能渠道,因而最小割集越多,系统越危险。其步骤是建立事故的布尔表达式,并化为最简标准式,求出最小割集集合。

依据图1,最小割集求解如下:

T=X26X27A1A2=X26X27(A3+A4+X6+A5)A2

=X26X27[(X1+X2+X3+X4)+(X5+X7X8X9)+X6+(X10+X11+X12)]A2

=X26X27(X1+X2+X3+X4+X5+X7X8X9+X6+X10+X11+X12)(X13+X14+X15+X16+X17+X18+X19+X20+X21+X22+X23+X24+X25)

分解上式可得最小割集如下:

E1={X26,X27,X1,X13} E2={X26,X27,X1,X14)

E3={X26,X27,X1,X15} E4={X26,X27,X1,X16)

…… ……

上述最小割集组数为130组,用最小割集表示的等效事故树如图2。

在瓦斯爆炸事故树中,任何一组最小割集的基本事件同时发生,顶上事件就会发生,说明顶上事件发生的途径有130个。

3.2.3 最小径集分析

如果事故树中某些基本事件不发生,则顶上事件不发生,这些基本事件的集合称为径集,而顶上事件不发生所必须的最低限度的基本事件集合称为最小径集。最小径集的求法是利用它与最小割集的对偶性,首先做出与事故树对偶的成功树,利用上述方法求出成功树的最小割集,再转化成为事故树的最小径集。

根据瓦斯爆炸事故树做出瓦斯爆炸成功树,如下图3所示。

利用布尔代数进行化简,得出成功树的最小割集,事故树的最小径集为:

P1={X26}

P2={X27}

P3={X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X10,X11,X12}

P4={X1,X2,X3,X4,X5,X6,X8,X10,X11,X12}

P5={X1,X2,X3,X4,X5,X6,X9,X10,X11,X12}

P6={X13,X14,X15,X16,X17,X18,X19,X20,X21,X22,X23,X24,X25}

用最小径集表示的瓦斯爆炸事故树如图4所示。

3.2.4结构重要度分析

结构重要度分析是从事故树结构上分析各基本事件的重要程度。即在不考虑各基本事件的发生概率的情况下,分析各基本事件的发生对顶上事件的发生所产生的影响程度。这是一种定性的重要度分析。在目前事故树分析大都停留在定性阶段的情况下,结构重要度分析更显重要。

采用排列法求解,结果如下:

I(26)=I(27)>I(1)=I(2)=I(3)=I(4)=I(5)=I(6)=I(10)=I(11)=I(12)>I(7)=I(8)=I(9)>I(13)=I(14)=I(15)=I(16)=I(17)=I(18)=I(19)=I(20)=I(21)=I(22)=I(23)=I(24)=I(25)

4 结束语

煤矿是一个特殊的行业,煤矿瓦斯事故发生率较高。为此,国家制定了《煤矿安全规程》、《中华人民共和国煤矿安全监察条例》及《国务院安委会办公室关于进一步加强煤矿瓦斯治理工作的指导意见》(安委办[2008]17号)等规程、文件以指导煤矿生产,防止煤矿事故特别是瓦斯事故的发生。本文通过用预先危险分析对低瓦斯煤矿瓦斯事故进行分析,得出瓦斯爆炸是低瓦斯煤矿最严重的瓦斯事故,并运用事故树对瓦斯爆炸做进一步分析,得出以下几点结论:

(1)从最小割集分析可知,最小割集有130组。最小割集表明系统的危险性,每个最小割集都是瓦斯爆炸发生的一种可能途径,说明煤矿瓦斯爆炸的可能性与危险性很大,其中任一最小割集EI中的基本事件同时发生,就会引起瓦斯爆炸。从事故树分析得知掘进工作面、回采工作面及通风不良点是瓦斯聚集的地点;电器管理不善,设备失爆和明火操作等都是引起瓦斯爆炸的重要危险因素。

(2)从最小径集分析可知,最小径集有6个。最小径集表示系统的安全性,任一个最小径集中基本事件都不发生,则瓦斯爆炸就不发生。阻止瓦斯爆炸的直接方法是“破坏”其中的某些基本事件,使其失去酿成事故的前提条件。

