煤礦通風安全技術(shù)研究

董永華

（河南能源義煤公司 安康部，河南 三門峽 472300）

1 引言

煤炭的安全生產(chǎn)，需要安全的通風技術(shù)作為保障。 通風安全是由不同的因素來控制和影響的。 安全、科學的通風技術(shù)可以防止礦井中的有害氣體帶來危害， 是防止重大災害發(fā)生及擴大的重要保障。 當前，煤礦的安全通風方面有不同的技術(shù)，這些技術(shù)在構(gòu)建、原理、效用等方面存在差異。 針對不同的煤礦情況應該選擇科學、合理的通風技術(shù)，以達到最佳的安全通風效果[1]。

2 煤礦通風安全的作用及通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性

安全，是煤礦挖掘和生產(chǎn)的基本前提，在礦井中發(fā)生的災害大多與煤礦的通風量和通風網(wǎng)絡存在直接的關(guān)系，比如：瓦斯事故、煤炭自燃、礦井粉塵等。 煤礦通風技術(shù)在安全方面的作用主要是：（1）保護生產(chǎn)人員的安全，為進行作業(yè)的人員補充足量的空氣，保障生產(chǎn)人員的生命和健康安全。 （2）提供良好的氣候條件，維護和保障生產(chǎn)資料和生產(chǎn)環(huán)境。 （3）消除和沖淡煤礦中的有害氣體和浮游礦塵，保障生產(chǎn)安全和環(huán)境安全。

煤礦井的通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性是安全通風的重要影響因素。目前， 研究表明， 通風網(wǎng)絡的架構(gòu)是影響排風機運轉(zhuǎn)的主要因素。 煤礦通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求在通風系統(tǒng)中盡量設置分區(qū)并聯(lián)式的網(wǎng)絡系統(tǒng)，以減少角聯(lián)性通風道。對于通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性需要注意：盡量分區(qū)排風、早分風，提高排風系統(tǒng)的穩(wěn)定性；強化排風設施的管理和日常檢查； 定期檢測和驗算角聯(lián)風道的通風穩(wěn)定性。

3 煤礦均壓通風技術(shù)的分析

3.1 工作原理

在當前煤礦生產(chǎn)中運用的均壓通風技術(shù)主要是根據(jù)礦井采掘區(qū)域的特點，將調(diào)節(jié)風扇、調(diào)壓風機、氣室、連通管道等設施相互結(jié)合，改變通風系統(tǒng)中的壓力分布，降低通風道的風壓，調(diào)節(jié)風量，降低礦井內(nèi)的氣體，控制瓦斯的濃量，以保證生產(chǎn)的安全、有序。

3.2 均壓通風技術(shù)的應用要求

該技術(shù)的使用需要注意兩個方面的要求：

（1）確保風機的均壓。 煤礦要實現(xiàn)均勻式排風通風，就需要以保證風機的均壓性能為基礎(chǔ)，否則通風道的兩邊會出現(xiàn)差值，導致瓦斯等氣體滲入，影響到機器的正常運作。 均壓通風技術(shù)的優(yōu)勢在于實現(xiàn)較為簡單、可靠性強、操作方便，即使風機停止運轉(zhuǎn)，同樣可以依靠主扇的負壓推動來進行通風運作，保證正常的通風，并不會給瓦斯的排除帶來影響。

（2）保障風扇風機的聯(lián)合均壓。 在處理煤礦中的瓦斯的過程中，要采取謹慎可行的操作技術(shù)和管理方法。 在實際的應用中需要注意：1）如果通風系統(tǒng)出現(xiàn)停止運轉(zhuǎn)等情況，需要及時打開溜子道和回風道的調(diào)風門， 否則會導致瓦斯氣大量涌入挖掘作業(yè)層，造成安全威脅，因此需要建立完善的警報控制體系；2）在溜子道控制門需要建立完善的封閉裝置， 以實現(xiàn)挖掘作業(yè)層的降壓作用；3）溜子道的風筒出口必須遠離挖掘作業(yè)層的下端口，以防風機射流導致瓦斯氣體的燃燒；4）根據(jù)不同的礦井和作業(yè)情況，操作人員需要合理地調(diào)節(jié)風窗的同流面積，以求保證最佳的均壓；5）煤礦的作業(yè)層風流參數(shù)和指標是通風效果的重要指標，在運作過程中，需要安排專門人員定時定期地對均壓控制裝置進行檢測和調(diào)試；6）煤礦存在諸多的巷道，在作業(yè)層會出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，上下風門出現(xiàn)外移時，需要先固定外風門，然后對內(nèi)風門進行拆除[2]。

