王樂
寧夏煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心,寧夏銀川,750001
礦井隧道通風(fēng)是指在礦井開采作業(yè)過程中,采取多樣化、科學(xué)化以及合理化的方式手段以實(shí)現(xiàn)向礦井下輸送新鮮空氣目的。與此同時(shí),礦井隧道通風(fēng)也是稀釋和排出礦井內(nèi)部作業(yè)所產(chǎn)生有毒氣體的重要手段,比如瓦斯或粉塵等,通過有毒氣體的有效稀釋及排出,可為調(diào)節(jié)礦井下的氧氣密度創(chuàng)造有利條件,保障礦井開采作業(yè)的正常開展。因而為了能夠充分提升礦井開采作業(yè)的生產(chǎn)效益、經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益,越來越多的礦井選擇采用多作業(yè)面隧道通風(fēng)的方式手段,以此提升通風(fēng)效率,并改善礦井下的開采作業(yè)條件,同時(shí)確保開采作業(yè)人員的生產(chǎn)安全。但是,值得注意的是,在應(yīng)用多作業(yè)面隧道通風(fēng)的方式時(shí)相應(yīng)也需要做好通風(fēng)管理工作,從多個(gè)方面保障通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的安全可靠。故而,本文對有害氣體監(jiān)測的多作業(yè)面隧道通風(fēng)管理具有一定意義。
礦井隧道通風(fēng)是指將空氣通過隧道輸入到礦井下,進(jìn)而增加礦井隧道內(nèi)、礦井中的氧氣含量,以此達(dá)成改善礦井下作業(yè)環(huán)境的目的,同時(shí)也起到將礦井內(nèi)有害氣體有效排出的作用。煤礦生產(chǎn)具有一定特殊性,其大多數(shù)作業(yè)場所需要在地下完成,且生產(chǎn)工作環(huán)境較為狹窄、復(fù)雜,不利于空氣的流通交換,在外界空氣通過隧道進(jìn)入礦井的過程中,或多或少會(huì)受到作業(yè)場所影響,摻入大量的粉塵與有害氣體。且在這一過程中,由于受到地下溫度、機(jī)械設(shè)備運(yùn)作、井下作業(yè)人員數(shù)量以及其他因素影響,礦井下的空氣濃度、環(huán)境溫度、作業(yè)場所濕度等也會(huì)產(chǎn)生一定變化,一旦礦井下氧氣濃度減少,有毒氣體濃度升高,則會(huì)嚴(yán)重影響作業(yè)環(huán)境,影響礦井下工人生命安全,因此,應(yīng)重視礦井隧道通風(fēng)工作。
多作業(yè)面礦井隧道通風(fēng)的重要性主要有以下四點(diǎn):①利用多作業(yè)面礦井通風(fēng),有利于增加礦井隧道內(nèi)空氣流通,為礦井隧道內(nèi)提供源源不斷的新鮮空氣,保證礦井下工作人員的氧氣需要,確保礦井下工作人員生命安全。②利用多作業(yè)面礦井通風(fēng),能夠有效排除礦井隧道內(nèi)和井下粉塵、有害氣體等,確保礦井安全生產(chǎn)、煤礦開采工作順利運(yùn)行。③利用多作業(yè)面礦井通風(fēng),能夠有效調(diào)節(jié)礦井內(nèi)部溫度、濕度等環(huán)境,改善礦井工作環(huán)境,為礦井下工人提供溫度適宜、濕度合理的工作環(huán)境。④一旦礦井下發(fā)生重大安全事故,多作業(yè)面礦井隧道通風(fēng)能夠發(fā)揮其重要作用,有效控制礦井隧道內(nèi)空氣流動(dòng),為后續(xù)的搶救工作創(chuàng)造一個(gè)良好的搶救環(huán)境。由此可見,多作業(yè)面礦井通風(fēng)系統(tǒng)在礦井通風(fēng)、減少礦井下有害氣體、保護(hù)礦井內(nèi)工人生命安全方面具有重要作用。
此外,開展多作業(yè)面礦井隧道通風(fēng)評價(jià)指標(biāo)和優(yōu)化多作業(yè)面通風(fēng)管理也具有重要意義。隨著社會(huì)發(fā)展不斷進(jìn)步,礦井開采工作也在深入發(fā)展,礦井隧道長度越來越長、礦井深度越來越大,礦井隧道所需的通風(fēng)規(guī)模也就越來越大,通風(fēng)模式越來越復(fù)雜,因此,建立一個(gè)科學(xué)且合理的礦井隧道通風(fēng)指標(biāo)具有重要意義。同時(shí),利用多作業(yè)面礦井隧道優(yōu)化礦井隧道通風(fēng)管理,能夠打破傳統(tǒng)礦井隧道通風(fēng)管理模式,系統(tǒng)性調(diào)節(jié)礦井內(nèi)風(fēng)量,有效開展有害氣體監(jiān)測及風(fēng)速監(jiān)測工作,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)礦井隧道通風(fēng)管理網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化,保證礦井隧道通風(fēng)系統(tǒng)的安全性與可靠性??偠灾?,在礦井隧道施工中,開展有害氣體檢測和多作業(yè)面礦井隧道通風(fēng)具體重大意義。
