煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化研究

鄭寶鑫 寧麗坤

摘 要：以風(fēng)定產(chǎn)是礦井安全生產(chǎn)的重要保障，通風(fēng)能力核定是實(shí)現(xiàn)以風(fēng)定產(chǎn)的重要標(biāo)尺和準(zhǔn)繩，其必要性可見一斑。隨著安全高效礦井的普及，采掘接續(xù)調(diào)整及礦井通風(fēng)系統(tǒng)變化頻率明顯升高。同時，隨著我國對煤礦安全生產(chǎn)重視程度的提高，礦井通風(fēng)管理人員的技術(shù)水平、管理手段的現(xiàn)代化程度也在不斷提升。在這種情況下，現(xiàn)行的《煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》的普適性是否受到影響，是否需要調(diào)整？針對以上問題，文章結(jié)合安全高效礦井的特點(diǎn)及現(xiàn)行通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行分析，并提出了具體的改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：以風(fēng)定產(chǎn);通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn);安全高效礦井;通風(fēng)管理

中圖分類號：TD722文獻(xiàn)標(biāo)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(fēng)定產(chǎn)

“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”是國家安全監(jiān)察局提出的十二字方針，對指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)特別是防止瓦斯事故有重要意義。其中，以風(fēng)定產(chǎn)指保證井下供風(fēng)點(diǎn)風(fēng)量和風(fēng)速能夠?qū)⑼咚瓜♂尩揭?guī)定濃度，滿足生產(chǎn)要求。以風(fēng)定產(chǎn)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(chǔ)[1]。

2 煤礦通風(fēng)能力核定

通風(fēng)能力核定指礦井通風(fēng)動力、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、用風(fēng)地點(diǎn)有效風(fēng)量、稀釋瓦斯所能滿足的正常年生產(chǎn)煤量。通風(fēng)能力核定的周期為每年核定一次，若通風(fēng)動力、通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯涌出量等有重大變化，應(yīng)重新核定[2]。通風(fēng)能力核定是實(shí)現(xiàn)和判斷是否應(yīng)用以風(fēng)定產(chǎn)的工具和準(zhǔn)繩，而《煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》的頒布則是對煤礦通風(fēng)能力核定工作的規(guī)范和加強(qiáng)。

3 煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容

根據(jù)《煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》，礦井需要風(fēng)量計算是指按各采掘工作面、硐室及其他用風(fēng)巷道等用風(fēng)地點(diǎn)分別進(jìn)行計算，包括按規(guī)定配備的備用工作面需要風(fēng)量，現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)保證各用風(fēng)地點(diǎn)穩(wěn)定可靠供風(fēng)。

計算需要風(fēng)量要考慮作業(yè)地點(diǎn)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(chǎn)生量、局扇實(shí)際吸風(fēng)量等因素，然后取各自計算結(jié)果最大值，按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算合格后，即為該作業(yè)地點(diǎn)需風(fēng)量。所有作業(yè)地點(diǎn)需要風(fēng)量之和再乘以礦井通風(fēng)需風(fēng)系數(shù)，所得結(jié)果即為礦井需風(fēng)量。

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

礦井通風(fēng)能力的驗(yàn)證方式包括礦井主要通風(fēng)機(jī)性能驗(yàn)證、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)能力驗(yàn)證、用風(fēng)地點(diǎn)有效風(fēng)量驗(yàn)證、稀釋瓦斯能力驗(yàn)證。

在通風(fēng)能力確定方面，從初步通風(fēng)能力中扣除通風(fēng)不合理、瓦斯超限區(qū)域、供風(fēng)量不足的采掘面等地點(diǎn)的產(chǎn)量后，即為最終通風(fēng)能力。

4 安全高效礦井與通風(fēng)管理

4.1 安全高效礦井標(biāo)準(zhǔn)

中國煤炭工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《煤炭工業(yè)安全高效礦井（露天）評審辦法》規(guī)定，特級、行業(yè)一級、行業(yè)二級安全高效礦（井）的綜合單產(chǎn)，應(yīng)分別達(dá)到12萬噸/個/月、8萬噸/個/月、6萬噸/個/月以上。特級、行業(yè)一級、行業(yè)二級安全高效礦井采煤機(jī)械化程度應(yīng)分別達(dá)到95%、85%、75%以上。特級、行業(yè)一級、行業(yè)二級安全高效礦井掘進(jìn)裝載機(jī)械化程度均應(yīng)達(dá)到95%以上。特級、行業(yè)一級、行業(yè)二級安全高效礦井的綜掘機(jī)械化程度，應(yīng)分別達(dá)到40%、25%、15%以上。此外，要同時滿足安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益、采煤方法及采出率、信息化管理、礦井安全監(jiān)測監(jiān)控、礦井勞動定員管理、環(huán)境保護(hù)、礦井原煤工效等方面的要求。

4.2 安全高效礦井發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)《中國煤炭工業(yè)協(xié)會關(guān)于命名2018～2019年度煤炭工業(yè)安全高效礦井（露天）的決定》，全國范圍內(nèi)共有973處煤礦被命名為“煤炭工業(yè)安全高效礦井”。

