煤礦通風安全評價及優(yōu)化實例

曹金喜

（山西焦煤集團有限責任公司屯蘭礦， 山西 古交 030200）

引言

影響煤礦安全生產的因素包括有工作面的瓦斯含量、透水現象以及圍巖控制效果等。其中，由于工作面瓦斯?jié)舛瘸瑯怂l(fā)的事故占比較大。也就是說，工作面通風系統(tǒng)是保證其安全高效生產的基礎。此外，工作面通風系統(tǒng)還能夠為作業(yè)人員提供舒適的工作環(huán)境。礦井通風系統(tǒng)屬于動態(tài)、隨機且較為復雜的系統(tǒng)，其各項運行參數需根據實際通風情況進行調整，即在保證工作面通風量需求的基礎上將其涉及到的巷道施工、維護以及運行費用降至最低；保證工作面風壓分配合理；保證關鍵設備安裝位置合理且對應運行功率較小[1]。本文以躍進煤礦為例著重對煤礦通風系統(tǒng)的安全性進行評價，并對其進行優(yōu)化實例研究。

1 工程概況

躍進煤礦目前采用中央邊界式通風方式，對應的通風方法為抽出式。根據躍進煤礦的實際情況，目前總共布置了4 個進風井和1 個回風井。其中，4 個進風井中包括有2 個主進風井和2 個輔助進風井，主進風井包括有主斜井、副斜井；輔助進風井包括有立井和西風井。回風井為東風井。整個煤礦所配置通風機的系列為軸流式風機，基于1 用1 備的原則共配置2 臺，其具體型號為BD-Ⅱ-8-No24，所配置電機的型號為YBF450M1-8，電機額定功率為280 kW，通風機其他對應額定參數如表1 所示。

表1 BD-Ⅱ-8-No24 型通風機運行參數

2 煤礦通風系統(tǒng)的安全評價

2.1 通風系統(tǒng)安全評價原則

煤礦通風系統(tǒng)的安全評價需根據基本參數綜合確定，包括有通風動力、通風網絡、通風設施、通風質量、防災減災能力、科學管理以及經濟合理等七項基本參數。具體關注環(huán)節(jié)包括如下：

1）基于對當前通風系統(tǒng)下的阻力測定，得出整個煤礦的阻力分布圖，并對其中涉及到風阻較高的區(qū)域進行定位并查找原因；

2）基于對當前通風系統(tǒng)下風量、風速參數的測定，根據《規(guī)程》要求判斷其是否滿足要求；

3）對與當前通風系統(tǒng)匹配的通風構筑物的數量及安裝位置進行評價，判斷是否合理并滿足要求；

4）對通風機的運行工況點進行分析，判斷其是否在合理范圍之內；

5）判斷當前通風系統(tǒng)是否存在漏風現象，并對漏風率及有效風量率進行定量分析；

6）對通風巷道的現狀進行分析，分析其后期維護成本等；

②術后早期和維持膀胱灌注治療。中、高危NMIBC患者(表1)在即刻灌注后應接受維持灌注治療，其中中危腫瘤推薦膀胱灌注化療，高危腫瘤建議行BCG灌注免疫治療。維持灌注化療時間在1年以內，BCG免疫治療則需維持2～3年[14]。

7）結合當前所分析工作面的生產能力，對通風設計與生產布局的匹配程度進行分析[3]。

2.2 通風系統(tǒng)安全評價結果及原因分析

結合“2.1”中的通風系統(tǒng)安全評價原則，得出該煤礦通風系統(tǒng)的綜合量化評價值僅為54.3 分。根據標準得該煤礦的安全等級為第四級。為確保生產的安全性，需對通風問題及原因進行分析。目前，該煤礦通風系統(tǒng)存在的主要現象為通風巷道變形嚴重，導致工作面通風阻力不正常，工作面通風路線較長，需要的通風量較大，而當前進風量無法滿足實際用風量需求，故需對該煤礦通風量進行重新分配。具體分析如下：

1）總體來說，該煤礦屬于通風容易的礦井，但是，隨著生產工作面的不斷推進導致通風路線增加，對應所需通風量增加，最終導致整個煤礦工作面的負壓升高，為后續(xù)通風量的增加造成困難[4]。

2）該煤礦通風阻力較大，主要原因為工作面所布置進風線路較多，而對應的回風線路減少，從而導致回風巷道內的風量相對集中，導致其風阻較大。與此同時，回風巷道的斷面面積較小，其局部位置的變形相對嚴重也是導致其風阻較大的原因。

3）工作面進風巷道風量匹配不合理，主進風井存在風欠，而西風井存在風量過剩的現象。

綜上所述，該煤礦當前存在的主要問題在于風量不足且分配不合理。因此，需增加工作面的風量，并對其風量進行綜合、合理分配。但是，目前所配置通風機已經達到最大供風量，故需對該煤礦通風進行增風降阻的優(yōu)化設計。

3 通風系統(tǒng)的優(yōu)化

基于第2 節(jié)中對當前通風系統(tǒng)的安全評價和存在主要問題分析的基礎上，提出增風降阻的優(yōu)化方案。根據煤礦的實際情況提出如下優(yōu)化方案，并對各種優(yōu)化方案進行綜合分析最終確定最后方案。

3.1 通風系統(tǒng)優(yōu)化方案的初步擬定

優(yōu)化方案1：在現有通風機的基礎上再配置型號為2k60-No18 型通風機，并與現有通風機并聯運行。

優(yōu)化方案2：將原進風巷道的立井作為回風巷道使用。

優(yōu)化方案3：將原進風巷道的立井作為回風巷道使用。

優(yōu)化方案4：將方案2 中的東風井和立井回風線路連接起來。

3.2 通風系統(tǒng)優(yōu)化方案的合理性分析

優(yōu)化方案1：雖然工作面風量在原有基礎上可以增加300 m3/min，但是回風巷道未增加，導致工作面的負壓較原基礎上增加500 Pa，使得回風線路上風量集中更嚴重。因此，此方案無法解決工作面負壓及風阻過大的問題[5]。

優(yōu)化方案2：工作面共有3 條進風線路和回風路線，在該優(yōu)化方案下對應工作面的總風量可達到8 322 m3/min，涉及到風機的工況如表2 所示。

如表2 所示，方案2 對應的回風線路較長仍然導致其負壓較大。

表2 風機工況運行情況

優(yōu)化方案3：工作面共有3 條進風線路和回風路線，在該優(yōu)化方案下對應工作面的總風量可達到8 292 m3/min；涉及到風機的工況如表3 所示。

如表3 所示，方案3 對應的回風線路較長仍然導致其負壓較大。

表3 風機工況運行情況

優(yōu)化方案4：在方案4 的優(yōu)化下對應工作面風機的工況如表4 所示。

表4 風機工況運行情況

如表4 所示，采用方案4 對當前通風系統(tǒng)進行優(yōu)化后，雖然工作面的總風量與方案2、方案3 相比較小，但是可以滿足實際生產需求；與此同時，對應工作面的風壓降低將近1 000 Pa，大大解決了原通風方案下負壓較大的問題。

因此，采用方案4 對原通風系統(tǒng)進行優(yōu)化。

4 結語

工作面通風系統(tǒng)是保證煤礦安全生產的基礎，隨著工作面的不斷推進，原通風線路設計和所配置通風設備存在無法滿足實際生產的通風需求。因此，為保證綜采工作面生產的安全性和高效性，需根據工作面的推進對通風系統(tǒng)進行安全評價并對其通風方案進行優(yōu)化。