4 綜放面B 型通風技術(shù)分析

4.1 B 型通風技術(shù)的關(guān)鍵

綜放面的瓦斯氣體進入通風道主要有三種方式，根據(jù)瓦斯不同的進入方式可通過不同途徑再結(jié)合B 型通風技術(shù)來降低瓦斯的涌入。

（1）新出現(xiàn)在煤礦壁面瓦斯的涌入。 在煤礦生產(chǎn)中，需要在通風裝置的回風巷上裝配增阻風門， 在通風道中形成局部的阻力，使得涌進的風壓力降低變緩，各個點風流則在絕對的靜壓中升高， 進而有效地控制作業(yè)面挖掘煤炭和新出現(xiàn)的煤礦壁瓦斯的涌入，降低瓦斯的涌出量。

（2）通風巷道的瓦斯涌出。 在瓦斯量高的煤礦中，因為煤礦作業(yè)面相對較長，導致通風巷道成為瓦斯涌出的一個重要源頭。B 型通風技術(shù)的運用不但可以合理有效地控制阻塞巷道中的瓦斯涌出，還可合理適當?shù)亟档屯L巷道中瓦斯的涌出量。 同時，需要注意在回風巷道的關(guān)鍵部位設置阻風門設施， 因為各點的風流壓小于增阻性靜壓，導致瓦斯的涌出強度逐步加大，所以必須有該種裝置。

（3）采空區(qū)的瓦斯涌出。 運用B 型通風技術(shù)可以使強性漏風帶有效變小，使其可迅速地轉(zhuǎn)化成弱性漏風帶，也就是由紊流轉(zhuǎn)變成微流。讓大量的瓦斯氣體富集在煤礦采空區(qū)死角地帶，減少瓦斯的涌出，降低瓦斯帶來危害的壓力，為采空區(qū)抽排瓦斯創(chuàng)造有力的條件，從而實現(xiàn)“以用保抽排，以抽保安全”的目標。

4.2 B 型通風技術(shù)的應用

對于瓦斯轉(zhuǎn)移的應用體現(xiàn)在兩個方面：

（1）煤礦生產(chǎn)運用B 型通風技術(shù)，主要考慮在綜放面設置兩個不同的回風巷，使煤礦的瓦斯排放途徑上有兩條通風路徑。但是，瓦斯的通風排放通道是和采空區(qū)相互連通的，并且會遭到挖掘作業(yè)的破壞，使得通風阻力較大，通風巷道出現(xiàn)滯后作業(yè)面的煤層壁，在5min 左右才出現(xiàn)冒落。

（2）煤礦生產(chǎn)中可在綜放面的瓦斯排放管理薄弱面應用B型通風技術(shù)。 煤礦通過調(diào)節(jié)B 型通風裝置的回風巷來調(diào)節(jié)和控制增阻風力門，進而減弱采空區(qū)的瓦斯涌出量。因為通風裝置支架高層部分的排風巷道的通風壓力要比各個節(jié)點的通風壓力低，導致瓦斯氣體會在作業(yè)面的高頂?shù)炔课怀霈F(xiàn)聚集，使得瓦斯氣體從特定通道排放出去，保證綜放面瓦斯的順利排除。

4.3 B 型通風技術(shù)的不足和解決對策

運用B 型通風技術(shù)時，會因為排放巷道的正前方始終處在不穩(wěn)定的狀態(tài)，導致排風巷和采空區(qū)的通暢度隨時發(fā)生變化，這就導致瓦斯的排放出現(xiàn)問題。 由于排風巷道和順風的巷道槽的風壓及瓦斯排放的量是相對固定不變的， 使得煤礦作業(yè)層的排風巷的風量出現(xiàn)大幅度的變化， 所以必須保證煤礦排風巷排出的瓦斯控制在安全范圍之內(nèi)。