有害氣體及風(fēng)速監(jiān)測是礦井隧道內(nèi)通風(fēng)管理的重要手段??刹捎脙煞N辦法開展有害氣體監(jiān)測工作。一方面,可采用人工監(jiān)測方法[1]。監(jiān)測人員利用便攜式氣體檢測儀或手提式氣體分析儀(型號:PTM600-10),對隧道施工處多處位置開展有害氣體監(jiān)測工作,如:探測隧道內(nèi)有害氣體排出口周圍2~3m范圍內(nèi)的有害氣體濃度、探測有害氣體易聚集位置的有害氣體濃度等。另一方面,可采取自動(dòng)監(jiān)測方法。將自動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)位布置在各作業(yè)面、回風(fēng)、轉(zhuǎn)彎等位置[2]。根據(jù)各類氣體密度原理,若有害氣體密度大于空氣密度,則應(yīng)將監(jiān)測點(diǎn)位布置在隧道腰部、底部;若有害氣體密度小于空氣密度,則應(yīng)將監(jiān)測點(diǎn)位布置在隧道頂部;若有害氣體密度與空氣密度一致,則應(yīng)全方位布置監(jiān)測點(diǎn)位。
可使用風(fēng)速傳感器開展隧道施工風(fēng)速監(jiān)測工作,應(yīng)將該儀器全方位設(shè)置在隧道內(nèi)部,實(shí)現(xiàn)多角度、全方位監(jiān)測[3]。
依據(jù)有害氣體和風(fēng)速監(jiān)測結(jié)果,不斷調(diào)整先前布置好的通風(fēng)設(shè)備裝套,包括通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行功率、通風(fēng)方向、運(yùn)行時(shí)間等。通過對通風(fēng)設(shè)備開展實(shí)時(shí)管理,以此來實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)通風(fēng)動(dòng)態(tài)管理。此外,應(yīng)針對隧道施工中不同的氣體狀態(tài)、密度,開展針對性通風(fēng)管理措施,具體如下:
(1)利用人工監(jiān)測手段,判斷礦井隧道有害氣體探測口周邊2~3m范圍內(nèi)的有害氣體濃度,若該范圍內(nèi)氣體濃度嚴(yán)重超標(biāo),應(yīng)在該范圍3~5m內(nèi)設(shè)置強(qiáng)力風(fēng)扇,使用局部增加風(fēng)速等辦法,降低該范圍內(nèi)氣體濃度,使該范圍內(nèi)氣體狀態(tài)保持平穩(wěn)[4]。
(2)利用自動(dòng)監(jiān)測手段,判斷施工臺(tái)、礦井下放轉(zhuǎn)彎處等有害氣體濃度,若出現(xiàn)有害氣體濃度嚴(yán)重超標(biāo),或風(fēng)速達(dá)不到隧道內(nèi)氣體流通要求,則應(yīng)在該處設(shè)置風(fēng)扇,同時(shí)應(yīng)調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的功率,加大該處送風(fēng)量。此外,還應(yīng)調(diào)整相應(yīng)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率,以此來增加該處空氣流動(dòng),降低有害氣體濃度[5]。
(3)利用自動(dòng)監(jiān)測手段,判斷回風(fēng)巷、總回風(fēng)巷有害氣體濃度,若該處有害氣體濃度嚴(yán)重超標(biāo),或風(fēng)速達(dá)不到隧道內(nèi)氣體流通要求,通風(fēng)措施同上。應(yīng)及時(shí)調(diào)整送風(fēng)機(jī)和射流風(fēng)機(jī)功率[6]。
通風(fēng)施工管理在多作業(yè)面隧道的有害氣體監(jiān)測中有著非常關(guān)鍵的作用,對有害氣體監(jiān)測的準(zhǔn)確性、保障作業(yè)人員的安全性以及改善作業(yè)環(huán)境空氣質(zhì)量起著不容忽視的重要保障作用。因此,應(yīng)對通風(fēng)施工管理予以高度關(guān)注,從多個(gè)方面保障通風(fēng)施工管理的合理性和可靠性。通風(fēng)施工管理的主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面:
(1)在完成通風(fēng)設(shè)施設(shè)備的安裝后,務(wù)必進(jìn)行全面且詳實(shí)的檢查驗(yàn)收并在現(xiàn)場進(jìn)行試通風(fēng)操作,確認(rèn)通風(fēng)效果與通風(fēng)設(shè)計(jì)一致,且能夠充分滿足現(xiàn)場作業(yè)的實(shí)際需求后才能投入運(yùn)行,同時(shí)應(yīng)安排專人對通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行管理維護(hù),并且對通風(fēng)設(shè)備管理人員進(jìn)行培訓(xùn)指導(dǎo),使其能夠按照規(guī)定流程標(biāo)準(zhǔn)作業(yè),嚴(yán)禁違規(guī)操作如隨意啟停機(jī)等。
