摘要：為了評(píng)價(jià)工作面瓦斯治理技術(shù)措施的有效性，采用控制圖的方法，統(tǒng)計(jì)分析采用瓦斯治理技術(shù)措施后工作面瓦斯?jié)舛确植家?guī)律，得出工作面安全生產(chǎn)條件下瓦斯?jié)舛鹊目刂粕舷孪蓿�確保了工作面的生產(chǎn)安全。研究成果對(duì)高瓦斯礦井安全生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。

　　關(guān)鍵詞：控制圖；瓦斯；治理措施；有效性

　　平頂山煤業(yè)集團(tuán)新峰礦務(wù)局四礦12160工作面二，煤層煤層均厚4.6m，硬度系數(shù)為0.15，煤層松軟，易片幫。煤層頂板不穩(wěn)定，大部分地段有偽頂，巖性為松軟的炭質(zhì)泥巖、頁(yè)巖，直接頂為大占砂巖巖性為中粗粒石英砂巖，易冒落。煤層底板多為砂質(zhì)泥巖，粉砂巖和泥巖，間接底板大部分有一層細(xì)砂巖，巖性較軟，抗壓強(qiáng)度低，為典型“三軟”不穩(wěn)定煤層。

　　針對(duì)“三軟”不穩(wěn)定煤層賦存不穩(wěn)定的地質(zhì)特征，以及開(kāi)采過(guò)程中煤層的瓦斯儲(chǔ)集及運(yùn)移規(guī)律制定了“U型通風(fēng)＋輔助措施”為主，局部異常區(qū)域以及采掘強(qiáng)度加大時(shí)，采用“U型通風(fēng)＋高位鉆孔抽放”的措施治理工作面。但是對(duì)于何時(shí)選擇何種措施并沒(méi)有給出定量指標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作中難以控制。為了解決上述問(wèn)題，筆者根據(jù)工作面瓦斯涌出量的特點(diǎn)，利用控制圖原理，提出了工作面瓦斯治理技術(shù)措施的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以便確保礦井的安全生產(chǎn)。研究結(jié)果對(duì)高瓦斯礦井安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。

　　1 控制圖原理簡(jiǎn)介

　　控制圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程控制系統(tǒng)，其作用是利用控制圖所提供的信息，把一個(gè)過(guò)程維持在受控狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常波動(dòng)，就分析出現(xiàn)異常的原因，采取措施予以消除，把一個(gè)過(guò)程從失控狀態(tài)變?yōu)槭芸貭顟B(tài)，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。

　　控制圖通過(guò)對(duì)過(guò)程特性值進(jìn)行測(cè)定、記錄、評(píng)估，從而監(jiān)察過(guò)程是否處于控制狀態(tài)的一種用統(tǒng)計(jì)方法設(shè)計(jì)的圖。圖上有中心線(CL)、上控制限(UCL)和下控制限(LCL)，并有按時(shí)聞順序抽取的樣本統(tǒng)計(jì)量數(shù)值的描點(diǎn)序列，UCL、CL與LCL統(tǒng)稱(chēng)為控制線。若控制圖中的描點(diǎn)落在UCL與LCL之外或描點(diǎn)在UCL與LCL之間的排列不隨機(jī)，則表明過(guò)程異常。控制圖有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，即通過(guò)將圖中的點(diǎn)子與相應(yīng)的控制界限相比較，可以具體看出過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化情況。

　　應(yīng)用控制圖對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，如出現(xiàn)的上升傾向，顯然過(guò)程有問(wèn)題，故異因剛一露頭，即可發(fā)現(xiàn)，于是可及時(shí)采取措施加以消除，這一點(diǎn)有利于貫徹事故預(yù)防原則。因此，控制圖被廣泛應(yīng)用于安全生產(chǎn)管理。目前，主要應(yīng)用事故控制圖進(jìn)行傷亡事故管理，事故控制圖的特點(diǎn)是可明確事故管理目標(biāo)，便于掌握事故發(fā)展趨勢(shì)和對(duì)事故進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。

　　2 技術(shù)措施有效性評(píng)價(jià)

　　煤礦安全生產(chǎn)過(guò)程中，瓦斯超限就是事故，瓦斯?jié)舛鹊母叩头从沉斯ぷ髅娴陌踩珷顟B(tài)。在回采過(guò)程中，瓦斯?jié)舛入S著工作面的推進(jìn)是動(dòng)態(tài)變化的，根據(jù)工作面一段時(shí)期的瓦斯?jié)舛冉y(tǒng)計(jì)，可以做出工作面瓦斯?jié)舛鹊目刂茍D，通過(guò)對(duì)控制圖進(jìn)行分析，可以反映出工作面瓦斯是否處于控制狀態(tài)，一旦出現(xiàn)異常就可以采取相應(yīng)的瓦斯治理措施進(jìn)行處理，確保工作面生產(chǎn)安全高效的進(jìn)行。

　　目前，新峰四礦12160工作面采用的瓦斯治理措施為“U型通風(fēng)＋輔助措施”，治理技術(shù)措施的有效性通過(guò)工作面的瓦斯?jié)舛瓤梢猿浞址从吵鰜?lái)。工作面和回風(fēng)瓦斯?jié)舛仁艿斤L(fēng)量變化、煤厚變化、生產(chǎn)強(qiáng)度等諸多偶然和系統(tǒng)因素的影響，因此，工作面和回風(fēng)瓦斯?jié)舛仁且粋�(gè)隨機(jī)變量，同理工作面和回風(fēng)瓦斯平均濃度也是一個(gè)隨機(jī)變量。工作面和回風(fēng)瓦斯平均濃度更能反映出工作面的現(xiàn)有瓦斯治理措施是否滿足安全生產(chǎn)的需要，因此，選擇工作面和回風(fēng)每天的瓦斯平均濃度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

