煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全檢測及其優(yōu)化設(shè)計

雷浩

摘? 要：隨著時代的發(fā)展，我國對煤礦資源的需求量也在逐漸增加，這就使得煤礦企業(yè)也越來越多。對于煤礦行業(yè)來說，最重要的就是礦井系統(tǒng)的安全性，那么如何強(qiáng)化礦井系統(tǒng)，提高礦井系統(tǒng)的安全性已經(jīng)成為普遍關(guān)注的事情。文章主要針對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的安全性檢測及其優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的探討，以期能夠?qū)γ旱V通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化提出一些可行性的建議。

關(guān)鍵詞：煤礦通風(fēng)系統(tǒng);安全性檢測;優(yōu)化設(shè)計;穩(wěn)定性

中圖分類號：TD724? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）09-0085-02

Abstract： With the development of the times， the demand for coal mine resources in China is also gradually increasing， which makes more and more coal mining enterprises. For the coal mining industry， the most important thing is the safety of the mine system， so how to strengthen the mine system and improve the safety of the mine system has become a common concern. This paper mainly discusses in detail the safety detection and optimization design of coal mine ventilation system， in order to put forward some feasible suggestions for the optimization of coal mine ventilation system.

Keywords： coal mine ventilation system; safety inspection; optimal design; stability

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)是礦井系統(tǒng)安全性的主要影響因素，在進(jìn)行煤礦開采之前一定要確保煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的安全性合格，這樣才能保證煤礦開采的順利進(jìn)行。在如今競爭激烈的時代，如何在獲得應(yīng)用的收益的同時又保證煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全性達(dá)標(biāo)，需要煤礦行業(yè)做出相應(yīng)的改變。接下來，本文將對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全性評價的指標(biāo)以及如何對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計等方面進(jìn)行討論。

1 煤礦通風(fēng)系統(tǒng)概述

煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、動力和相關(guān)的控制設(shè)備等等，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的作用主要是為工人在井下工作提供良好的空氣環(huán)境，將工作環(huán)境中含污染物較多的空氣及時排除，以免對工人的身體健康造成影響。在進(jìn)行煤礦開采作業(yè)的時候，通風(fēng)系統(tǒng)可以向井下的各個工作地點輸送新鮮的空氣，使工作人員能夠呼吸順暢，將空氣中含有的粉塵和一些有害氣體及時排除，最大限度降低有害物質(zhì)對工作人員身體健康的影響[1]。

煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)能否達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，能否正常穩(wěn)定的工作，這直接影響著煤礦企業(yè)的生產(chǎn)、安全管理和經(jīng)濟(jì)效益。一個煤礦企業(yè)如果沒有一個安全的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)，這對煤礦企業(yè)后續(xù)的發(fā)展具有十分關(guān)鍵的影響，尤其是可能會對煤礦企業(yè)的開采能力和安全事故預(yù)防能力有極大的削減[2]。因此，煤礦企業(yè)一定要完善通風(fēng)系統(tǒng)，提升企業(yè)的抗災(zāi)能力，確保企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，從而實現(xiàn)更加長遠(yuǎn)的發(fā)展。

2 評價煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全性檢測

評價煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全性主要從以下幾個方面入手：通風(fēng)設(shè)施、通風(fēng)環(huán)境、安全管理[3]。其中，對通風(fēng)設(shè)施的評價主要包括主通風(fēng)機(jī)安裝是否達(dá)標(biāo)、通風(fēng)巷道的維護(hù)情況、通風(fēng)建筑物是否可靠、相關(guān)的通風(fēng)儀表設(shè)備是否配備完整。對通風(fēng)環(huán)境的評價主要包括供風(fēng)效率、風(fēng)速是否合格、礦井漏風(fēng)率等等。對安全管理的評價主要包括工作人員的安全意識及工作素質(zhì)、通風(fēng)管理機(jī)制的健全程度等等。下面，將主要對通風(fēng)設(shè)施、煤礦測風(fēng)、管理系統(tǒng)這三個主要的指標(biāo)展開詳細(xì)的探討。

