防止瓦斯超限预警管理系统的构建与实施
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摘要： 为防止瓦斯超限，平煤股份八矿作为突出矿井，在瓦斯管理上形成了一套防止瓦斯超限预警管理系统，有效降低了瓦斯超限次数和超限浓度，为矿井的安全生产提供了保障。
Abstract： In order to prevent the gas overrun， as a highlight mine， the Eighth Mine forms a set of early warning management system to prevent gas overrun， which effectively reduces the transfinite number and concentration of gas， so as to provide the safeguard for the mine safety production.
Key words： highlight mine；the prevention of gas overrun；early warning system；construction and implementation
中图分类号：TD76 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）29-0144-03
0 引言
平煤股份八矿于1981年2月投产，矿井设计生产能力300万t，矿井通风系统为中央并列与对角分区混合式通风方式。矿井主要可采煤层有三组四层，即：丁5.6煤层、戊9.10煤层、己15煤层、己16.17煤层，煤层总厚度为11.6m。矿井瓦斯等级鉴定为煤与瓦斯突出矿井，矿井瓦斯相对涌出量为12.83m3/t，绝对涌出量为77.31m3/min；二氧化碳相对涌出量为5.24m3/t，绝对涌出量为31.57m3/min。
历史上八矿曾多次发生煤与瓦斯涌出事故和上千次的瓦斯超限事故，给矿井的安全生产带来严重威胁。为控制瓦斯事故，杜绝瓦斯超限，防止重大瓦斯事故的发生，八矿通过近几年的实践，构建与实施了一套管理实效的防止瓦斯超限预警管理系统，瓦斯超限事故逐年下降较为明显，两年来实现了生产过程中的“零超限”。
1 管理系统的概念及主要内函
防止瓦斯超限预警管理系统是针对八矿瓦斯防治现状，结合实际，创新管理，利用瓦斯监测监控系统，构建瓦斯控制立体网络，对矿井瓦斯超限实施超前预警和控制，加强现场管理，实现全方位、全过程、全员参与的超前预警和控制管理模式，以有效防止瓦斯事故的发生，实现“零超限”，为矿井的安全生产提供有力的保障。
防止瓦斯超限预警管理系统主要包括瓦斯检查预警、现场管理预警、瓦斯监控预警、远程网络瓦斯预警。
1.1 瓦斯检查预警
1.1.1 提高瓦斯管理认识 各级管理人员、瓦斯检查工及现场作业的所有人员都不能有丝毫的懈怠，要时刻牢记“瓦斯为天”。“瓦斯为天”，就是要把瓦斯看作是悬在煤矿头顶的一把利剑，把防治瓦斯作为头等大事，摆在煤矿安全生产工作重中之重的位置上。有些低瓦斯工作面及从业人员对瓦斯灾害的认识不足，重视程度不够。普遍认为低瓦斯工作面不易发生瓦斯事故，放松了对瓦斯的治理，甚至有煤矿认为低瓦斯工作面就是无瓦斯超限的谬论。近几年，低瓦斯工作面发生几次瓦斯超限事故，造成防治工作上的极大被动。
在瓦斯管理决策上，当安全和生产发生冲突的时候，生产必须给防治瓦斯让路。认清瓦斯治理工作的难度，克服盲目乐观和松劲情绪，积极探索科学的瓦斯防治方法，实现瓦斯防治“零超限”。