(3)从结构重要度分析可知,基本事件X26,X27结构重要度最大,所以,严格控制瓦斯浓度,杜绝一切火源,是预防煤矿瓦斯爆炸的最佳方案。结构重要度排序是制定预防瓦斯爆炸措施的重要依据。从源头上切断瓦斯爆炸的发生途径,将瓦斯爆炸事故消灭在萌芽状态,提高我国煤矿安全生产水平。

摘要：笔者结合煤矿安全评价工作的经验,通过运用预先危险分析对低瓦斯煤矿瓦斯防治进行分析,得出瓦斯爆炸是最严重的瓦斯事故。进而通过对瓦斯爆炸的事故树分析,得出了导致瓦斯爆炸的27个基本事件。应用事故树分析中的最小割集、最小径集和结构重要度,对瓦斯爆炸进行了研究。结果表明,瓦斯爆炸不发生所必须的最低限度的基本事件集合即最小径集有6个,其中严格控制瓦斯浓度,杜绝一切火源,是预防煤矿瓦斯爆炸的最重要途径。从源头上防止瓦斯爆炸的发生,提高我国煤矿安全生产水平。

关键词：预先危险分析,事故树分析,瓦斯爆炸,最小割集,最小径集,结构重要度

参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局.安全评价(第三版)[M].北京:煤炭工业出版社,2005State Administration of Work Safety.Safety Assessment(Third Edition)[M].Beijing:Coal Industry Press,2005

[2]事故树在分析瓦斯爆炸事故中的应用[OL].贵州煤炭信息网http://www.gzcoal.gov.cn,2006-06-19The application of Fault Tree analysis in gas explosion[OL].Guizhou Coal Information Network http://www.gzcoal.gov.cn,2006-06-19

[3]刘康,杨富,王浩,等.安全评价师[M],北京:中国劳动社会保障出版社,2008.6LIU Kang,YANG Fu,WANG Hao,et al.Safety Assess-ment Division[M],Beijing:China Labor and Social Se-curity Publishing House,2008.6

[4]国家煤矿安全监察局.关于印发《煤矿安全评价导则》的通知[R].煤安监技装字[2003]114号State Administration of Coal Mine Safety.With regard to the issuance of“Coal Mine Safety Evaluation Guidelines”notice[R].Coal Mine Safety Supervision technical load-ed word[2003]114

[5]国家安全生产监督管理总局,国家煤矿安全监察局.关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见[R].安监管协调字[2004]56State Administration of Work Safety,State Administration of Coal Mine Safety.With regard to carrying out the work of supervision and management of major hazard sources of guidance[R].On the word of safety supervision and co-ordination[2004]56

[6]预先危险性分析在煤矿通风系统安全预评价应用[OL].中国电力安全管理网http://www.powersafety.com.cn,2007-7-4Preliminary hazard analysis in coal mine ventilation sys-tem safety pre-assessment application[OL].China Elec-tric Power Security Management Network http://www.powersafety.com.cn,2007-7-4

煤矿瓦斯安全监控系统 篇10

矿井安全监控系统一般由三部分组成:(1)地面监控中心(包括应用软件、计算机及外围设备);(2)传输设备(包括传输接口、分站、传输线、接线盒等);(3)各种数据采集装置。煤矿安全监控系统是指对煤矿的瓦斯、风速、一氧化碳、烟雾、温度等环境参数进行监控,用计算机分析处理并取得数据的一种系统。本文就其中一个环境参数研究,提出了瓦斯监控系统设计思路及方法。

1 系统的总体设计要求和原则

煤矿矿井瓦斯监测系统建设是矿井综合自动化系统集成的核心内容,采用外国SCADA软件,搭建监控平台。通过人机界面可实时监测瓦斯监控系统工况,并可对瓦斯监控系统的I/O进行控制。通过存储的历史数据,可对瓦斯监控系统的设备状况进行分析、查询、统计。为了给用户提供方便,煤矿矿井瓦斯监测系统的设计满足六原则:统一化原则、数据持久性原则、业务流程合理化原则、系统访问便捷性原则、稳定性原则、经济性原则。

