改進礦井通風管理方案的應用

尹智偉

（大同煤礦集團鐵峰煤業(yè)有限公司，山西 右玉 037200）

關鍵字：礦井通風；通風管理

0 引 言

礦井通風系統(tǒng)不僅必須保障井下人員的健康和安全，而且必須符合管理機構(gòu)的要求。礦井通風系統(tǒng)的日常管理是實現(xiàn)通風系統(tǒng)各項目標的關鍵。通風管理系統(tǒng)用于提供、測量和控制整個礦井通風網(wǎng)絡的氣流數(shù)量和質(zhì)量。通風管理程序由一個迭代的框架組成，通過該框架，礦井通風部門維護通風符合監(jiān)管機構(gòu)和公司政策的制度。它由結(jié)構(gòu)化的文件組成，形成了對系統(tǒng)進行審核的標準化程序和指南，并在出現(xiàn)異常情況時提供糾正措施，從而維護一個更安全、更高效的系統(tǒng)。正確實施通風管理計劃將帶來顯著的效益，包括提高操作效率、提高安全性、提高工程效率、減少設備(風扇、門、調(diào)節(jié)器、管道等)維護成本和減少能源消耗成本。質(zhì)量管理將使采礦作業(yè)能夠在地下環(huán)境條件變得不安全之前積極應用緩解技術(shù)，從而擺脫不良的影響的做法。本文中的案例研究將證明通風管理項目的直接效益。

1 通風管理程序結(jié)構(gòu)

質(zhì)量管理程序被定義為組織通過提供質(zhì)量保證和控制來滿足性能期望的工具，并通過改進系統(tǒng)過程控制提供優(yōu)化性能的手段[1,2]。質(zhì)量管理計劃由7項基本要求支持，用于評估公司滿足監(jiān)管要求的能力及其內(nèi)部政策：目的、政策、計劃、實施、測量、審查和改進。通風管理系統(tǒng)由一系列文件組成，這些文件描述了礦井通風系統(tǒng)的審計和控制方法，以確保系統(tǒng)滿足所有法規(guī)和安全要求[1]。通風管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有五種文件類型：標準和規(guī)范、實施規(guī)程、實施程序、工作指導書和實施方式(如圖1所示)。這些文件提供了應用審計、核查和糾正程序以確保礦井通風系統(tǒng)的指導方針在合規(guī)標準。

圖1 通風管理系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)

iso9000質(zhì)量體系手冊定義了作業(yè)指導書、程序和操作規(guī)程[1]。作業(yè)指導書是指指示人們完成什么任務以及何時需要完成任務的指令。過程被定義為指示人們?nèi)绾巫瞿稠椚蝿盏闹噶?。業(yè)務操作規(guī)程被定義為約束，用于約束業(yè)務中的流程應該如何執(zhí)行，以便產(chǎn)生的結(jié)果在監(jiān)管機構(gòu)的范圍內(nèi)。

本文為礦井通風系統(tǒng)[3]開發(fā)了管理程序框架。這些標準和準則構(gòu)成了管理計劃的基礎。該支持文檔是一本手冊，提供了通風系統(tǒng)的詳細描述，包括通風網(wǎng)絡的所有設計和操作方面。實務守則是一份文件，以規(guī)管機構(gòu)和專業(yè)人員為基礎，界定最低的操作標準和行動水平，在出現(xiàn)異常情況時，制定適當?shù)募m正和緊急行動計劃。程序是解釋部門間活動和每個部門或個人在具體工作程序中的作用的文件。工作指導書是描述特定過程和任務的過程的文檔，包括誰參與，如何完成任務，以及需要什么材料或支持文檔[4,5]。指示是針對通風設備的任何更改而發(fā)出的文件，這些更改將確保正確安裝或更改任何設計、設備或條件。本文方案在多個采礦作業(yè)中實施了通風管理方案。

2 執(zhí)行通風管理程序

通風管理程序的執(zhí)行遵循一個迭代過程，如圖2所示。每天執(zhí)行的管理計劃是對整個礦井通風系統(tǒng)狀態(tài)的審計。它包括對所有部件和設備的詳細檢查、網(wǎng)絡的壓力和流量調(diào)查以及空氣質(zhì)量調(diào)查。驗證程序用于評估從管理計劃中收集的信息，以驗證通風系統(tǒng)是否符合規(guī)定，是否滿足計劃的所有既定目標。如果驗證過程表明系統(tǒng)不符合要求，則啟動行動計劃和通風指示，以恢復系統(tǒng)符合要求。當通風條件不好或出現(xiàn)問題時，也可以直接啟動行動計劃和相應的指令過程中遇到一個檢查。

圖2 通風管理程序的執(zhí)行過程

3 優(yōu) 勢

易于實現(xiàn)的迭代式通風管理程序框架如圖2所示，允許采礦作業(yè)有效和審計礦井通風系統(tǒng)一致。從礦井通風系統(tǒng)日常管理中可以獲得顯著的優(yōu)勢。包括①通風系統(tǒng)按設計執(zhí)行;②所有通風設備高效經(jīng)濟運行;③為所有活動巷道提供充足的空氣供應;④礦井氣氛符合質(zhì)量條件;⑤符合所有監(jiān)管要求;⑥安全改進;⑦實現(xiàn)了系統(tǒng)經(jīng)濟學的改進。