對于安全高效礦井的通風(fēng)管理來說，高綜合單產(chǎn)及高機(jī)械化程度意味著較長的通風(fēng)路線、長距離局扇通風(fēng)、高頻率配風(fēng)地點(diǎn)變化、高頻率通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)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(chǎn)塵量等一系列問題和挑戰(zhàn)。因此，高效礦井必須具備與之相匹配的高水平通風(fēng)管理才能實(shí)現(xiàn)安全，做到真正的安全高效。

5 通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)存在問題

結(jié)合安全高效礦井的評審標(biāo)準(zhǔn)及特點(diǎn)，在相同風(fēng)量的前提下，滿足的綜采工作面或掘進(jìn)工作面數(shù)量迥異，產(chǎn)量也大不相同。以某礦為例，綜采工作面需風(fēng)量為1 300m3/min～1 700m3/min，掘進(jìn)工作面需風(fēng)量為600m3/min，即綜采工作面需風(fēng)量約為掘進(jìn)工作面的2～3倍。從產(chǎn)量看，綜采工作面年平均產(chǎn)量約為600萬噸，掘進(jìn)工作面年平均產(chǎn)量約為15萬噸，即綜采工作面產(chǎn)量約為掘進(jìn)工作面的40倍。如不對采掘布局進(jìn)行限定，相同風(fēng)量的情況下，核定產(chǎn)量可能相差13～20倍。而現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)缺乏對核定采掘布局的相關(guān)規(guī)定，可能導(dǎo)致核定結(jié)果嚴(yán)重失真，與生產(chǎn)實(shí)際不相符。

通過對比安全高效礦井評審標(biāo)準(zhǔn)與通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于產(chǎn)量的要求，可以發(fā)現(xiàn)。所有安全高效礦井在進(jìn)行通風(fēng)能力核定時，均應(yīng)按照由里向外法進(jìn)行通風(fēng)能力核算。在實(shí)際核定過程中，一旦礦井需風(fēng)量、采掘工作面數(shù)量確定，只要工作面采高、厚度、推進(jìn)度等參數(shù)嚴(yán)格與采掘接續(xù)計劃中相同取值，就可以核定出與采掘作業(yè)計劃中完全相同的產(chǎn)量。

在安全高效礦井中，年度累計掘進(jìn)進(jìn)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(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)阻力變化都比傳統(tǒng)礦井明顯。即使按照正常的采掘作業(yè)計劃，也可能出現(xiàn)采掘工作面數(shù)量不變但礦井總阻力明顯增大的情況。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，僅按照實(shí)際供風(fēng)量進(jìn)行核定，無法在事前充分考慮、預(yù)測這一情況并對調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)及核定結(jié)果，反而會掩蓋阻力增加后的通風(fēng)系統(tǒng)無法滿足根據(jù)實(shí)際通風(fēng)系統(tǒng)核定出的通風(fēng)能力的問題。

6 建議

綜上所述，《煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》應(yīng)參考《煤礦安全規(guī)程》第一百三十九條規(guī)定，明確要求核定工作必須結(jié)合礦井采掘作業(yè)計劃進(jìn)行，且必須針對計劃中最大采掘布局、最多用風(fēng)地點(diǎn)進(jìn)行礦井需風(fēng)量計算[3]。建議《煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》突出事前核定、預(yù)算的特性，不僅對實(shí)際供風(fēng)量進(jìn)行通風(fēng)能力核定，而且對年度通風(fēng)困難時期的通風(fēng)能力進(jìn)行預(yù)測，指出為保證通風(fēng)能力所應(yīng)采取的通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整等措施，為日常通風(fēng)管理、生產(chǎn)接續(xù)管理工作提供有效指導(dǎo)。對于礦井轉(zhuǎn)入新水平生產(chǎn)、改變一翼通風(fēng)系統(tǒng)、主要通風(fēng)機(jī)改造等特殊情況，也應(yīng)進(jìn)行事前通風(fēng)能力預(yù)算。

通風(fēng)能力預(yù)測過程中，除需風(fēng)量計算外，應(yīng)引入礦井負(fù)壓計算。結(jié)合采掘作業(yè)計劃，通過對本年度最大采掘布局或通風(fēng)困難時期礦井負(fù)壓進(jìn)行計預(yù)算，對照主扇性能曲線進(jìn)一步驗(yàn)證困難時期的通風(fēng)能力，確保在年度通風(fēng)困難時期，礦井通風(fēng)系統(tǒng)能夠滿足安全生產(chǎn)需要，必要時可允許核定機(jī)構(gòu)或人員引用成熟的礦井仿真模擬系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

7 結(jié)語

對于礦井通風(fēng)管理人員來說，以風(fēng)定產(chǎn)有助于轉(zhuǎn)變煤炭企業(yè)“重生產(chǎn)、輕通風(fēng)”的舊有思想。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，煤炭工業(yè)將繼續(xù)推進(jìn)轉(zhuǎn)型升級。2019年，國家發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)煤礦沖擊地壓源頭治理的通知》提出，將加快推進(jìn)落后產(chǎn)能淘汰退出，力爭到2021年年底，全國30萬噸/年以下煤礦數(shù)量減少至800處以內(nèi)。按照這一趨勢，距離全國30萬噸/年以下煤礦數(shù)量清零不會太遙遠(yuǎn)，通風(fēng)能力總體核算法也將退出歷史舞臺，而產(chǎn)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(xì)分，這些將是煤礦行業(yè)下一步需要考慮的問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡衛(wèi)民.礦井通風(fēng)與安全[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.

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

[3] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2016.