系统设计服务保证整个系统全天24小时连续。实时监控,并且能够存储数据,随时调取数据分析。

2 系统的架构设计

煤矿瓦斯监测系统采用C/S三层架构模式。包含数据访问层、业务逻辑层、表示层三层模式。该系统架构可以对数据进行修改、删除、查找等操作;对业务规则制定,实现等操作;用于显示数据和接受用户输入数据,系统交换和外观展现,为用户提供交互式操作界面。因此本系统采用这样的架构来实现。

3 系统总体结构设计

本系统主要由地面监控中心设备、传输设备、各种传感器组成。

监控中心监控设备包括计算机主机、交换机、打印设备、电源及避雷器等设备。系统采用分布式处理模式,结构简洁,可操作性强,便于系统的日常维护及管理。系统主干连接为树型结构,安装扩展简单。方案设计为分层结构,如图1所示。

数据采集层:传感器采集数据、A/D转换、显示与报警、断电保护、提供电源、数据通信等工作。

传输平台:工业以太环网传输平台。

应用系统:地上监控中心站,负责整个系统设备数据管理、分析处理、存储、显示、查询等工作。地面监控中心站及网络终端等设备之间的连接采用局域网方式。

4 系统的技术指标

本系统需要达到技术指标,通信速率为100M,为多主并发,方式为工业以太网+现场总线结构等指标。

5 系统硬件设计

该系统必须由硬件系统支撑,硬件电路主要包含瓦斯气体采集电路、单片机控制电路、时钟电路、复位电路、电源电路、报警电路、显示电路等。

(1)瓦斯气体采集电路:瓦斯浓度测试部分电路是由气体传感器MQ-4组成的,其作用是将瓦斯气体的体积分数转化成对应的模拟电压信号并输出来;(2)单片机控制电路:选用AT89S52作为单片机控制电路核心元件,不仅硬件结构相对简单,而且价格又低、功能也强、性价比较高。能够信号失真、电磁干扰等现象的发生,是因为该单片机增加了高可靠性、安全性等功能,因此它在检测瓦斯气体时能够满足监控、信息传送等要求;(3)时钟电路:AT89S52的时钟产生方式有两种,一种是内部时钟方式,一种是外部时钟方式。本系统中采用了内部时钟方式,为了尽量降低功耗的原则。单片机内部具有时钟震荡电路,只需要外接时钟震荡电路驱动,可改变单片机的工作频率;(4)复位电路:复位电路在单片机工作中是必不可少的部件之一,单片机工作时必须处于一种确定的状态。由于端口线电平和输入输出状态的不确定可能会导致外围设备误动作,以至于严重事故的发生;内部一些控制寄存器的内容不确定也可能会导致定时器溢出、程序尚未开始就要中断及串口乱传向外设发送数据;(5)电源电路:任何电路都离不开电源部分。单片机需要电源才能工作。在本设计中是以AT89S52单片机为核心所设计的,它工作时需要用电源电路来驱动;(6)报警电路:单片机I/O带负载能力低,需要在喇叭前端接入NPN三极管放大电信号,使喇叭发出的声音更加响亮;(7)显示电路:设计采用LCD显示器件。

6 结束语

本文总体需求分析入手,介绍了系统的架构模式、总体设计、系统硬件电路。作为一个监控系统,要兼顾到信息间的联系,如何为用户提供方便,让原本孤岛信息,有效的结合在一起。

摘要：监控系统是将电子技术硬件系统作为支撑,结合计算机软件技术,再将通信技术有机融合在一起的智能产品。将监控系统用于生生活中时候,就可以称为安全监测监控系统。煤矿安全隐患以矿井瓦斯爆炸事故最为突出。国家对煤矿安全生产极为重视,鼓励煤矿矿井中使用安全监控系统,能做到提前预警,做好防护工作。

关键词：瓦斯爆炸,安全生产,监控系统

参考文献

[1]井悦.煤矿安全生产信息化现状及发展方向[J].煤矿安全,2008(05).

[2]邱永强.煤矿突发事件应急管理体系建设[J].能源与环境,2008(04).

[3]李宝春.煤矿事故应急信息系统建设研究[D].长春:吉林大学,2008.

