基于安全角度分析礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化

【摘 要】隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國(guó)煤炭行業(yè)得到了飛速發(fā)展，礦井生產(chǎn)能力和煤炭開采深度不斷增加，為保證生產(chǎn)安全，這就要求礦井通風(fēng)系統(tǒng)不斷完善和優(yōu)化。作為礦井系統(tǒng)中一項(xiàng)重要組成部分，其與礦井其他系統(tǒng)既具有關(guān)聯(lián)性又具有制約性。本文在介紹礦井通風(fēng)系統(tǒng)概念的基礎(chǔ)上，分析了其研究意義，并著重對(duì)國(guó)內(nèi)礦井通風(fēng)系統(tǒng)當(dāng)前存在的問題及優(yōu)化措施進(jìn)行了討論。

【關(guān)鍵詞】礦井；通風(fēng)系統(tǒng)；優(yōu)化

當(dāng)前，安全生產(chǎn)以作為煤炭企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的重要目標(biāo)，在保障礦井安全生產(chǎn)中礦井通風(fēng)系統(tǒng)的建設(shè)和完善具有重要的基礎(chǔ)作用。通風(fēng)系統(tǒng)的建設(shè)目的是確保礦井下方工作人員呼吸新鮮空氣，排除并稀釋礦井下方有毒有害的氣體或粉塵，為保證礦井內(nèi)施工人員生命安全和身體健康提供重要保障。

1.礦井通風(fēng)系統(tǒng)概述

所謂礦井通風(fēng)系統(tǒng)，主要指的是礦井通風(fēng)動(dòng)力裝置、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)以及通風(fēng)控制設(shè)施等[1]。其通過提供新鮮空氣至礦井內(nèi)部，并將礦井內(nèi)有毒有害氣體或粉塵排出，從而確保井內(nèi)施工人員人身安全。因此，礦井通風(fēng)系統(tǒng)是一個(gè)具有開放性的、復(fù)雜性的、隨機(jī)性的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。

作為礦井安全生產(chǎn)的一個(gè)根本保障性手段，礦井通風(fēng)系統(tǒng)在礦井防險(xiǎn)、抗災(zāi)中具有重要的基礎(chǔ)作用。其能否科學(xué)、合理、安全、可靠的運(yùn)行，對(duì)煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)以及實(shí)現(xiàn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益具有重要的決定性作用。因此，國(guó)家和社會(huì)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的建設(shè)和完善提出了更高的要求，通過不斷對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，確保礦井通風(fēng)安全，避免或減少礦井災(zāi)害的發(fā)生，從而保證工作人員生命安全和身體健康。

2.礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的意義

作為一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化主要針對(duì)其系統(tǒng)優(yōu)化方法和方案評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定。特別是礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)，其進(jìn)行確定時(shí)應(yīng)該真實(shí)可靠的對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的質(zhì)量和狀況進(jìn)行反映，并且堅(jiān)持科學(xué)性、簡(jiǎn)明性、可比性以及可測(cè)性原則。

當(dāng)前，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平和科技水平的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及其他系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，為礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化提供了重要的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。通過對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)位置優(yōu)化、風(fēng)壓優(yōu)化、風(fēng)量分配優(yōu)化等，極大的降低了礦井通風(fēng)系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行過程中的建設(shè)施工費(fèi)用、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用以及通風(fēng)用電費(fèi)用等。可見，通過對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)不斷創(chuàng)新、改革、優(yōu)化處理，不僅能夠使其更好的為煤炭礦井開采工作提供穩(wěn)定安全的保障功能，而且可有效的降低企業(yè)在通風(fēng)系統(tǒng)中成本預(yù)算，有利于其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的共同實(shí)現(xiàn)。

3.通風(fēng)系統(tǒng)存在問題分析

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)多數(shù)煤礦井下設(shè)計(jì)不科學(xué)，存在巷道彎曲變形嚴(yán)重，導(dǎo)致通風(fēng)阻力增加，并且地溫隨著開采深度加深而逐漸增高，造成井內(nèi)需要用風(fēng)位置增多，這就要求礦井通風(fēng)系統(tǒng)重新配置和優(yōu)化，從而優(yōu)化井下工作環(huán)境，確保生產(chǎn)安全。對(duì)國(guó)內(nèi)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，雖然經(jīng)過多年不斷探索和改革，礦井通風(fēng)系統(tǒng)得到了較大發(fā)展，但總體上仍存在諸多問題，總結(jié)起來有以下幾方面[2]：

（1）當(dāng)前，國(guó)內(nèi)多數(shù)煤礦在通風(fēng)難易程度中屬于容易通風(fēng)的礦井，然而由于礦井開采設(shè)計(jì)的不合理，造成部分煤礦通風(fēng)線路過長(zhǎng)，需求通風(fēng)量過大，造成煤炭礦井內(nèi)具有較高負(fù)壓，從而增加了給風(fēng)增風(fēng)難度。

（2）通過分析礦井阻力分布，由于煤炭礦井存在進(jìn)風(fēng)路線多而回風(fēng)路線少，造成回風(fēng)巷道內(nèi)集中了較多風(fēng)量，導(dǎo)致回風(fēng)阻力偏大，并且回風(fēng)巷道彎曲變形嚴(yán)重，巷道面積較少，更加增加了回風(fēng)阻力。

