煤礦通風能力核定標準優化研究

鄭寶鑫 寧麗坤

摘 要：以風定產是礦井安全生產的重要保障，通風能力核定是實現以風定產的重要標尺和準繩，其必要性可見一斑。隨著安全高效礦井的普及，采掘接續調整及礦井通風系統變化頻率明顯升高。同時，隨著我國對煤礦安全生產重視程度的提高，礦井通風管理人員的技術水平、管理手段的現代化程度也在不斷提升。在這種情況下，現行的《煤礦通風能力核定標準》的普適性是否受到影響，是否需要調整？針對以上問題，文章結合安全高效礦井的特點及現行通風能力核定標準內容進行分析，并提出了具體的改進建議。

關鍵詞：以風定產;通風能力核定標準;安全高效礦井;通風管理

中圖分類號：TD722文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）08-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.035

1 以風定產

“先抽后采、監測監控、以風定產”是國家安全監察局提出的十二字方針，對指導煤礦安全生產特別是防止瓦斯事故有重要意義。其中，以風定產指保證井下供風點風量和風速能夠將瓦斯稀釋到規定濃度，滿足生產要求。以風定產是防止瓦斯最基本的手段，是防止瓦斯積聚的先決條件，也是十二字方針的基礎[1]。

2 煤礦通風能力核定

通風能力核定指礦井通風動力、通風網絡、用風地點有效風量、稀釋瓦斯所能滿足的正常年生產煤量。通風能力核定的周期為每年核定一次，若通風動力、通風系統、瓦斯涌出量等有重大變化，應重新核定[2]。通風能力核定是實現和判斷是否應用以風定產的工具和準繩，而《煤礦通風能力核定標準》的頒布則是對煤礦通風能力核定工作的規范和加強。

3 煤礦通風能力核定標準的主要內容

根據《煤礦通風能力核定標準》，礦井需要風量計算是指按各采掘工作面、硐室及其他用風巷道等用風地點分別進行計算，包括按規定配備的備用工作面需要風量，現有通風系統應保證各用風地點穩定可靠供風。

計算需要風量要考慮作業地點氣象條件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、人員呼吸、有害氣體產生量、局扇實際吸風量等因素，然后取各自計算結果最大值，按風速進行驗算合格后，即為該作業地點需風量。所有作業地點需要風量之和再乘以礦井通風需風系數，所得結果即為礦井需風量。

根據礦井產量不同，通風能力核算主要有兩種方法。一是總體核算法，適用于實際產量在30萬噸/年以下的礦井。對于低瓦斯礦井，利用礦井總進風量、平均日產噸煤需風量、低瓦斯礦井通風能力系數、礦井年工作日進行計算。對于高瓦斯、煤（巖）與瓦斯突出礦井，利用礦井總進風量、高瓦斯、煤（巖）與瓦斯突出礦井能力系數、礦井瓦斯相對涌出量、礦井年工作日、礦井總回風巷瓦斯最高允許濃度進行計算。二是由里向外核算法，適用于實際產量在30萬噸/年及以上的礦井。根據礦井總進風量與礦井需風量中計算的礦井各用風地點的實際需要風量，計算出采掘工作面個數。然后，計算出每個采掘工作面的年產量，其中采煤工作面的年產量利用工作面長度、平均采高、原煤視密度、日推進度、回采率進行計算，掘進工作面利用工作面純煤面積、原煤視密度、日推進度進行計算。

礦井通風能力的驗證方式包括礦井主要通風機性能驗證、通風網絡能力驗證、用風地點有效風量驗證、稀釋瓦斯能力驗證。

在通風能力確定方面，從初步通風能力中扣除通風不合理、瓦斯超限區域、供風量不足的采掘面等地點的產量后，即為最終通風能力。

4 安全高效礦井與通風管理

4.1 安全高效礦井標準

中國煤炭工業協會發布的《煤炭工業安全高效礦井（露天）評審辦法》規定，特級、行業一級、行業二級安全高效礦（井）的綜合單產，應分別達到12萬噸/個/月、8萬噸/個/月、6萬噸/個/月以上。特級、行業一級、行業二級安全高效礦井采煤機械化程度應分別達到95%、85%、75%以上。特級、行業一級、行業二級安全高效礦井掘進裝載機械化程度均應達到95%以上。特級、行業一級、行業二級安全高效礦井的綜掘機械化程度，應分別達到40%、25%、15%以上。此外，要同時滿足安全生產、經濟效益、采煤方法及采出率、信息化管理、礦井安全監測監控、礦井勞動定員管理、環境保護、礦井原煤工效等方面的要求。