煤矿瓦斯安全监控系统 篇11

【关键词】高位抽放巷；上隅角瓦斯；采空区瓦斯；应用与管理

近年来，我国煤矿行业安全事故的出现频率日益上升。其中，出现频率高，而且被人们所了解的安全事故就是瓦斯爆炸。可以说，瓦斯爆炸是煤矿区出现最多也是最主要的安全事故。瓦斯事故带来的危害是巨大的，过多的瓦斯充斥在空气当中，会导致空气的含氧量急剧降低，此时工作人员及周边人员便会出现窒息现象，甚至威胁到其生命安全。我国煤矿行业每年因为瓦斯爆炸及相关事故造成的重大经济及人员损失是不可估量的，所以如何控制住瓦斯灾害是煤矿行业安全管理工作的重中之重。

1.瓦斯与煤矿生产的关系

1.1何为瓦斯

瓦斯并不是中国原有的词语，它是英文Gas的音译词。瓦斯不是由一种单纯元素构成的气体，它是有多种东西混合而成的，包括占多数比重的甲烷、乙烷、丙烷以及硫化氢、二氧化碳等多种化学元素。

1.2瓦斯与矿井工作

矿井工作对“瓦斯”的惧怕程度是不可小觑的，很多时候矿井工作与瓦斯两个词组就是相互联系在一起的。若瓦斯遭遇明火，燃烧即发生爆炸，即是所谓的瓦斯爆炸事故，随即而来的就是各种危害后果。瓦斯一旦爆炸，会对井下作业的矿工的生命与财产产生直接影响，所以很多有经验的矿工会选择一种实验方法来探测瓦斯。这种方法就是把对瓦斯气体十分敏感的金丝雀装入鸟笼带入矿井下，若金丝雀因失去知觉而晕倒时，矿工便会以最快的速度逃出矿井。金丝雀是对瓦斯极其敏感的一种动物，当它受到危害时，瓦斯还是十分淡薄的，此时并不能对人体造成致命伤害，这就为矿工逃生争取了时间。

2.瓦斯抽放的目的与预防

2.1瓦斯抽放的目的

瓦斯抽放是煤矿生产作业中的必经阶段，瓦斯抽放的最终目的是为了保证矿井作业的安全，同时充分利用瓦斯能源。以前的瓦斯仅仅依靠通风将采区、矿井等地方的瓦斯稀释，但是很难达到瓦斯具体要求的浓度，而且从经济方面考虑也存在很多不合理的地方。所以，瓦斯的抽放越来越重要，国家出台了关于利用与治理瓦斯的一系列优惠政策，希望瓦斯能作为一种能源，通过相关技术手段，变害为利，造福于社会。

2.2瓦斯的预防

在煤矿行业中，瓦斯主要集中在矿井、巷道和工作面上。瓦斯预防的技术方向主要有两大趋势：一是利用通风机稀释瓦斯，然后将安全浓度内的瓦斯排放到地面大气；二是抽放瓦斯，在负压下用瓦斯泵抽高浓度的瓦斯，然后通过输送管网将瓦斯输送到地面。这两种技术可以相互补充，视具体情况确定最终采用何种预防技术。

3.高位抽放巷抽放瓦斯

3.1高位抽放巷的具体工作原理

高位抽放巷简称高抽巷，是瓦斯抽放技术手段中使用范围最广、效果最好的一种技术措施。由于煤矿行业中矿井瓦斯主要是由甲烷组成，甲烷的密度低于空气的密度，所以会漂浮在空气之上。据此原理，便可知高浓度瓦斯的主要聚集地方必然是采空区的上部空间。

3.2高位抽放巷的布置

高位抽放巷的布置是需要经过缜密推敲和计算的，因为布置的是否合理直接影响到抽放瓦斯的效果。一般高位抽放巷被布置在裂隙带岩层中，因为瓦斯进入裂隙带主要是以渗流的方式通过煤体流入，受到的风量变化是微弱的，瓦斯的浓度也是最小的。另外，其受到的采动影响小，巷道受到的损害也是微弱的，有利于高位抽放巷将高浓度瓦斯长期稳定地抽出。

若是将高位抽放巷布置在冒落带，有两方面原因会影响到抽放效果。一是岩层冒落间极不稳定，高位抽放巷会因为稳定性太差而遭到破坏；二是岩石的自然堆积带必然容易受到通风量的影响，此处的瓦斯浓度是非常不稳定的，被抽出的瓦斯浓度小，而且量很低，所以抽放效果不是很理想。