(2)為保證通風(fēng)系統(tǒng)與其他作業(yè)設(shè)備均能正常運(yùn)轉(zhuǎn),避免因某一設(shè)備故障導(dǎo)致其他系統(tǒng)設(shè)備的無法正常運(yùn)轉(zhuǎn),進(jìn)而影響整體作業(yè)進(jìn)度和通風(fēng)效果,應(yīng)為通風(fēng)系統(tǒng)及附屬設(shè)備單獨(dú)設(shè)置電力變壓器、配電線路和專用開關(guān),并設(shè)置備用電源,全面保障連續(xù)不間斷的有效通風(fēng)。若對通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行檢修維護(hù),作業(yè)環(huán)境內(nèi)無法進(jìn)行有效通風(fēng),則應(yīng)提前將作業(yè)人員撤離,并布設(shè)警示標(biāo)識(shí)和警戒范圍,防止在無通風(fēng)狀態(tài)下出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故。在完成檢修維護(hù)后,恢復(fù)作業(yè)前,應(yīng)全方位監(jiān)測作業(yè)環(huán)境內(nèi)的空氣質(zhì)量、有害氣體類型和濃度,當(dāng)一切監(jiān)測指標(biāo)均符合作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)后才能繼續(xù)作業(yè)。
(3)因作業(yè)環(huán)境的特殊性,通風(fēng)系統(tǒng)所選用的風(fēng)管需要具備阻燃性、抗靜電性,防止因風(fēng)管屬性導(dǎo)致作業(yè)環(huán)境存在安全隱患。在掛設(shè)風(fēng)管的過程中,應(yīng)注重平、順、直的施工作業(yè)要求,盡可能保障風(fēng)管的完整性和密封性。遇轉(zhuǎn)彎處需要對風(fēng)管進(jìn)行彎折處理時(shí),應(yīng)利用彎頭進(jìn)行過渡或是緩慢彎折,避免風(fēng)管因彎折出現(xiàn)破損或是死彎的狀況,進(jìn)而影響整體的通風(fēng)效果。此外,在選用其他通風(fēng)設(shè)施設(shè)備時(shí),既要滿足通風(fēng)設(shè)計(jì)要求,也要與實(shí)際作業(yè)環(huán)境相符,充分論證所選通風(fēng)設(shè)施設(shè)備的可操作性,避免通風(fēng)設(shè)施設(shè)備與實(shí)際情況脫離,進(jìn)而影響最終的通風(fēng)效果,且易造成人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)損失。
(4)為保障通風(fēng)效果的穩(wěn)定性和可靠性,應(yīng)結(jié)合實(shí)際工作情況,組建專業(yè)化的通風(fēng)管理隊(duì)伍,全權(quán)負(fù)責(zé)通風(fēng)管理的所有工作,包括但不限于通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的安裝、使用、檢查、維護(hù)等。由通風(fēng)管理隊(duì)伍對作業(yè)環(huán)境內(nèi)外的通風(fēng)設(shè)備、風(fēng)管通道以及電力保障設(shè)施等進(jìn)行日常巡檢,并且將巡檢情況全面詳實(shí)地進(jìn)行記錄,確保通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備長期處于安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)之下。與此同時(shí),為強(qiáng)化通風(fēng)管理力度,提高通風(fēng)管理隊(duì)伍的專業(yè)性和綜合素質(zhì),應(yīng)建立健全通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備定期檢查制度,結(jié)合實(shí)際工作情況,定期組織第三方專業(yè)人員對通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行全面檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備中潛在的安全隱患或是故障問題,反饋至作業(yè)管理方并幫助其盡早盡快予以妥善處理,通風(fēng)管理隊(duì)伍也能通過第三方全面檢查的形式,取長補(bǔ)短彌補(bǔ)自身存在的不足,有助于提高通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備管理的專業(yè)性。