4.2 安全高效礦井發展現狀

根據《中國煤炭工業協會關于命名2018～2019年度煤炭工業安全高效礦井（露天）的決定》，全國范圍內共有973處煤礦被命名為“煤炭工業安全高效礦井”。

對于安全高效礦井的通風管理來說，高綜合單產及高機械化程度意味著較長的通風路線、長距離局扇通風、高頻率配風地點變化、高頻率通風系統調整、集中布置的熱源、廣泛分布的引火源、增大的絕對瓦斯涌出量、增大的產塵量等一系列問題和挑戰。因此，高效礦井必須具備與之相匹配的高水平通風管理才能實現安全，做到真正的安全高效。

5 通風能力核定標準存在問題

結合安全高效礦井的評審標準及特點，在相同風量的前提下，滿足的綜采工作面或掘進工作面數量迥異，產量也大不相同。以某礦為例，綜采工作面需風量為1 300m3/min～1 700m3/min，掘進工作面需風量為600m3/min，即綜采工作面需風量約為掘進工作面的2～3倍。從產量看，綜采工作面年平均產量約為600萬噸，掘進工作面年平均產量約為15萬噸，即綜采工作面產量約為掘進工作面的40倍。如不對采掘布局進行限定，相同風量的情況下，核定產量可能相差13～20倍。而現行標準缺乏對核定采掘布局的相關規定，可能導致核定結果嚴重失真，與生產實際不相符。

通過對比安全高效礦井評審標準與通風能力核定標準中關于產量的要求，可以發現。所有安全高效礦井在進行通風能力核定時，均應按照由里向外法進行通風能力核算。在實際核定過程中，一旦礦井需風量、采掘工作面數量確定，只要工作面采高、厚度、推進度等參數嚴格與采掘接續計劃中相同取值，就可以核定出與采掘作業計劃中完全相同的產量。

在安全高效礦井中，年度累計掘進進尺超過萬米已不足為奇，且巷道貫通、搬家倒面頻繁，由此造成的礦井通風網絡、通風阻力變化都比傳統礦井明顯。即使按照正常的采掘作業計劃，也可能出現采掘工作面數量不變但礦井總阻力明顯增大的情況。根據現行標準，僅按照實際供風量進行核定，無法在事前充分考慮、預測這一情況并對調整通風系統及核定結果，反而會掩蓋阻力增加后的通風系統無法滿足根據實際通風系統核定出的通風能力的問題。

6 建議

綜上所述，《煤礦通風能力核定標準》應參考《煤礦安全規程》第一百三十九條規定，明確要求核定工作必須結合礦井采掘作業計劃進行，且必須針對計劃中最大采掘布局、最多用風地點進行礦井需風量計算[3]。建議《煤礦通風能力核定標準》突出事前核定、預算的特性，不僅對實際供風量進行通風能力核定，而且對年度通風困難時期的通風能力進行預測，指出為保證通風能力所應采取的通風系統調整等措施，為日常通風管理、生產接續管理工作提供有效指導。對于礦井轉入新水平生產、改變一翼通風系統、主要通風機改造等特殊情況，也應進行事前通風能力預算。

通風能力預測過程中，除需風量計算外，應引入礦井負壓計算。結合采掘作業計劃，通過對本年度最大采掘布局或通風困難時期礦井負壓進行計預算，對照主扇性能曲線進一步驗證困難時期的通風能力，確保在年度通風困難時期，礦井通風系統能夠滿足安全生產需要，必要時可允許核定機構或人員引用成熟的礦井仿真模擬系統數據。

7 結語

對于礦井通風管理人員來說，以風定產有助于轉變煤炭企業“重生產、輕通風”的舊有思想。隨著我國經濟社會的發展，煤炭工業將繼續推進轉型升級。2019年，國家發改委發布的《關于加強煤礦沖擊地壓源頭治理的通知》提出，將加快推進落后產能淘汰退出，力爭到2021年年底，全國30萬噸/年以下煤礦數量減少至800處以內。按照這一趨勢，距離全國30萬噸/年以下煤礦數量清零不會太遙遠，通風能力總體核算法也將退出歷史舞臺，而產量在30萬噸/年以上的礦井是否全部沿用由里向外核算法，或是重新細分，這些將是煤礦行業下一步需要考慮的問題。

參考文獻

[1] 胡衛民.礦井通風與安全[M].北京：中國礦業大學出版社，2000.

[2] 關萬里.一種新的礦井通風能力核定理論體系[J].煤炭工程，2009（z1）：49-52.

[3] 國家安全生產監督管理總局、國家煤礦安全監察局.煤礦安全規程[M].北京：煤炭工業出版社，2016.