若是将高位抽放巷布置在弯曲带岩层内，其效果更差。因为此岩层带仍然保持着原有的完整性，透气性很差，是很难将瓦斯抽出来的。

3.3高位抽放巷的长度与高度

高位抽放巷与煤层之间的高度建立在矿压理论的基础上，应当参考具体的煤层顶板裂隙带的高度再进行确定。高位抽放巷的长度的确定依据是在工作面回采之后，根据基本顶的初次来压步距来确定的。不同的基本顶的初次来压步距，高位抽放巷的长度是不同的。

4.煤矿安全管理中的具体应用与对策

高位抽放巷在瓦斯抽放工作中确实发挥了重要的作用，也基本符合理想中的效果。但是仅仅依靠高位抽放巷来抽放瓦斯以达到安全标准和减少安全事故是远远不够的，煤矿安全管理工作应该从更多的层面来切入焦点，保障煤矿工作中的安全。

4.1转变管理理念，提高认识

当我们认识到瓦斯是威胁煤矿工作安全的一大重要因素时，我们就应该致力于解决瓦斯爆炸问题，做好预防与善后的工作准备，避免在安全事故发生时措手不及，导致危害扩大。现阶段，我国的瓦斯治理工作已经进入到了一个相对正规化、规范化和科学化的轨道之上，对治理瓦斯的工作也有了更为具体和明确的目标与追求。如何将理论观念完整地落实到实际工作中是减少瓦斯爆炸事故的关键。

4.2加大科技创新与投入力度

科技的力量是无形且巨大的，一种科技手段的研发诞生很有可能改变一个行业的发展现状。对于煤矿安全管理来说，技术手段是不可或缺的。建立一套完整且配套的技术是保证煤矿行业生产开采安全的重要保障。应当建立一套以瓦斯灾害的预防、监测、预警、救援措施等为重点，瓦斯灾害防控技术、瓦斯与煤矿共采技术、瓦斯综合整治技术等多项技术合为一体的全方位技术，从而将煤矿安全事故的发生率降到最低。同时，可以减轻矿工的精神压力，全身心投入到份工作中来，效率也会随之提升。

4.3合理布置采区巷道，优化矿井开拓部署

采区巷道的布置和矿井的具体部署必须遵从“抓大系统、防大事故、除大隐患”的思想路线，避免出现一些通风系统不完善、设施不牢靠、专用巷道不专等不应出现的问题。既要提前预防，又要做好缩小灾后事故影响范围的准备工作。

5.结束语

煤矿安全工作在整个国家安全生产工作中占据着非常重要的地位，直接影响着国家安全生产工作的水平。同时，煤矿的生产是否安全也在影响着人民群众的生命与财产安全，所以必须加大煤矿的安全管理工作力度，把安全管理理念贯穿于煤矿生产的全过程，认真对待每个工作细节，切不可因小失大。 [科]

【参考文献】

[1]陈继刚，高佳佳，袁东升.李雅庄矿顶板走向高抽巷位置确定及应用研究[J].中州煤炭，2013，（05）.

[2]贾立刚，胡胜，朱国忠，周福宝.特厚煤层首分层综采工作面瓦斯综合治理技术[J].煤炭技术，2010，（08）.

[3]贺志强.新安煤矿高位瓦斯抽放巷综合抽放技术[J].中州煤炭，2010，（09）.

煤矿瓦斯异动预警系统的设计 篇12

近年来, 我国煤矿大多配备了安全监控系统, 实现了瓦斯超限报警和断电控制, 为保障煤矿安全发挥了重要作用。但是目前的安全监控系统没有分析瓦斯变化趋势的功能, 当瓦斯浓度处于较低水平时, 即使瓦斯有异常变化, 系统也无法及时提醒, 也就不易引起值班人员的注意[1,2]。本文提出一种瓦斯异动预警系统设计方案, 在安全监控系统监测数据的基础上, 对危险源的变化过程建立科学的数学模型, 并对环境参数的变化进行动态分析和评价, 实现了对瓦斯异常变化的提前预警, 为安全监管部门在第一时间掌握矿井安全情况, 及时采取避灾、减灾措施提供了安全有效的手段。