（3）多數(shù)煤礦礦井內(nèi)部分巷道的斷面面積過低，再加上部分工作地點(diǎn)巷道嚴(yán)重變形，阻力增加，最終導(dǎo)致風(fēng)速超限。

（4）風(fēng)量分配和風(fēng)質(zhì)控制缺乏合理性，造成部分工作地點(diǎn)風(fēng)量不足，而部分工作地點(diǎn)風(fēng)量過剩嚴(yán)重。

（5）通常情況下，地溫隨著礦井深度增加而升高，并且隨著礦井內(nèi)通風(fēng)路線的延長(zhǎng)，用風(fēng)地點(diǎn)和通風(fēng)阻力增加，導(dǎo)致礦井需要更加充足的風(fēng)量，這使得原礦井通風(fēng)系統(tǒng)供風(fēng)不足。

（6）礦井內(nèi)環(huán)境保持不佳，導(dǎo)致巷道內(nèi)堆積物過多，并且隨著礦井深度增加，礦壓升高，造成通風(fēng)阻力明顯提高。

（7）部分煤炭礦井通風(fēng)系統(tǒng)中通風(fēng)設(shè)施由于缺乏維護(hù)保養(yǎng)，其受受壓變形影響，導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重，不能夠有效的為礦井內(nèi)部提供足量的風(fēng)量。

4.基于安全角度的通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化

4.1安全性要求

通常認(rèn)為確保礦井的安全生產(chǎn)和預(yù)防和控制災(zāi)害事故發(fā)生作為礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性標(biāo)準(zhǔn)，這要求礦井通風(fēng)系統(tǒng)需做到以下幾點(diǎn)[3]：

（1）在礦井通風(fēng)系統(tǒng)自身方面，要求其具有較高的控制和消除外界自然災(zāi)害的能力，不但能夠避免自身事故發(fā)生，而且在面對(duì)其他因素造成的事故時(shí)，能夠應(yīng)對(duì)和避免自身受事故災(zāi)害影響。

（2）要求礦井通風(fēng)系統(tǒng)在排除井內(nèi)熱量、礦內(nèi)粉塵以及殘留瓦斯方面具有較好的功能，并且在抑制煤炭自燃方面具有優(yōu)異的特性。

（3）確保礦井通風(fēng)系統(tǒng)能夠科學(xué)、穩(wěn)定、安全、可靠的運(yùn)行。

（4）要求礦井通風(fēng)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可調(diào)性，以此滿足礦井內(nèi)不同工作地點(diǎn)對(duì)風(fēng)的需求量。

4.2優(yōu)化方案的選取

對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化，可按照以下兩個(gè)層次進(jìn)行分析[4]：

（1）優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案，通過對(duì)煤炭礦井通風(fēng)系統(tǒng)前期設(shè)計(jì)要求、改造方案進(jìn)行詳細(xì)分析研究，最終確定一個(gè)具有最優(yōu)化的通風(fēng)系統(tǒng)。在最優(yōu)通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)，主要包含礦井通風(fēng)壓力的最優(yōu)化設(shè)計(jì)、通風(fēng)井巷斷面的最優(yōu)化設(shè)計(jì)以及主要通風(fēng)機(jī)型的最優(yōu)化選擇。

（2）優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性，在對(duì)煤炭礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)性方面，通常采用優(yōu)化主要通風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)和優(yōu)化礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)兩方面進(jìn)行優(yōu)化處理，目的是促進(jìn)煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行能夠達(dá)到最佳狀態(tài)，并且保持一定時(shí)間。

5.小結(jié)

有關(guān)煤炭礦井通風(fēng)系統(tǒng)的研究已經(jīng)有較長(zhǎng)的時(shí)間經(jīng)歷，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從原始到先進(jìn)，經(jīng)過前人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和不斷創(chuàng)新發(fā)展，加之計(jì)算機(jī)技術(shù)及其他應(yīng)用技術(shù)的快速進(jìn)步，使得礦井通風(fēng)系統(tǒng)得到了廣泛的改善和優(yōu)化。作為礦井系統(tǒng)的一項(xiàng)重要組成部分，礦井通風(fēng)系統(tǒng)是確保煤礦能否正常安全生產(chǎn)的一個(gè)重要保障手段，其與礦井生產(chǎn)既關(guān)聯(lián)又制約。可見，研究和優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)煤炭礦井實(shí)現(xiàn)其社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益具有重要的基礎(chǔ)性作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]譚允禎.礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理技術(shù)理論（第1版）[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1998：1-3.

[2]景國(guó)勛，楊玉中.礦山重大危險(xiǎn)源辨識(shí)、評(píng)價(jià)及預(yù)警技術(shù)（第1版）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008：50-52.

[3]楊娟，沈漢年.礦井通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)[J].工業(yè)安全與防塵，2000（1）：11-13.

[4]劉紅敏，連之偉，周湘江.通風(fēng)系統(tǒng)的氣流組織評(píng)價(jià)指標(biāo)及分析[J].流體機(jī)械，2003（1）：17-20.