1.1.2 瓦斯检查预警的主要内容
①瓦斯检查工必须严格认真履行的岗位职责和享用的权力是瓦斯检查预警系统的前提。瓦斯检查工在井下现场作业，必须时刻提醒自己的岗位职责。瓦斯检查工的岗位职责：贯彻执行煤矿“安全第一，预防为主，综合治理”的方针法规及有关“一通三防”的规定。能正确熟练地使用仪器，负责分工区域内瓦斯、CO2及其他有害气体的检查与汇报工作，填写瓦斯检查记录手册、牌板。负责对分工区域内通风、防尘、防火、防突、瓦斯抽放、安全监测及“一通三防”安全设施的使用情况和工作状态进行检查，发现隐患及时汇报和处理。负责及时发现和汇报分工区域内的通风、瓦斯、煤尘、煤与瓦斯突出、自然发火等安全隐患，并采取有效措施进行处理。严格执行“一炮三检”、“三人联锁”放炮换牌制和现场交接班制度，不得空班、漏检、虚报。分工区域内一旦发生灾害事故，负责组织遇险人员自救与互救，参加救灾工作。积极完成领导布置的其他“一通三防”的临时性和紧急性工作。遵守有关矿山安全法律、法规和企业规章制度，遵守劳动纪律，严格执行三大规程。瓦斯检查工的权力：发现瓦斯积聚、超限，有害气体超过规定等严重安全隐患或发现自然发火、煤与瓦斯突出、瓦斯涌出异常等灾害预兆时，有权责令相应地点停止工作和撤出所有人员。有权制止任何人违章作业，拒绝任何人违章指挥。
②瓦斯检查地点、检查次数标准。瓦斯测定地点一般应在巷道靠近棚梁以下200mm的位置。有冒顶的巷道中，要将橡胶管深入冒顶高处，由低到高逐渐向上检查，检查人员的头部不得深入冒顶高处，以防缺氧窒息。
井下检查瓦斯的主要地点如下：采掘工作面及进回风巷中的风流。各采区、水平、一翼回风巷和矿井总回风巷中的风流。放炮地点、电动机及其开关附近的风流，局部通风机及其开关附近的风流。机电硐室的风流。因停电、检修或其它原因，主要通风机、局部通风机停止运转，在恢复通风前的停风区内的风流。各种钻场、密闭、盲巷和顶板冒落处等可能发生瓦斯积聚的地点和部位。瓦斯、二氧化碳检查次数的规定：有突出危险的采掘工作面每班至少检查六次，其它采掘工作面每班至少检查三次。
③采煤工作面的瓦斯检查标准。以能准确放映该区域的瓦斯情况为准则。在风流测点垂直断面上选取测定部位和测定方法与在巷道风流进行测定时的测定部位和方法相同。发现瓦斯或二氧化碳超限积聚等隐患时，积极采取有效措施进行处理，并向有关领导和地面调度室汇报。在检查的同时还应注意通风及其他设施是否存在问题，发现问题及时汇报。
④掘进工作面的瓦斯检查标准。掘进工作面风流中瓦斯和二氧化碳浓度的检查测定地点位置应选取在工作面上部，左右角距顶、帮、工作面各200mm处的甲烷浓度；工作面第一架棚左、右柱窝距帮底各200mm处的二氧化碳浓度，其测定方法同巷道风流中的测定相同，并各取其最大值作为检查结果和处理依据。掘进工作面回风行风流中瓦斯和二氧化碳浓度的检查测定地点，要根据距巷道布置情况和通风方式确定。
⑤其他地点瓦斯的检查如煤仓、水仓等特殊地点的瓦斯检查点的选定原则应以能相对准确地反映该区域的瓦斯情况为准则。
1.2 现场管理预警 矿井空气中的瓦斯浓度受通风、采掘和气压以及瓦斯涌出变化异常等诸多因素的影响而经常发生变化，及时准确地检查瓦斯浓度，搞好瓦斯检查管理，对了解和掌握井下的瓦斯涌出情况，防止瓦斯积聚和瓦斯事故的发生至关重要。瓦斯检查与管理不仅是矿井通风管理工作的一项重要内容也是保障矿井安全生产和防止重大事故发生最基本和最关键的环节。防治重大瓦斯事故的关键是消除瓦斯积聚和瓦斯超限作业。瓦斯防治中实现零超限管理法要求做到以下几个方面的工作：
