煤矿通风系统安全性评价与优化研究_张洪涛.pdf

2020年第10期西部探矿工程 * 收稿日期 2019-12-03修回日期 2019-12-04 作者简介 张洪涛 （1987-） ， 男 （汉族） ， 山西晋城人， 助理工程师， 现从事矿井采掘、 一通三防及安全管理工作。 煤矿通风系统安全性评价与优化研究 张洪涛* （山西煤炭运销集团首阳煤业有限公司， 山西 晋城 048000） 摘要 为更好地保障煤矿通风系统的安全稳定运行， 介绍了煤矿通风系统的主要安全性评价指标， 创建了煤矿通风系统的安全性评价模型， 指出了应依据不同的安全等级， 采取相应的安全对策， 并提 出了煤矿通风系统的具体优化设计方案， 以期有助于进一步优化煤矿通风系统， 更好地保障煤矿通 风系统的安全稳定运行。 关键词 通风系统； 问题； 安全性； 评价指标； 优化策略 中图分类号 TD724 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202010-0121-03 在我国工业的持续发展中， 煤炭是其十分重要的 一个保障， 随着煤炭企业生产力的不断进展， 开采工作 的发展逐渐趋向于复杂化和深层化， 煤矿的作用也越 来越大。近年来， 随着开采行业的不断进展， 矿井事故 的发生概率也日益提升， 通过对事故形成的原因进行 分析发现， 大部分事故的发生都是由于通风系统不顺 畅。作为煤矿的核心构成， 通风系统可以将新鲜空气 持续地传输到矿井内部， 同时将毒害气体排出， 确保工 作人员的人身安全及生产的安全性。在矿井生产的过 程中， 通风系统是确保其安全性的根本保障， 并且对矿 井生产的效率及效益有着直接的影响。因此， 煤炭企 业需要对通风系统开展有效的安全性评价， 并积极优 化， 在设计及规划的时候应当给予足够的重视。对设 计、 施工、 管理等各个环节进行控制， 从而使煤矿开采 具备较高的安全性。 1煤矿通风系统安全性评价的指标 由于各个通风系统都具备自身所特有的优化指 标， 因此在对该系统进行优化及对优化方案进行评价 的过程中应当严格遵照指标体制中存在的优化指标来 进行优化， 这样才可以将各个指标对通风系统所造成 的影响进行准确的反映， 有助于迅速精确地筛选出最 恰当的优化方案， 针对每个指标的关键性做出定量化 处理。选择优化指标的常用方法主要有 专家意见、 专 家调查等。在实际开采的过程中， 矿井通风系统开展 安全性评价的指标主要有下列几点 （1） 矿井通风所存在的风压越大， 其发生漏风的概 率和漏风量就会越大， 通风系统开展安全管理的难度 也将越大， 更有甚者将会造成自燃及爆炸事故的发生； （2） 通过运用煤矿通风等积孔， 可以得到各个巷道 的通风阻力， 从而获取煤矿中总的通风阻力； （3） 判断风机的数量是否满足要求， 通常为两台， 留待备用， 值得关注的是， 后备风机不能存在任何故障 问题， 必须要定期对其开展检修工作， 确保主风机故障 时， 备用风机可以迅速投入运行， 以维持通风系统的稳 定运行； （4） 在通风系统正常运转的阶段， 对主扇每年产生 的喘振次数进行详细记录， 若该数值达到标准， 则通风 系统满足标准要求； （5） 对计划之外的主扇停运频率进行观察， 判断其 是否与通风系统正常工作下无风机在计划之外的正常 停运频率相符合； （6） 对外部的漏风量进行观察， 并详细记录， 通过 将该漏风量与主排风机的排风量进行比较， 根据其比 值来计算外部漏风率， 若结果处于有效范围之内， 则为 达标； （7） 主通风机的工况点只有具有合理性， 才可以确 保通风机的正常运行； （8） 对通风系统中通风网络所具有的复杂性进行 观察， 复杂性越高， 其抗灾能力及稳定性就越差， 就越 需要对安全性进行优化； （9） 通过相关的质量标准来对通风调节设备进行 检验， 判断其是否合格， 若通风系统中安装的调节设备 121 2020年第10期西部探矿工程 的检验结果与标准不相符， 则为不合格， 需要进行深入 优化； （10） 对矿井所需求的通风量与书面要求的通风量 之间的比值进行检验， 判断其是否符合标准要求下的 比值范围， 若该比值低于标准比值， 则为不达标， 需要 再次进行改良设计。 