　　2.1 控制界限的確定

　　當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中只有偶然原因起作用時(shí)，檢測(cè)出的數(shù)據(jù)的分布服從正態(tài)分布規(guī)律。根據(jù)正態(tài)分布的性質(zhì)，檢測(cè)出的數(shù)據(jù)落在±3σ范圍內(nèi)的概率約為99.7%；落在±3σ以外的概率只有0.3%，這是一個(gè)小概率。按照小概率事件原理，在一次實(shí)踐中超出±3σ的范圍的小概率事件幾乎是不會(huì)發(fā)生的，如果發(fā)生了，則說(shuō)明生產(chǎn)過(guò)程中一定有系統(tǒng)原因在起作用。故用3σ方法確定控制圖的控制界限線是最經(jīng)濟(jì)合理的方法。另外，由于工作面瓦斯治理工作的特殊性，在瓦斯控制圖中，下控制線也可不作出，因?yàn)橥咚節(jié)舛仍降驮胶茫�而且控制圖中上控制線還應(yīng)符合《規(guī)程》中的要求，本例中工作面以及回風(fēng)瓦斯?jié)舛壬峡刂凭�眥值不應(yīng)超過(guò)1%。

　　若一點(diǎn)(某一天工作面或回風(fēng)瓦斯平均濃度)在上控制界限以上時(shí)，表明該點(diǎn)是處于異常。控制圖中的點(diǎn)落在控制界限內(nèi)而又無(wú)傾向性，則表明瓦斯處于正常，如果點(diǎn)越過(guò)了界限且有傾向性的變化，則說(shuō)明工作面瓦斯存在著異常變化，需立即查明原因，一旦確定是由于系統(tǒng)原因?qū)е碌模瑒t應(yīng)考慮改變瓦斯治理措施。

　　2.2 瓦斯?jié)舛葂控制圖

　　根據(jù)控制圖原理，統(tǒng)計(jì)分析了12160工作面現(xiàn)有治理措施下，從2006年1一11月共334 d的工作面瓦斯?jié)舛燃盎仫L(fēng)瓦斯?jié)舛鹊臄?shù)據(jù)。所取樣本共334個(gè)，樣本容量足夠大，符合正態(tài)分布。

　　2.2.l 工作面瓦斯平均濃度拉制囤各數(shù)值計(jì)算

　　設(shè)工作面瓦斯平均濃度為X，則X服從正態(tài)分布

 

　　 (1)工作面瓦斯平均濃度(%)平均值。

 

　　   (2)工作面瓦斯平均濃度標(biāo)準(zhǔn)差。

 

　　 (3)工作面瓦斯平均濃度(%)控制上限。

 

　　計(jì)算UCL值<1%，因此以計(jì)算值為控制上限。

　　(4)工作面瓦斯平均濃度(%)控制下限。

 

　　工作面瓦斯每天平均濃度控制圖如圖1所示。

 

　　圖1 工作面瓦斯每天平均濃度控制圖

　　2.2.2 回風(fēng)瓦斯每天平均濃度控制圖各數(shù)值計(jì)算

　　設(shè)回風(fēng)瓦斯平均濃度為Y，則Y服從正態(tài)分布

 

　　 (1)回風(fēng)瓦斯平均濃度(%)平均值。

 

　　(2)回風(fēng)瓦斯平均濃度標(biāo)準(zhǔn)差。

 

　　(3)回風(fēng)瓦斯平均濃度(%)控制上限。

 

　　計(jì)算UCL值小于1%，因此以計(jì)算值為控制上限。

　　(4)回風(fēng)瓦斯平均濃度(%)控制下限。

　　回風(fēng)瓦斯每天平均濃度控制圖如圖2所示。

 

　　圖2 回風(fēng)瓦斯每天平均濃度控制圖

　　2.3 技術(shù)措施評(píng)價(jià)

　　根據(jù)控制圖原理，目前工作面瓦斯或回風(fēng)瓦斯均在受控狀態(tài)，說(shuō)明目前工作面采用“U型通風(fēng)＋輔助措施”治理工作面瓦斯?jié)M足安全生產(chǎn)要求。但在生產(chǎn)過(guò)程中如果出現(xiàn)超過(guò)控制圖中UCL線的情況出現(xiàn)，說(shuō)明生產(chǎn)中瓦斯處于非控制狀態(tài)，應(yīng)該立即檢查生產(chǎn)系統(tǒng)，分析原因，如果是由于進(jìn)入局部異常區(qū)域以及采掘強(qiáng)度加大，采取“U型通風(fēng)＋輔助措施”治理工作面瓦斯不能滿足安全生產(chǎn)要求，那么就采取“U型通風(fēng)＋高位鉆孔抽放”治理工作面瓦斯。

　　3 結(jié)論

　　采用控制圖的方法，對(duì)在現(xiàn)有工作面瓦斯治理措施下瓦斯?jié)舛纫欢螘r(shí)期內(nèi)的統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出了工作面瓦斯在現(xiàn)有治理措施下的控制上限(UCL)，根據(jù)控制圖原理，目前工作面瓦斯或回風(fēng)瓦斯均在受控狀態(tài)，說(shuō)明目前工作面采用“U型通風(fēng)＋輔助措施”治理工作面瓦斯?jié)M足安全生產(chǎn)要求。生產(chǎn)過(guò)程中。通過(guò)對(duì)工作面和回風(fēng)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面現(xiàn)有治理措施有效性進(jìn)行檢驗(yàn)。為了評(píng)價(jià)工作面瓦斯治理措施的有效性提供了依據(jù)，確保了工作面生產(chǎn)安全高效的進(jìn)行。