1.2.1 加强局部通风管理。有些地方因风筒管理不到位，采用压风管通风，或者在放炮怕崩坏风筒进行撤掉风筒放炮，易造成瓦斯超限，所以，加强现场局部通风管理至关重要。首先，要合理调整矿井通风系统、合理分配风量，杜绝微风巷道。开掘工作面风筒末端距工作面距离不得超过《作业规程》规定，且不得从任何地点断开风筒，超过规定组织生产视为违章作业，班长、跟班干部负现场管理主要责任，瓦斯检查工负责监督。副风机在试验到台后要运行一个小时，风机工进行操作，由跟班干部负责落实。
开展专项检查，检查局部通风机安装位置是否符合规定，是否发生循环分及是否挂牌由专人管理。检查风筒末端至工作面距离及供风量是否合乎规定及风筒吊挂和安装质量，风筒有无破口、接头质量等。
1.2.2 严格落实“一炮三检”放炮管理程序化制度，特别炮后检查工作面迎头瓦斯情况，延长风筒前必须检查迎头或顶板冒落区瓦斯情况，严格“一风吹”。
1.2.3 瓦斯防治现场管理体系注重现场瓦斯异常信息收集，要求瓦斯检查员、跟班干部、测试工、打钻工在现场执行措施过程中，出现异常情况，要求及时上报有关部门，对异常情况进行详细描述，给上级部分领导提供准确的瓦斯信息，有利于措施的及时修订和决策管理。
1.2.4 严格执行瓦斯防治措施。各有关部门齐抓共管，形成全方位全员瓦斯管理体系，安监员、测试工、瓦检员、跟班干部、其他技术管理人员和现场检查人员，均有关对瓦斯措施执行情况进行评价和检查，对查出的问题逐级上报，通风调度、通风区、防突区负责信息收集，对措施执行不到位，通风区、防突区、安监科有权组织进行责任追究。
1.3 瓦斯监控预警 瓦斯监控预警必须严把监测监控关，强化安全监控系统管理。设立专门的安全监控管理机构，配齐配强安全监控管理、维护和技术人员。采掘工作面回风流瓦斯传感器执行0.65%断电，系统实现故障闭锁，当传感器断线和分站无电时，自动切断监控区域非本质安全型电气设备的电源并闭锁。实施瓦斯超限信息即时分级，及时全面掌握瓦斯动态变化情况，有效控制瓦斯超限事故。
1.3.1 功能及特点 ①实现对井下所有地点进行实时监测监控。②通过故障诊断，对监控与通风系统进行全面的可靠性分析，查找测值异常的可能原因，形成控制方案。③地面中心站主要由数据服务器、光纤交换机、中心站软件四部分组成。④系统地面设备以全网络方式运行，支持TCP/IP协议，可与企业计算机局域网实现网络互联。⑤系统巡检周期为3秒，并具有故障闭锁功能。
1.3.2 监测系统必须达到的条件 实现“监控有效”，即装备齐全、数据准确、断电可靠、处置迅速。
“装备齐全”，就是监测监控系统的中心站、分站、传感器等设备要齐全，安装设置要符合规定要求，系统运作不间断、不漏报。“数据准确”，就是瓦斯传感器必须按期调校，其报警值、断电值、复电值要准确，监控中心能适时反映监控场所瓦斯的真实状态。“断电可靠”，就是当瓦斯超限报警时，能够及时切断工作场所的电源，迫使停止采掘等生产活动。当系统显示井下某一区域瓦斯超限并有可能波及其它区域时，矿井有关人员应按瓦斯事故应急预案，利用系统的异地断电功能切断瓦斯可能波及区域的电源。“处置迅速”，就是要制定瓦斯事故应急预案，当瓦斯超限和各类异常现象出现时，能够迅速作出反应，采取正确的应对措施，使事故得到有效控制。实施瓦斯超限信息即时分级，及时全面掌握瓦斯动态变化情况，有效控制瓦斯超限事故。