針對煤礦通風(fēng)設(shè)施的評價，為了進(jìn)一步實現(xiàn)獨(dú)立的通風(fēng)和穩(wěn)定的通風(fēng)，在采礦區(qū)需要采用恰當(dāng)?shù)牟蓞^(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，在煤礦中找到存在的角聯(lián)部位，并對這些部位進(jìn)行分析，確保角聯(lián)井巷中的通風(fēng)設(shè)施完備，這是確保煤礦通風(fēng)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。比如，在高瓦斯或者是瓦斯和煤比較突出的采礦區(qū)，又或者是在比較容易發(fā)生燃燒的煤層，一定要設(shè)置相應(yīng)回風(fēng)巷。針對用低瓦斯對煤層進(jìn)行開采的地方要盡量采用分層開采的方式，并且采用聯(lián)合布置的開采區(qū)也要設(shè)定想用的回風(fēng)巷。在回采工作面的通風(fēng)系統(tǒng)可以分為兩種：上行通風(fēng)和下行通風(fēng)。由于空氣的密度比瓦斯氣體的密度大，所以上行風(fēng)和瓦斯氣體的流動就處在一個相同的位置，當(dāng)進(jìn)行通風(fēng)的時候，上行風(fēng)就可以將瓦斯氣體帶走?？偠灾旱V各個通風(fēng)使用點的主要之處在于總回風(fēng)巷的二氧化碳和瓦斯氣體含量的檢測，因此在對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的安全性進(jìn)行檢測的時候一定要對煤礦在一定時間段內(nèi)的總回風(fēng)巷的瓦斯測定數(shù)據(jù)、二氧化碳濃度測定數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，以此來對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)是否存在問題進(jìn)行檢測[4]。

針對煤礦測風(fēng)的評價，主要是要選擇合適的測風(fēng)地點來進(jìn)行檢測。一般來說，測風(fēng)地點主要包括進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷、進(jìn)風(fēng)井、回風(fēng)井、采掘用風(fēng)點進(jìn)、回風(fēng)巷等等[5]。此外，在一些風(fēng)速較小的區(qū)域也要進(jìn)行測風(fēng)，可以將測風(fēng)點設(shè)置在掘進(jìn)工作面、角聯(lián)巷道、回采工作面上的隔角等等。煤礦對測風(fēng)的評價主要集中在紊流的控制、漏風(fēng)程度控制、井巷風(fēng)流這三個方面。對于紊流的控制，對礦井的下風(fēng)流狀態(tài)的要求一般是使其處于紊流，這主要是因為在這種狀態(tài)下可以將井下的二氧化碳、瓦斯等有害氣體在風(fēng)的吹動中帶出去，讓這些污染物質(zhì)隨著風(fēng)的飄散而飄散。因此，在實際的工作中通常要求紊流狀態(tài)下通風(fēng)的速度大于《煤礦安全規(guī)程》中所規(guī)定的最小的通風(fēng)速度，只有達(dá)到這個標(biāo)準(zhǔn)才能夠保證煤礦工作的安全。此外，還需要注意的是，低風(fēng)速區(qū)域也是礦井中瓦斯容易出現(xiàn)聚集的地點，在對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的時候要格外注意這些地方，這不僅是小細(xì)節(jié)也是重點。漏風(fēng)是在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中無法避免的情況，因此在實際的工作中一定要加強(qiáng)對漏風(fēng)的檢測，計算出礦井的內(nèi)部漏風(fēng)和外部漏風(fēng)。對于井巷的風(fēng)流，如果通風(fēng)速度過于大的話就會出現(xiàn)粉塵和煤灰分散的情況，因此我們在實際的工作中對通風(fēng)速度要進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂疲凑铡睹旱V安全規(guī)章》中規(guī)定的最大通風(fēng)速度來對風(fēng)速進(jìn)行控制，同時還要對各個用風(fēng)的工作位置的風(fēng)量進(jìn)行計算，看其是否符合要求。

針對管理系統(tǒng)，一方面要求在煤礦工作的人員具有一定的安全知識和專業(yè)素養(yǎng)，需要對影響礦井通風(fēng)的原因以及保持礦井通風(fēng)的重要性等方面有一個清楚的了解。煤礦企業(yè)要定期安排反風(fēng)演戲，制定恰當(dāng)?shù)墓芾碇贫?，定期對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行安全性檢測和評價。通過上述評價結(jié)構(gòu)找出煤礦通風(fēng)中存在的不足之處，為不斷改善煤礦通風(fēng)系統(tǒng)質(zhì)量提供相應(yīng)的依據(jù)。