对通风系统所具有的抗灾能力进行检测。由于开 采活动所处的环境为井下， 不具备较高的稳定性， 极易 导致矿井事故的发生， 而通风系统所具有的抗灾能力 对开采活动的安全性造成了直接影响， 因此通风系统 应当同时具备防灾及减灾的能力， 该指标主要包含了 通风方法及形式的稳定性、 防灾设备安装的合格率、 返 风系统的灵活度及可靠度、 避灾线路的通行时间[1]。 通过对通风系统开展严格的管理， 并及时进行安 全检测， 可以极大提升通风系统运行的有效性及稳定 性， 其中对通风系统开展安全检测所使用的指标主要 有 通风设备是否达标、 通风检测是否合格、 相关制度 是否得到有效落实等。 煤矿的通风具有有效性和经济性， 该指标主要包 含了主通风机的电费、 综合效率及有效风量率。 2煤矿通风系统的安全评价模型 通风系统所采取的综合性量化指标可以充分发映 出该系统所具有的有效性、 稳定性及安全性， 通过对评 价对象所属的权重进行分配， 通风系统的评价值如下 S100∑ i1 33 aifi 根据上式可知， 在通风系统中， S所表示的为完善 度的评价值； ai所表示的是评价指标的权重比值； fi所表 示的是评价指标所有的函数值。 根据各个评价数值， 可将通风系统的评价值划分 为a、 b、 c、 d四类， 并基于各个等级来采取针对性较强的 措施， 具体如表1所示。 评价等级情况 评价值 评价的意义 具体安全对策 a S100 比较安全 需要保持 b 80S100 较良好 做好预防 c 60S80 一般 需采取相关措施 d S60 比较危险 需要整改 表1通风系统等级评价情况与安全对策 根据通风系统所存在的安全评价状况， 并基于其 中存在的问题来采取针对性的措施， 促使通风系统所 具有的安全性得以提升。 3煤矿通风系统的优化设计方案 在选择优化方案的时候， 应当以人员的安全为核 心， 之后在确保安全性的条件下来减小成本。但是因 开采工作是处于动态变化的， 因此原有的通风系统必 定会受到影响， 这个影响是双面性的， 但大多都是不利 影响。因此， 为了降低隐患， 增强生产的安全性， 可以 选择最佳的通风系统优化方案， 以下几种方案是开采 工作中所采取的优化方案。 3.1建立煤矿通风系统体系 对于各个指标所处的状态， 煤矿通风系统可以将 其充分地反映出来， 例如在老矿中因回风线路的长度 较大而导致通风网络阻力出现不合理的散布， 因此， 我 们应当实时监测通风网络， 并基于实际状况来对通风 网络进行严格的管理。当通风系统存在较大的阻力， 并且主风机所形成的风压小于其他风机时， 应当以减 小通风系统的阻力为切入点， 对网络通风系统进行严 格检查， 并及时维护， 将总回风巷中存在的障碍物进行 彻底清理， 以有效改善通风的条件及状况[2]。 3.2加强矿井通风系统的应变能力 各个开采区所采用的运输机有着联通的运输带， 一旦运输带发生火灾， 将会迅速地波及到其他的开采 区， 为了避免火势扩大， 回风巷必须进行好自身的工 作， 并随时检验与整改优化的有效性。此外， 在开采的 过程中， 矿区所配置的两台风机应当基于通风系统的 稳定性和有效性来开展联合作业， 尽量保证两台风机 分别处于单独的通风区域中运行， 降低彼此的干扰， 并 且要开展好每个角落的联风工作， 促使两台风机协调 工作， 最大化地发挥自身作用。 3.3加强对煤矿通风设施的管理和局部管理 煤矿中所安装的通风设备通常由挡风墙、 风门等， 对它们加强管理的目的在于避免其使用过程中产生漏 风问题， 促使通风系统维持较高的稳定性， 我们可以通 过增高挡风墙、 风门或者提高密封性来加以解决， 同时 还可以减少风量调节设备和通风建筑物， 有助于管理 通风系统。