1 系统原理及结构

1.1 系统原理

瓦斯异动预警系统主要利用接入的安全监控系统和综合自动化系统的数据对某一地点 (测点) 的瓦斯或其它环境参数的异动情况进行分析。在剔除主观因素的前提下, 根据概率统计领域的广泛学科理论, 对已接入测点进行自动分类监测;根据已接入测点的设置和一段时间内的历史数据, 结合矿井实际通风状况, 采用特定算法模型计算测点的预警参考值;根据该参考值对测点的实时值进行处理, 得到测点的预警状态, 并通过消息客户端、短信等多种方式进行展现, 实现对瓦斯灾害的有效预防。

瓦斯异动预警系统可基于安全监控系统独立运行, 也可以配套综合自动化系统、安全监控系统联网程序使用。

1.2 系统结构

瓦斯异动预警系统结构如图1所示。

数据接入模块将安全监控系统、综合自动化系统中的环境监测数据集成到瓦斯异动预警系统中, 为瓦斯异动预警系统提供基础数据;预警配置主要提供系统参数配置功能, 包括系统运行参数、测点预警配置等;预警处理模块根据系统配置对接入测点的数据进行计算和处理, 得出每个测点的预警状态, 并对相关结果进行发布和存储;消息处理模块负责将预警信息组织成消息进行发布和预警提示;瓦斯异动预警Web系统通过Web方式提供预警信息查询功能, 主要包括预警实时数据的查看, 预警记录的查询, 预警值曲线以及预警历史的查询、统计等。

2 系统设计

本文主要介绍数据接入服务、预警计算模型及消息处理模块的设计。

2.1 数据接入服务

安全监控系统及综合自动化系统的数据采用文件方式和OPC方式接入, 通过传感器配置描述文件进行测点更新, 数据接入原理如图2所示。

ReadDevProc程序负责解析和更新测点定义;FileClient程序负责处理以文件方式接入的系统, 进行实时数据的更新;OPCClient程序负责处理以OPC方式接入的系统, 进行实时数据的更新;DataProc程序和DataSaveProc程序分别负责数据的处理和保存。

2.2 预警计算模型

目前, 瓦斯异动预警系统中集成了3种预警计算模型:固定门限模型、均方差预警模型和分时均方差模型。在实际应用中, 可以选择一种模型进行处理, 也可以同时选择多个模型进行处理。在建立模型时, 需考虑持续时间和预警底限两个因素。持续时间是指测点值持续不间断高于测点预警值的时间。预警底限是一个指定的值, 只有当测点值高于预警底限时系统才会预警;当测点值低于预警底限时, 系统不对通过模型计算出来的预警进行处理。

2.2.1 固定门限模型

固定门限模型主要是基于《煤矿安全规程》, 由通风和安全部门的专业人士根据经验为每个测点指定固定的门限值。当测点值达到该门限值并满足持续时间和预警底限的条件时, 系统发出预警。

2.2.2 均方差预警模型

正态分布是概率论中最重要的一种分布, 在数学、物理及工程等领域有着非常广泛的应用。当生产过程中只有偶然原因起作用时, 检测数据的分布服从正态分布规律。样本数据的均方差σ主要反映符合正态分布的离散数据的离散程度:

undefined

式中:x1, x2, …xn为测点x的评价样本, 一般根据历史数据的存储特点, 取最近一段时间内 (默认为最近30 d) 的历史数据, 并随时更新;undefined为样本数据的平均值;n为样本个数。

根据正态分布性质, 检测数据落在±3σ范围内的概率约为99.7%;落在±3σ以外的概率只有0.3%, 这是一个小概率。按照小概率事件原理, 在一次实践中超出±3σ范围的小概率事件几乎是不会发生的, 如果发生了, 则说明生产过程中一定有系统原因在起作用[3]。基于这个理论, 构造瓦斯预警值计算公式:

undefined

式中:k为预警参数值, 按照3σ定律, k默认值为3, 一般建议设置为2.5～3。

系统根据瓦斯预警值的计算公式实时地计算出测点的预警值, 并将其更新到系统配置中, 作为瓦斯预警状态的评价基础。当实际测点值达到该预警值, 并满足持续时间和预警底限的条件时, 系统发出预警。该模型可以应用于瓦斯及其它模拟量。