3 煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

3.1 建立完善的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)體系

礦井通風(fēng)系統(tǒng)主要由影響礦井安全生產(chǎn)的因素來決定，這里可以將礦井通風(fēng)系統(tǒng)分為不同的類型。在實際的設(shè)計過程中需要按照煤層自燃、高溫和瓦斯等影響礦井正常工作的主要因素對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。為了方便對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，一般將其劃分為防火型、降溫型、排瓦斯型、一般型等。而礦井通風(fēng)系統(tǒng)又可以分為并聯(lián)和串聯(lián)兩種方式。在實際的工作中，需要按照類型的不同做好煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計，在系統(tǒng)設(shè)計中有混合式、分區(qū)式、中央式的通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。在對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的時候需要注意的是斷面大小和長度等因素的確定，通過通風(fēng)系統(tǒng)抽象成點和網(wǎng)狀線示意圖可以將系統(tǒng)的通風(fēng)能力表現(xiàn)出來，并且應(yīng)用當(dāng)代信息化技術(shù)，顯示各個路線的連接關(guān)系和風(fēng)量的等級，進(jìn)而做好管理控制工作[6]。

3.2 進(jìn)一步強(qiáng)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)的適應(yīng)能力

各個采礦區(qū)都是通過運(yùn)輸帶連接在一起的，在這種情況下一旦發(fā)生火災(zāi)會引起連鎖反應(yīng)，傳遞到其他工作區(qū)域中，造成火勢的進(jìn)一步蔓延，因此一定要考慮到每一個回巷的獨(dú)立性，在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，可以使用兩個風(fēng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行采礦作業(yè)，同時將通風(fēng)機(jī)設(shè)置在不同的工作區(qū)域中，以免兩個風(fēng)機(jī)在工作時對雙方造成影響。此外，要保證兩臺設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，這不僅提高了工作效率，同時也增強(qiáng)了通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)變能力和適應(yīng)能力[7]。

3.3 做好管理工作

做好煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的管理是保證順利工作的關(guān)鍵，因此一定要做好相關(guān)設(shè)備和人員的管理工作。煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中使用到的主要設(shè)備有風(fēng)門、風(fēng)墻、通風(fēng)管道等等，在實際的工作中要做好設(shè)備的管理工作，避免在使用時出現(xiàn)漏風(fēng)問題，使煤礦通風(fēng)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。針對如何管理，一方面可以通過提高風(fēng)門、擋風(fēng)墻的高度來解決漏風(fēng)問題，并且在管理上還可以盡量減小通風(fēng)系統(tǒng)中的建筑物，對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)以強(qiáng)化通風(fēng)系統(tǒng)管理。整個系統(tǒng)的構(gòu)筑物比較多，如果有若干個分支出現(xiàn)問題就會對整個系統(tǒng)的運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，降低系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。另一方面，一定要保證煤礦主風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性和可靠性，可以根據(jù)礦井實際的需求對風(fēng)機(jī)進(jìn)行設(shè)置，可以采用軸流式通風(fēng)機(jī)以保證通風(fēng)量能夠滿足實際運(yùn)行的需求。在實際的工作中，還要對通風(fēng)系統(tǒng)的各個設(shè)備進(jìn)行定期檢查和護(hù)理，對出現(xiàn)故障的設(shè)備要及時進(jìn)行檢修，采取相應(yīng)的措施來提升回風(fēng)巷的安全性。

3.4 降低風(fēng)阻

通風(fēng)路徑的長短、通風(fēng)量、巷道內(nèi)部的構(gòu)造直接對礦井的通風(fēng)阻力產(chǎn)生著重要影響，因此，在對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的時候一定要牢牢把握這類參數(shù)的情況，從根本上對降低風(fēng)阻的方法進(jìn)行有效分析，以維持通風(fēng)體系的良好狀態(tài)。一方面，要降低摩擦阻力系數(shù)，具體來說要確保巷道的支架整齊一致，同時還要定期對其進(jìn)行修整，對支架進(jìn)行剎幫背頂，注意支架安置的距離，保證支架密度合理。安排人員對支架進(jìn)行定期檢查，對那些出現(xiàn)問題的支架要及時進(jìn)行修復(fù)，確保失修率不大于百分之七。對于那些不設(shè)置支架的巷道，需要將頂板、兩幫和底板修理好，盡量減少摩擦阻力。另一方面，要擴(kuò)大井巷斷面，通風(fēng)阻力和摩擦阻力的比為2.5：1，所以對井巷子斷面進(jìn)行擴(kuò)大可以有效降低通風(fēng)阻力。當(dāng)通風(fēng)量一定的時候，斷面擴(kuò)大百分之三十三，這時通風(fēng)阻力可以減少二分之一。此外，針對局部阻力也要采取一定的措施，可以通過改善局部阻力物斷面的變化形態(tài)，從而進(jìn)一步降低風(fēng)通過局部的時候產(chǎn)生的沖擊力，減少能量損失?？梢詫⑦B接斷面的巷道的邊緣設(shè)置為圓弧形或者是斜線，盡量減小局部阻力地點的數(shù)量，防止出現(xiàn)斷面突然變大或縮小。

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