摘要：為了評價工作面瓦斯治理技術措施的有效性，采用控制圖的方法，統計分析采用瓦斯治理技術措施后工作面瓦斯濃度分布規律，得出工作面安全生產條件下瓦斯濃度的控制上下限，確保了工作面的生產安全。研究成果對高瓦斯礦井安全生產具有重要的指導意義。

　　關鍵詞：控制圖；瓦斯；治理措施；有效性

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

　　針對“三軟”不穩定煤層賦存不穩定的地質特征，以及開采過程中煤層的瓦斯儲集及運移規律制定了“U型通風＋輔助措施”為主，局部異常區域以及采掘強度加大時，采用“U型通風＋高位鉆孔抽放”的措施治理工作面。但是對于何時選擇何種措施并沒有給出定量指標，現場實際工作中難以控制。為了解決上述問題，筆者根據工作面瓦斯涌出量的特點，利用控制圖原理，提出了工作面瓦斯治理技術措施的評價標準，以便確保礦井的安全生產。研究結果對高瓦斯礦井安全生產具有十分重要的意義。

　　1 控制圖原理簡介

　　控制圖是一個簡單的過程控制系統，其作用是利用控制圖所提供的信息，把一個過程維持在受控狀態，一旦發現異常波動，就分析出現異常的原因，采取措施予以消除，把一個過程從失控狀態變為受控狀態，以保持系統的穩定。

　　控制圖通過對過程特性值進行測定、記錄、評估，從而監察過程是否處于控制狀態的一種用統計方法設計的圖。圖上有中心線(CL)、上控制限(UCL)和下控制限(LCL)，并有按時聞順序抽取的樣本統計量數值的描點序列，UCL、CL與LCL統稱為控制線。若控制圖中的描點落在UCL與LCL之外或描點在UCL與LCL之間的排列不隨機，則表明過程異常。控制圖有一個很大的優點，即通過將圖中的點子與相應的控制界限相比較，可以具體看出過程的動態變化情況。

　　應用控制圖對生產過程進行監控，如出現的上升傾向，顯然過程有問題，故異因剛一露頭，即可發現，于是可及時采取措施加以消除，這一點有利于貫徹事故預防原則。因此，控制圖被廣泛應用于安全生產管理。目前，主要應用事故控制圖進行傷亡事故管理，事故控制圖的特點是可明確事故管理目標，便于掌握事故發展趨勢和對事故進行動態管理。

　　2 技術措施有效性評價

　　煤礦安全生產過程中，瓦斯超限就是事故，瓦斯濃度的高低反映了工作面的安全狀態。在回采過程中，瓦斯濃度隨著工作面的推進是動態變化的，根據工作面一段時期的瓦斯濃度統計，可以做出工作面瓦斯濃度的控制圖，通過對控制圖進行分析，可以反映出工作面瓦斯是否處于控制狀態，一旦出現異常就可以采取相應的瓦斯治理措施進行處理，確保工作面生產安全高效的進行。

　　目前，新峰四礦12160工作面采用的瓦斯治理措施為“U型通風＋輔助措施”，治理技術措施的有效性通過工作面的瓦斯濃度可以充分反映出來。工作面和回風瓦斯濃度受到風量變化、煤厚變化、生產強度等諸多偶然和系統因素的影響，因此，工作面和回風瓦斯濃度是一個隨機變量，同理工作面和回風瓦斯平均濃度也是一個隨機變量。工作面和回風瓦斯平均濃度更能反映出工作面的現有瓦斯治理措施是否滿足安全生產的需要，因此，選擇工作面和回風每天的瓦斯平均濃度進行統計分析。

　　2.1 控制界限的確定

　　當生產過程中只有偶然原因起作用時，檢測出的數據的分布服從正態分布規律。根據正態分布的性質，檢測出的數據落在±3σ范圍內的概率約為99.7%；落在±3σ以外的概率只有0.3%，這是一個小概率。按照小概率事件原理，在一次實踐中超出±3σ的范圍的小概率事件幾乎是不會發生的，如果發生了，則說明生產過程中一定有系統原因在起作用。故用3σ方法確定控制圖的控制界限線是最經濟合理的方法。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，因為瓦斯濃度越低越好，而且控制圖中上控制線還應符合《規程》中的要求，本例中工作面以及回風瓦斯濃度上控制線眥值不應超過1%。

　　若一點(某一天工作面或回風瓦斯平均濃度)在上控制界限以上時，表明該點是處于異常�？刂茍D中的點落在控制界限內而又無傾向性，則表明瓦斯處于正常，如果點越過了界限且有傾向性的變化，則說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原因導致的，則應考慮改變瓦斯治理措施。

　　2.2 瓦斯濃度x控制圖

　　根據控制圖原理，統計分析了12160工作面現有治理措施下，從2006年1一11月共334 d的工作面瓦斯濃度及回風瓦斯濃度的數據。所取樣本共334個，樣本容量足夠大，符合正態分布。

　　2.2.l 工作面瓦斯平均濃度拉制囤各數值計算

　　設工作面瓦斯平均濃度為X，則X服從正態分布

 

　　 (1)工作面瓦斯平均濃度(%)平均值。

 

　　   (2)工作面瓦斯平均濃度標準差。

 

　　 (3)工作面瓦斯平均濃度(%)控制上限。

 

　　計算UCL值<1%，因此以計算值為控制上限。

　　(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 回風瓦斯每天平均濃度控制圖各數值計算

　　設回風瓦斯平均濃度為Y，則Y服從正態分布

 

　　 (1)回風瓦斯平均濃度(%)平均值。

 

　　(2)回風瓦斯平均濃度標準差。

 

　　(3)回風瓦斯平均濃度(%)控制上限。

 

　　計算UCL值小于1%，因此以計算值為控制上限。

　　(4)回風瓦斯平均濃度(%)控制下限。

　　回風瓦斯每天平均濃度控制圖如圖2所示。

 

　　圖2 回風瓦斯每天平均濃度控制圖

　　2.3 技術措施評價

　　根據控制圖原理，目前工作面瓦斯或回風瓦斯均在受控狀態，說明目前工作面采用“U型通風＋輔助措施”治理工作面瓦斯滿足安全生產要求。但在生產過程中如果出現超過控制圖中UCL線的情況出現，說明生產中瓦斯處于非控制狀態，應該立即檢查生產系統，分析原因，如果是由于進入局部異常區域以及采掘強度加大，采取“U型通風＋輔助措施”治理工作面瓦斯不能滿足安全生產要求，那么就采取“U型通風＋高位鉆孔抽放”治理工作面瓦斯。

　　3 結論

　　采用控制圖的方法，對在現有工作面瓦斯治理措施下瓦斯濃度一段時期內的統計值進行統計分析，得出了工作面瓦斯在現有治理措施下的控制上限(UCL)，根據控制圖原理，目前工作面瓦斯或回風瓦斯均在受控狀態，說明目前工作面采用“U型通風＋輔助措施”治理工作面瓦斯滿足安全生產要求。生產過程中。通過對工作面和回風瓦斯濃度監測，即可實現對工作面現有治理措施有效性進行檢驗。為了評價工作面瓦斯治理措施的有效性提供了依據，確保了工作面生產安全高效的進行。