礦井通風系統的穩定性評價及結果分析

劉 杰

（山西焦煤西山煤電集團公司官地礦通風部通風三隊，山西 太原 030053）

通風系統為煤礦生產中必不可少的系統，其主要功能是降低工作面的粉塵、瓦斯濃度等，為工作面作業人員和設備提供一個安全、穩定且舒適的工作環境。煤礦通風系統的穩定性是衡量其好壞的關鍵指標[1]。可反映通風系統穩定性的指標包括風流大小、質量以及風流方向的改變等。當煤礦通風系統的穩定性較差時，會存在風量不足、風阻增大等問題，從而直接導致工作面出現瓦斯積聚的風險。本文將結合實踐生產對通風系統穩定性評價的量化指標進行分析，并對其穩定性進行綜合分析。

1 工程概況

本文所研究礦井的通風方式為混合式通風，包括有中央風井、王村風井和西坡風井，現場通風機的工作方式為機械抽出式。目前，三大風井中所配套通風機的具體參數和通風現狀如表1 所示：

表1 礦井通風現狀

經探測，該煤礦的涌水來源主要為工作面頂板的砂巖水，其涌水量占據整個礦井涌水量的95.4%；其次為底板灰巖水，其涌水量占據整個礦井涌水量的2.85%；最后為工作面的陷落柱，其涌水量占據整個礦井涌水量的1.7%。在目前開采狀態下，整個礦井的正常涌水量為250 m3/h，最大涌水量為550 m3/h；整個礦井瓦斯的絕對涌出量為115.95 m3/min，瓦斯的相對涌出量為7.58 m3/t。

根據表1 中通風機的實際排風量和負壓參數得出：中央風井的等積孔為9.68 m2，西坡風井的等積孔為6.91 m2，王村風井的等積孔為9.78 m2。綜合來講，雖然通風系統可以滿足當前煤礦的實際生產需求，但是礦井的通風阻力較大[2]。因此，需重點從以下幾個方面對礦井的通風系統進行優化：

1）對礦井巷道進行強化支護，降低風流在巷道的摩擦阻力；

2）將巷道內的雜物進行及時處理；

3）對斷面面積較小的巷道進行擴巷處理。

2 礦井通風系統的穩定性評價

2.1 礦井通風系統穩定性指標體系構建

為能夠準確對礦井通風系統的穩定性進行評價，需要對影響礦井通風系統穩定性各項因素進行綜合分析，根據礦井的實際條件對初選的指標進行完善，保證所構建指標體系的完整性和有效性[3]。本工程所構建的通風系統穩定性評價指標體系如圖1 所示。

圖1 礦井通風系統穩定性評價指標體系

本文對礦井通風系統穩定性評價屬于定量分析，對應各項單項因素的分級標準如表2 所示。

表2 各項單項因素分級標準

2.2 礦井各項單指標計算

結合礦井的基本情況。重點對礦井通風系統安全性評價指標體系中的各項指標進行獨立計算，計算結果如表3 所示。

表3 礦井通風系統穩定性評價指標體系計算結果

根據表3 中影響礦井穩定性指標體系中各單項指標的計算結果，對評價礦井穩定性的綜合屬性進行計算，包括有礦井通風系統的環境、通風設備及設施、安全管理、抗災能力及職工情況[4]，具體計算結果如表4 所示。同時，根據不同綜合指標對通風系統穩定性的影響力賦予不同的權重值。

表4 礦井通風系統穩定性評價綜合屬性計算結果

根據表3 中各項綜合屬性的權重和計算結果，得出該礦井通風系統穩定級別的測度為0.406 2，較穩定級別的測度為0.332 7，一般穩定級別的測度為0.204 1，不穩定級別的測度為0.057。

2.3 礦井通風系統穩定性評價結果分析

根據“2.1”中的計算結果，并結合置信度準則對其等級進行評價。置信度的判別公式如式（1）所示：

式中：uxi為各項綜合屬性的測定值；λ 為置信度，取值為0.6。

通過測算得出：通風系統環境、通風設備及設施、安全管理的置信判別值為2，對應的穩定性級別為較穩定；通風系統的抗災能力和職工情況的置信判別值為1，對應的穩定性級別為穩定[5]。

綜合分析，得出礦井通風系統的穩定性置信判別值為2，對應的穩定性級別為較穩定。在評價過程中發現，雖然礦井穩定性最終評價結果為良，還需根據通風系統在實際運行過程中所存在的問題作出如下改進：

1）礦井的通風阻力偏大，需要強化對礦山環境因素的管理，尤其是強化對巷道支護，降低氣流在巷道流動時的阻力；及時對巷道內的雜物進行清理；對巷道局部斷面較小的位置進行擴巷處理。

2）礦井的有效風量偏低，需要在工作面采用分區通風方式，并建立獨立的回風巷道，進一步提升通風系統的穩定性。

3）鑒于工作面通風設施較多，在日常工作中應定期對設施進行維護，尤其針對風門、風橋以及擋風墻等；對于已經損壞的設施進行及時修復并完善，避免出現漏風的問題，從而導致風量減小。

3 結語

礦井通風系統是保證煤礦安全、高效生產的關鍵系統，在實際生產中隨著工作面的不斷推進，綜采工作面所面臨的通風問題不斷變化。因此，需要對礦井通風系統的穩定性進行綜合評價。本文結合實踐生產對通風系統的穩定性進行評價并對結果進行分析，為后續通風系統的改進提供支撐。具體總結如下：

1）根據通風系統實際生產情況，建立了以環境、設備及設施、安全管理、抗災能力以及職工情況為主的指標體系；

2）根據實際生產對上述指標體系的綜合因素進行權重劃分，并根據計算結果得出該礦井通風系統的穩定性等級為較穩定。

3）根據評價結果提出了強化支護、管理、日常維護等改善措施。