2.2.3 分时均方差模型

在实际应用中, 一天当中的瓦斯浓度可能随生产过程的变化而变化, 一般生产班次比检修班次时浓度要高。为使预警模型更科学、合理, 考虑瓦斯分布的这种规律, 分时均方差模型在均方差预警模型的基础上进行了改进, 将一天划分为多个时段来处理, 每个时段使用独立的预警参考值。该模型可以更好地适应实际情况。

2.3 消息处理模块

消息处理模块根据需要将预警信息发送到相关管理人员的消息客户端或手机终端上, 使管理人员第一时间获取环境参数的异常变化情况, 以便及时采取相应措施, 从而提高煤矿应急处理速度。

3 系统主要功能

(1) 能够对矿井各类环境监测数据 (模拟量) 的异动情况进行分析和评价, 实现提前预警功能, 并可通过消息客户端、手机短消息等方式进行提醒, 使管理人员能够尽早掌握矿井环境参数的变化情况, 以便在紧急情况下及时采取措施, 将安全隐患消除在萌芽状态。

(2) 采用了自动跟踪安全监控系统配置变化的机制。当安全监控系统的配置发生改变时, 预警系统的配置会自动作出相应改变, 保证与安全监控系统的配置相对一致, 从而保证了数据的正确性, 减少了系统维护人员的工作量。

(3) 可以针对单个测点或一组测点预设固定的预警值、预警值增量及预警参数, 当监测数据达到预警条件时进行预警提示。

(4) 采用通信中间件技术和AJAX技术实现实时通信和Web动态数据显示, 可实时浏览环境监测数据的趋势及变化情况, 并根据需要生成相应的瓦斯预警分析报表, 为日常安全管理提供参考依据。

(5) 可以将井下环境参数的历史数据、预警参数值等以曲线形式反映出来, 直观展示矿井不同地点的瓦斯浓度波动规律, 判断瓦斯测定当前值所反映的矿井瓦斯安全水平, 方便日常分析、决策。

(6) 具有语音及页面闪烁报警功能。

4 结语

瓦斯的提前预警具有重大意义, 它虽然不能抑制瓦斯突出的发生[5], 但可以对瓦斯的异常变化做到尽早预警, 以便及时采取措施避灾、减灾, 降低瓦斯事故发生的可能性。瓦斯异动预警系统能够对煤矿井下瓦斯的异动情况提前预警, 并通过消息客户端、短信等多种方式发布预警信息, 实现了对瓦斯灾害的有效预防, 为保证井下作业人员的安全提供了参考依据。该系统目前已配套煤矿安全监控系统、矿井综合自动化系统在多个煤矿使用, 在监测井下环境参数异常变化的过程中发挥了较大作用, 实际使用效果良好。

摘要：针对煤矿安全监控系统因无瓦斯变化趋势分析功能, 当瓦斯浓度处于较低水平时, 即使瓦斯有异常变化也无法及时提醒的问题, 设计了一种煤矿瓦斯异动预警系统。该系统采用文件方式和OPC方式接入安全监控系统及综合自动化系统的监测数据;结合矿井实际通风状况, 采用固定门限模型、均方差预警模型和分时均方差模型等三种预警模型计算得出测点的预警参考值及预警状态;通过消息客户端、短信等多种方式发布预警信息。实际应用表明, 该系统实现了对瓦斯灾害的有效预防, 为保证井下作业人员的安全提供了参考依据。

关键词：煤矿,安全监控系统,瓦斯异动,预警

参考文献

[1]刘西青.论国内煤矿瓦斯监测监控系统现状与发展[J].山西焦煤科技, 2006 (3) :37-40.

[2]王凯, 李玉军, 宁浩.煤矿安全综合预警系统的构想[J].煤矿安全, 2008 (11) :103-105.

[4]林传兵, 林柏泉, 吴海进.控制图在工作面瓦斯治理措施有效性评价中的应用[J].煤矿安全, 2007, 26 (9) :26-28.

[5]淮南矿业.淮南矿业瓦斯异常预警系统发挥作用[EB/OL]. (2010-12-24) [2011-07-13].http://www.chinacoal.gov.cn/coal mkaq/277/18483.aspx.