(5)通風(fēng)管理需要針對有害氣體進(jìn)行專門監(jiān)測,以確保作業(yè)環(huán)境的空氣質(zhì)量。因此,應(yīng)及時(shí)組建有害氣體監(jiān)測隊(duì)伍,并區(qū)別于通風(fēng)管理隊(duì)伍,僅開展有害氣體監(jiān)測及評估等相關(guān)工作。有害氣體監(jiān)測是一項(xiàng)兼具技術(shù)性和復(fù)雜性的綜合工作,需要工作人員具備相應(yīng)資質(zhì)。在監(jiān)測有害氣體時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按照監(jiān)測要求開展具體作業(yè),且應(yīng)根據(jù)監(jiān)測情況適時(shí)調(diào)整監(jiān)測的頻次、范圍以及監(jiān)測對象等,充分監(jiān)測可能存在于作業(yè)環(huán)境中的有害氣體,一旦發(fā)現(xiàn)某區(qū)域有害氣體濃度超過作業(yè)允許范圍,應(yīng)盡快撤離作業(yè)人員并封閉該區(qū)域,妥善進(jìn)行通風(fēng)處理,減低有害氣體的影響范圍和危害程度,進(jìn)而保障通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備能夠?qū)ο♂屌懦泻怏w起到應(yīng)有的作用。
在有害氣體監(jiān)測基礎(chǔ)上開展多作業(yè)面礦井隧道通風(fēng)管理工作,建立科學(xué)、可行的通風(fēng)評價(jià)體系,具體內(nèi)容如下:
(1)建立通風(fēng)設(shè)計(jì)可靠性評價(jià)。主要幾類指標(biāo),如:隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)中原始資料的準(zhǔn)確性,隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)中風(fēng)速、氣體濃度計(jì)算的真實(shí)性、可靠性,隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)中隧道所處地理位置、氣候條件等。
(2)建立通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性評價(jià)。主要包括兩項(xiàng)指標(biāo),第一類指標(biāo)是設(shè)備性能,包括通風(fēng)設(shè)備送風(fēng)量、設(shè)備運(yùn)行效率、功率等參數(shù),還包括設(shè)備的新舊程度、故常發(fā)生率等等。第二類指標(biāo)是通風(fēng)管道布置的合理性,主要包括管道安裝位置、環(huán)境和管道鋪設(shè)質(zhì)量等。
(3)建立通風(fēng)質(zhì)量科學(xué)性評價(jià)[6]。主要包括隧道施工中所產(chǎn)生的供風(fēng)量、風(fēng)速、溫度和有害氣體濃度是否滿足國家相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。我國對隧道施工中氧氣、粉塵濃度、溫度、有害氣體濃度等均制定了一系列規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。深入探究我國隧道施工有害氣體標(biāo)準(zhǔn)可知,現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)僅明確了隧道內(nèi)二氧化碳、一氧化碳、瓦斯等含量指標(biāo),并沒有明確H2S等有害氣體指標(biāo)。在建立通風(fēng)質(zhì)量科學(xué)性評價(jià)過程中,筆者依據(jù)現(xiàn)行的醫(yī)療衛(wèi)生、石油等相關(guān)行業(yè)有害氣體指標(biāo),增加了H2S、SO2等有害氣體質(zhì)量檢測。明確了隧道施工過程中通風(fēng)質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。主要包括:氧氣濃度應(yīng)>19.5%;一氧化碳濃度應(yīng)<0.0024%;二氧化碳濃度應(yīng)<0.5%;H2S濃度應(yīng)<0.00066%;二氧化硫濃度應(yīng)<0.0005%;以二氧化氮為主的氮氧化物濃度應(yīng)<0.00025%;氫氣濃度應(yīng)<4%。此外,還進(jìn)一步完善了隧道內(nèi)溫度、隧道內(nèi)個(gè)人空氣供氧量、風(fēng)速、坑內(nèi)風(fēng)速等通風(fēng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。具體為:隧道內(nèi)溫度應(yīng)<28℃;隧道內(nèi)個(gè)人空氣供氧量應(yīng)>3m3/min;隧道內(nèi)風(fēng)速應(yīng)>0.15m/s、應(yīng)<6.00m/s;坑內(nèi)風(fēng)速應(yīng)>0.25m/s、應(yīng)<6.00m/s。本次隧道通風(fēng)治療評價(jià)測算儀器主要有三類,分別是氣體檢測傳感器(主要型號有:PNT400、DR70C、AWW300、BH-4等)、溫度計(jì)和風(fēng)速傳感器(主要型號:HQGFS)。