1.3.3 监测系统出现异常信号的处理程序 ①地面监测中心在监测到瓦斯传感器报警信号后，中心站值班人员立即向生产调度、监测队值班人员和通风调度进行汇报。②监测队值班人员立即对瓦斯传感器信号进行分析、判断，并把分析结果详细汇报给矿通风调度。③通风调度接到超限报警信息后进行指挥处理，并立即向战线领导和主管科室进行汇报，进一步落实和确定原因。④监测队值班人员判断瓦斯超限报警信号是监测故障时，要认真分析造成故障的原因，并立即安排监测工到现场进行处理，故障未处理完毕的工作面不得恢复供电。
1.4 远程网络瓦斯预警 远程网络瓦斯预警即利用集团公司联网监控系统实现对全矿井瓦斯数据的实时分析和管理。具体如下：
①通风部门设专职瓦斯数据分析管理员，负责查看全矿井各地点瓦斯数据曲线，发现有超过0.8%的工程地点或异常值的地点，组织相关人员进行瓦斯异常原因分析，并下发瓦斯预警通知单。②各采掘工作面施工单位设监测数据分析管理员，负责每个班次和每一生产循环的瓦斯监测数据分析，对有发现瓦斯数据异常现象要进行分析原因和制定防范措施，并将分析结果和防范措施向队长、值班领导汇报，值班人员要在班前会上进行传达和部署，发现监测系统故障要立即向通风区汇报，通风区安排监测系统维修人员立即处理。③各基层单位瓦斯管理人员要将每周监测数据分析结果、防范措施和处理结果以电子版形式通过OA上传到通风区和相关业务科室及管理人员。通风监测部门安排专人负责对基层单位上报的瓦斯分析结果进行汇总，并对存在的问题再分析审核。④定期绘制瓦斯地质预报图，下发瓦斯地质预报和瓦斯地质异常通知单，以加强过质构造带的瓦斯管理，及时修订瓦斯防治措施，消除瓦斯区域信息盲区，防止采掘生产过程中突发的瓦斯超限。
1.5 防止瓦斯超限红线 发生瓦斯超限事故，由安检科组织进行事故追查，安全副总、通风副总、事故责任部门副总和安全检查科、通风科、责任部门的科（区）长参加，其它参加单位有事故责任单位的队长和技术副队长及相关人员、监测队队长及当班瓦斯检查员、通风调度、“八条线”及其它相关人员，依据矿有关文件及上级管理规定进行严格责任追究。同类型事故重复出现的给予加倍处理。
2 系统的应用
①应用于瓦斯检查日常工作中，特别是在瓦斯异常快速反应和应急处置方面具有很强的可操作性。②通过联网监控系统，实现各级技术管理人员对井下各采掘工作面的瓦斯情况进行实时观测分析。③监控与现场相结合，实现瓦斯危险源的准确定位、快速排除、连续追踪，及时消除的最终目标，实现有效管理，应用地点实现“零超限”。④系统中当井下各采掘工作面瓦斯传感器超过0.8%时，通风部门组织进行原因分析，并下发瓦斯预警通知单。采掘单位设有专职的监测数据分析管理员，主要负责对施工地点的瓦斯异常情况进行原因分析并制定防范措施。⑤通过预警，及时修订措施，针对较薄煤层掘进工作面瓦斯异常时期，采取打瓦斯释放孔措施，可实现快速掘进。
3 取得的效益
通过防止瓦斯超限预警管理系统的创建与实施，有效的减少了煤矿瓦斯超限事故的发生，据统计，年度瓦斯超限次数逐年呈大幅度下降趋势，为矿井的安全生产提供了安全基础保障，为矿井的安全、稳定、健康发展创造了有利条件。
4 结语
煤矿瓦斯管理实现瓦斯“零超限”是控制和防止瓦斯事故的前提，各级管理人员都要尽职尽责，做到防范于未然。防止瓦斯超限预警管理系统在实际应用中必须做到管理到位，严格落实各级安全责任制，确保矿井安全生产。
参考文献：
[1]王莉，田水承.瓦斯智能预警系统的构建研究[J].科技导报，2007（22）.
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