對于B 型通風技術(shù)存在的問題，需要采取安全、合理的措施。 要實現(xiàn)排風巷正前方不穩(wěn)定情況下瓦斯?jié)B入及挖掘作業(yè)中煤層壁瓦斯的物理、化學性質(zhì)的一致，就必須考慮運用局扇供風系統(tǒng)來稀釋B 型通風裝配中的綜放面，實現(xiàn)最佳的瓦斯排放。同時，在通風聯(lián)絡巷道還需要安裝通風機，利用通風機來提供排風動力，進而實現(xiàn)瓦斯的稀釋，通風機的局扇供風量是以排風巷瓦斯排放量為依據(jù)進行計算而確定的。 為了實現(xiàn)排風巷的壓力穩(wěn)定和瓦斯的安全性稀釋， 需要保證排風巷正壓供風扇運作的連續(xù)性和安全性[3]。

5 可控循環(huán)通風技術(shù)分析

可控循環(huán)通風技術(shù)的主要作用是回收作業(yè)生產(chǎn)區(qū)的部分回氣，讓其自行返回到作業(yè)生產(chǎn)區(qū)的進風中，以實現(xiàn)循環(huán)、多次利用， 同時還必須時刻監(jiān)控排放目標區(qū)域的空氣質(zhì)量。 相對于“可控”而言，主要體現(xiàn)在兩個方面：第一，要借助外在的動力資源，使得部分回風流到進風巷；第二，對循環(huán)的風量進行有效的控制，對這些風量進行降濕降溫降塵等技術(shù)處理，使得混合氣體中的CH4、CO 等氣體的溶度降低到安全標準范圍。

6 煤礦通風瓦斯氧化技術(shù)分析

6.1 氧化通風瓦斯中的甲烷，提高減排效益

假設煤礦瓦斯中的甲烷含量低于0.3%，同時還沒有混進其他不同濃度的瓦斯氣體，則可直接對甲烷進行氧化處理，以實現(xiàn)高效、清潔的通風排放，獲得最佳的排風效益。 比如：按一臺通風氧化裝置的處理標準，以60 000m3/h 進行計算，每年可減少甲烷近175 萬t。

6.2 利用氧化熱產(chǎn)生動力，實現(xiàn)資源的供給

如果通風中的瓦斯氣含量在0.5%以上，或者混合了高濃度的瓦斯氣體則可實現(xiàn)熱電冷三者的共同供應。 運用熱蒸汽產(chǎn)生的動力帶動發(fā)電機而產(chǎn)生電力資源， 發(fā)電余熱則運用到制冷裝置，余下的則運用到暖氣的供應，實現(xiàn)資源的充分利用，實現(xiàn)節(jié)能排放、有效利用的目標[4]。

7 結(jié)語

煤礦的通風工作直接關(guān)系到煤礦的安全、順利生產(chǎn)，需要依靠科學有效的通風技術(shù)來實現(xiàn)。 目前，煤礦的通風技術(shù)有不同種類， 在煤礦實際生產(chǎn)中應該根據(jù)生產(chǎn)需要和煤礦的實際情況選擇合適的通風技術(shù)來實現(xiàn)煤礦的經(jīng)濟效益和社會效益的最大化[5]。對于煤礦企業(yè)而言，不僅要追求經(jīng)濟效益，還需要強化對通風安全技術(shù)的開發(fā)和應用，以實現(xiàn)良好的社會效益，為我國的煤礦生產(chǎn)做出重要貢獻。

[1]張軍輝，等．煤礦通風技術(shù)分析[J]．民營科技，2012，23（6）：214-215.

[2]王聯(lián)社．煤礦通風技術(shù)的新進展[J]．中州煤炭，2011，14（15）:105-106.

[3]楊運量.礦井通風系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)復雜程度的評價[J]．煤礦安全，2011，25（14）:141-143.

[4]張智成，等．礦井通風理論與技術(shù)發(fā)展評述[J].云南冶金，2011，36（6）：145-146.

[5]王建明，等.礦井通風系統(tǒng)安全可靠性綜合評價方法探討[J].煤炭科學技術(shù)，2013，1（11）:201-202.