(4)建立通風(fēng)管理可靠性評價(jià)。通風(fēng)管理是完成通風(fēng)設(shè)計(jì)、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備安裝及調(diào)試之后的綜合管理工作,對保障通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定起著決定性的關(guān)鍵影響。因此,應(yīng)及時(shí)結(jié)合實(shí)際工作情況,建立健全通風(fēng)管理可靠性評價(jià)體系,其中應(yīng)包含但不限于與通風(fēng)管理相關(guān)的制度機(jī)制、人員安排、權(quán)責(zé)劃分等內(nèi)容細(xì)則,同時(shí)應(yīng)在通風(fēng)管理制度機(jī)制中對管理工作的流程、標(biāo)準(zhǔn)、要求以及注意事項(xiàng)等內(nèi)容予以明確細(xì)化,一方面可以提高通風(fēng)管理的可靠性和規(guī)范性,防止因流程不夠完善,或是標(biāo)準(zhǔn)不夠具體等導(dǎo)致通風(fēng)效果下降,進(jìn)而影響作業(yè)環(huán)境的空氣質(zhì)量和有害氣體監(jiān)測效果;另一方面也能規(guī)范通風(fēng)管理工作人員的具體行為,促使其更加注重自身工作的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性,減少因人為因素而導(dǎo)致通風(fēng)效果下降的可能性,有助于進(jìn)一步保障通風(fēng)管理的可靠性。此外,在通風(fēng)管理工作的權(quán)責(zé)劃分方面,應(yīng)做到具體設(shè)備對應(yīng)具體人員,這樣既能提高通風(fēng)管理人員對系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)管理的重視程度,促使其規(guī)范化、合理化、科學(xué)化開展維護(hù)管理工作,也能在通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障問題時(shí),及時(shí)找到對應(yīng)的責(zé)任人,便于了解通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的具體情況,再結(jié)合具體故障問題制定具有較高可行性和可操作性的處理解決方案,以此可大幅提高通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備故障問題處理解決的可靠性,同時(shí)便于通風(fēng)管理人員對故障問題進(jìn)行記錄、總結(jié)以及分析,為提高通風(fēng)管理工作成效提供重要的實(shí)踐資料支持,從而進(jìn)一步提高通風(fēng)管理的可靠性[7]。
在有害氣體監(jiān)測基礎(chǔ)上開展多作業(yè)面礦井隧道通風(fēng)管理工作,通過建立多作業(yè)面分階段通風(fēng)系統(tǒng),綜合分析礦井隧道長度、地理環(huán)境、氣候條件,選取成本低、效益高的通風(fēng)方式,優(yōu)化礦井隧道通風(fēng)設(shè)計(jì),依據(jù)有害氣體及風(fēng)速監(jiān)測結(jié)果,采取科學(xué)且有效的通風(fēng)措施,進(jìn)一步建立可靠性評價(jià)。實(shí)踐證明,在礦井通風(fēng)過程中,人工監(jiān)測和自動(dòng)監(jiān)測多次發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)局部一氧化碳、二氧化碳等有害氣體濃度超標(biāo)問題,礦井隧道通風(fēng)管理人員在問題發(fā)現(xiàn)的第一時(shí)間開展科學(xué)的應(yīng)對措施,能夠及時(shí)降低礦井隧道內(nèi)有害氣體濃度,減少隧道施工工作人員有害氣體中毒、窒息事件。
綜上所述,礦井隧道通風(fēng)在降低礦井內(nèi)有害氣體濃度方面起到了至關(guān)重要作用。通風(fēng)管理是礦井隧道施工管理的重要組成部分,通過建立多作業(yè)面分階段通風(fēng)系統(tǒng),優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可滿足隧道作業(yè)對通風(fēng)量的要求;通過加強(qiáng)隧道通風(fēng)管理,開展有害氣體及風(fēng)速檢測,能夠準(zhǔn)確判斷礦井隧道及井下有害氣體濃度,知曉其內(nèi)部空氣流通速度;通過開展有效的通風(fēng)措施,利用可靠性評價(jià),能夠?qū)崿F(xiàn)以有害氣體監(jiān)測為基礎(chǔ)的多作業(yè)面礦井隧道通風(fēng)動(dòng)態(tài)管理,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)全方位動(dòng)態(tài)監(jiān)測管理,提高礦井隧道及井下通風(fēng)質(zhì)量,保證隧道施工工人生命安全,減少因有害氣體吸入而引發(fā)的隧道施工安全事故。