整体也是由各个部分构成， 对于矿井而言， 122 2020年第10期西部探矿工程 局部也可以对其生产发挥极其重要的作用， 所以应当 采取各种措施， 以降低局部通风机对整个系统运行造 成的影响， 及间接对开采人员造成的影响。煤矿所使 用的主通风机必须维持稳定的运行。选择一台轴流式 通风机， 并确保工况点在高效区中， 且具备充足的富余 水平。另外， 还应当提升通风系统的维修力度， 采取有 效的措施来维修及保护回风巷， 使其始终维持正常有 效的运行。 3.4矿井中应尽量保证简单的通风网路 在现代化煤矿的建设中， 构建起完善的通风系统 信息管理体系是其关键构成， 我们可以通过计算机来 开展管理， 配置相应的监控系统， 进行全天全方面的监 控， 并且利用计算机呈现出各种相关图形， 如通风网络 图等， 这样就可以将风量的配置、 风流的方向、 通风的 部位等进行更直观的观察， 通过较好的观察来进行有 效的管理。还可以运用计算机来创建有效的信息数据 库， 严格检测风压、 风量等参数， 对各个设备的受损状 况、 通风测量仪表的应用及监测状况等进行记录， 此 外， 还需要对工作的效率、 电功率等详细记录。 3.5优化指标参数设计 在实际开采的过程中， 其优化指标应当满足以下 几方面的要求 ①评价指标应当可以对通风系统的安 全性做出全面的、 准确的评价； ②评价指标必须具备独 立的标准， 这样才可以实施全面的评价分析； ③评价结 果必须包含通风系统经济性、 可行性及安全性的三项 原则， 基于这三个原则的条件下来选择最佳的方案； ④ 评价过程中所需的参数必须可以易于获取， 促使数据 的处理更为简单[3]。减小计算的误差； ⑤每个评价指标 都必须具备独立的标准来进行对比。 4结束语 对于煤矿生产而言， 通风系统是确保其安全性的 关键保障。通风系统不仅对用风区域中风量的方向及 大小有着一定的影响， 而且对整个煤矿生产的安全性 及通风的质量造成了影响。若通风系统无法正常有效 的运行， 必定会导致各类安全事故的发生。在实际开 采的过程中， 为了避免各种隐患的产生， 应当事先进行 好检测工作， 以预防为核心， 采取合理有效的措施来应 对各种隐患问题， 尽可能避免事故的发生， 极大保障开 采人员的安全， 促使开采工作可以正常展开， 为企业的 持续发展提供可靠的安全保障。 参考文献 [1]狄东辉.煤矿矿井通风安全隐患与改进措施[J].能源与节能， 20191133-35. [2]刘晋隆.综采工作面通风系统优化及瓦斯治理技术[J].煤， 2019888-90. [3]张伯杰.煤矿矿井通风系统的优化策略[J].科学技术创新， 20182577-79. （上接第120页） （5） 多通道瞬变电磁技术不使用接地回线， 因此在 工作的过程中不会对电阻产生实质性的影响， 这就使 得多通道瞬变电磁技术具有强大的环境适应性， 可以 在任何场合当中开展勘查工作。 3总结 矿产勘查工作必须是建立在以科学的理论作为基 础的前提之下， 在具有先进的技术作为支持， 以此来降 低企业对其的投资成本， 做到矿产勘查质量与企业经 济效益之间的共赢。通过引进地理信息系统及多通道 瞬变电磁技术， 可以有效地提高勘查的水平与效率， 数 据资料的准确性也得到了保证， 同时对企业的可持续 发展也有着促进作用。 参考文献 [1]李江昌.工程物探技术在岩土工程中的应用及前景[J].技术 与市场，2015572-73. [2]邓康.勘探技术在岩土工程中的应用探析[J].科技资讯，2013 483，85. [3]宋相龙，李楠，肖克炎，等.矿产资源潜力评价成果数据信息管 理系统设计与实现[J].地学前缘，2018，25396-203. [4]陈喜峰，施俊法，陈秀法，等. “一带一路” 沿线重要固体矿产资 源分布特征与潜力分析[J].中国矿业，2017，261132-41. [5]刘芳，艾宁.含矿地质体体积法在宁夏六盘山地区铅锌矿资 源潜力评价中的应用[J].宁夏工程技术，2016，154300-303. 123