4 案例分析1

圖3 通風管理程序的案例應用

該案例應用程序用于演示通風管理程序在礦井運行中的日常使用。在輪班工作時，會遇到不正常的情況(流量供應不足)，并采取措施恢復通風系統(tǒng)的正常運行。應用程序按照圖2所示的步驟進行。具體情況的流程圖如圖3所示。在準備用風速計測量一次氣道流量時，應遵循風速計操作、維護和校準的程序和工作說明。然后在流量調(diào)查(管理計劃)中觀察導線平巷測量程序和工作說明。對測量結(jié)果進行審核(驗證程序)，發(fā)現(xiàn)測量風量不符合設計要求(實施程序)。氣流的不足構(gòu)成了一種不安的狀況，需要加以解決才能使礦井安全作業(yè)。制定了行動計劃，在網(wǎng)絡建模的支持下，通風設計分析表明需要在主氣道安裝風扇。風扇是有尺寸的，幫助通風建模的工作說明。檢查風扇清單以驗證風扇型號是否可用(標準和指導)。風機準備安裝使用程序和作業(yè)指導書，包括風機葉片節(jié)距變化和半葉片風扇。對風機的安裝發(fā)出通風指示，并附下列證明文件(程序和工作說明)：風機運輸、艙壁風機安裝、風機安裝。在通風指令中列出了職責級別，即為所需工作確定個人角色。安裝完畢后，風機運行正常檢查風扇檢查的使用程序和工作說明，并提供風扇檢查表和風扇檢查表。然后使用適當?shù)某绦蚝凸ぷ髦噶钸M行完成驗證。重復對主氣道進行流量測量，以驗證氣流是否滿足設計要求。更新風扇庫存清單和風扇配件庫存清單。總共使用了10個程序和工作說明來完成本案例應用程序中描述的特定任務。在公司標準、指導方針和操作規(guī)程文件的支持下，公司也做出了決定。這一過程使礦井通過恢復設計要求的氣流而迅速而持續(xù)地恢復到符合要求的狀態(tài)。

5 案例分析2

第二個案例應用描述了空氣質(zhì)量狀況如何隨著一個煤礦的通風管理程序的開發(fā)和實施而顯著改善。

成功完成了礦井管理方案的兩階段的實施，第一階段涉及區(qū)域泄漏控制，主要生產(chǎn)區(qū)風量增加28%。第二階段涉及主要是改善當?shù)氐耐L裝置，從而大大改善了地下環(huán)境條件（空氣質(zhì)量、粉塵和熱量）。這就允許了不間斷的生產(chǎn)，大大提高了安全性，減少了重新進入的時間，降低了成本。礦井下部有采礦活動，生產(chǎn)區(qū)域的地下氣流需求約為118m3/s，這是由產(chǎn)量和機動柴油車隊決定的。該礦井采用了一種推進通風系統(tǒng)，在專用的新風升降機上安裝了一個主表面風機。圖4（a）表示在應用管理程序之前，新風上升氣流的分布。在實施第一期通風管理計劃之前，對一次新風系統(tǒng)進行了詳細的通風審核，以評估其狀況。圖4（b）所示為表示在應用管理程序之后，新風上升氣流的分布。作為通風管理計劃執(zhí)行的一部分，我們進行了廣泛的工作以減少泄漏，通過密封和噴射所有艙壁上升連接到7個不活動的上部樓層，泄漏從33.6%減少到7.2%（圖4a、圖 4b）。

圖4 礦井通風示意圖

在需要水平通道的地方，安裝了適當?shù)拈T鎖。通過密封上升連接，表面風扇在靜態(tài)壓力為2.38 kPa的情況下輸出130m3/s（如圖5）。風機輸送130m3/s，進入活動礦區(qū)的氣流維持在121m3/s，高于生產(chǎn)所需的118m3/s。泄漏估計為7.2%。

更重要的是，該礦現(xiàn)在安全運行，并符合規(guī)定。該礦繼續(xù)將管理方案納入其日常生產(chǎn)操作，從而提高了安全，改善了空氣質(zhì)量，遵守了管理規(guī)定并節(jié)省了成本。

圖5 主風機運行前后泄漏控制

6 結(jié) 論

通風管理程序為采礦作業(yè)提供了一個迭代的過程，在這個過程中，它可以標準化日常通風實踐，審計通風系統(tǒng)，并確保符合監(jiān)管機構(gòu)和公司政策。它為復雜通風網(wǎng)絡的合理控制和管理提供了有效的手段，使采礦作業(yè)安全、高效、經(jīng)濟效益顯著。本文介紹了一種通風管理方案的結(jié)構(gòu)和過程實現(xiàn)。通風管理程序的日常應用確保礦井運行符合所有的監(jiān)管要求，并關心井下所有工作人員的健康和安全。通過兩個案例的應用，說明了管理程序的功能和可實現(xiàn)的安全、效率。