通風(fēng)安全技術(shù)在煤礦開釆中的應(yīng)用

杜周祥

（曲靖市麒麟?yún)^(qū)能源局，云南 曲靖 655000）

0 引言

煤礦開采應(yīng)用的通風(fēng)安全技術(shù)都應(yīng)當在標準范圍之內(nèi)，以此來確保煤礦礦井井下作業(yè)環(huán)境的空氣質(zhì)量，避免灰塵及有毒有害氣體對開采人員身體健康及安全造成威脅。大量的煤礦開采作業(yè)實踐表明，通風(fēng)安全技術(shù)能夠確保礦井通風(fēng)系統(tǒng)運行性能穩(wěn)定及功能高效，減少礦井內(nèi)部的開采運行安全隱患，降低安全事故的發(fā)生概率，為煤礦開采工作的順利進行奠定技術(shù)基礎(chǔ)，為煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有效推動力。

1 通風(fēng)安全技術(shù)在煤礦開釆中的應(yīng)用必要性

1.1 加大巷道之間的通風(fēng)力度

在煤礦開采作業(yè)中，煤礦企業(yè)首先需要進行開拓布置，開掘各種功能巷道，并且使各巷道能夠?qū)崿F(xiàn)相互聯(lián)通，從而為開采作業(yè)提供有利條件。但是巷道之間的聯(lián)通會令礦井中的易燃易爆炸物質(zhì)聚集在一起，這些物質(zhì)達到一定濃度、氧氣濃度符合條件、出現(xiàn)一定區(qū)間值高溫?zé)嵩粗蟊銜l(fā)生爆炸事故，從而對開采人員的生命安全及煤礦開采作業(yè)安全造成不利影響[1]。而通風(fēng)安全技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用，能夠確保通風(fēng)系統(tǒng)的運行性能，加大巷道之間的通風(fēng)力度，不但能夠有效避免易燃易爆炸物質(zhì)的聚集，還能夠通過風(fēng)量將易燃易爆炸物質(zhì)及時排出，有效降低高溫?zé)嵩礈囟龋挂兹家妆ㄎ镔|(zhì)不具備燃燒和爆炸的必要條件。

1.2 確保礦井通風(fēng)設(shè)備應(yīng)用性能

在通風(fēng)安全技術(shù)的指導(dǎo)下，通風(fēng)設(shè)備的安裝流程能夠向準確化、精準化方向完善，使得作業(yè)人員能夠?qū)崿F(xiàn)對通風(fēng)設(shè)備的合理、規(guī)范安裝，從而確保礦井通風(fēng)設(shè)備的應(yīng)用性能及功能發(fā)揮，使得設(shè)備處于正常穩(wěn)定運行狀態(tài)，當設(shè)備工作效率和質(zhì)量得到提高之后，煤礦開采通風(fēng)效果和安全程度自然能夠得到保障。此外，在通風(fēng)安全技術(shù)的輔助下，通風(fēng)設(shè)備的應(yīng)用性能能夠進一步發(fā)揮，避免出現(xiàn)通風(fēng)設(shè)備應(yīng)用不全面、不合理等問題。

1.3 確保作業(yè)人員工作安全程度

井下作業(yè)人員是完成煤礦開采工作的主要勞動力，作業(yè)人員的工作安全程度直接關(guān)系到了煤礦開采質(zhì)量和效率，而通風(fēng)安全技術(shù)的應(yīng)用，便能夠為作業(yè)人員提供絕對的安全保障[2]。例如，開采設(shè)備在實際煤礦開采中的應(yīng)用會受到較多因素影響，可能會改變通風(fēng)設(shè)備的風(fēng)力傳輸方向，如果作業(yè)人員能夠合理應(yīng)用通風(fēng)機安全技術(shù)，便能夠通過設(shè)備操作來及時調(diào)整風(fēng)力傳輸方向與供風(fēng)量，避免設(shè)備應(yīng)用操作出現(xiàn)錯誤，降低突發(fā)狀況和安全事故的發(fā)生概率，避免在煤礦開采中受到安全威脅，真正實現(xiàn)高質(zhì)量高效率通風(fēng)，更好地進行煤礦開拓開采。

2 通風(fēng)安全技術(shù)在煤礦開釆中的應(yīng)用方向

2.1 對主要通風(fēng)機進行變頻改造

通過通風(fēng)安全技術(shù)，煤礦企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)對主要通風(fēng)機的變頻改造，從而強化主要通風(fēng)機在煤礦開采中的應(yīng)用性能。主要通風(fēng)機變頻改造具體流程如下：用具備變頻功能的控制柜代替?zhèn)鹘y(tǒng)功能控制柜，從而實現(xiàn)通過變頻器控制主要通風(fēng)機的目標，這樣便能夠通過變頻器和主要通風(fēng)機的雙回路控制體系實現(xiàn)對主要通風(fēng)機的變頻控制，從而實現(xiàn)在變頻運行與常規(guī)運行模式之間的自由切換。此外，經(jīng)過變頻改造后的主要通風(fēng)機有兩臺自動變頻器，每臺自動變頻器分別控制一臺主要通風(fēng)機，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對主要通風(fēng)機的直接控制，有利于提高煤礦開采通風(fēng)效果，確保了煤礦開采安全程度。

2.2 對主要通風(fēng)機進行自動變頻改造

（1）DCS 集控系統(tǒng)（圖1）和遠程通信系統(tǒng)屬于基本的通風(fēng)安全技術(shù)，兩種技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)視和控制功能，從而達到遠程監(jiān)視與控制目的；并且開采人員能夠在通風(fēng)系統(tǒng)連接計算機上，實現(xiàn)對任意一臺風(fēng)機的有效控制，從而了解每臺風(fēng)機的實際運行情況[3]。

圖1 DCS 集控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（2）具備變頻功能的控制柜能夠同時實現(xiàn)對通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量的手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)，在自動調(diào)節(jié)模式下，開采人員需要針對所需風(fēng)量調(diào)節(jié)當前變頻器的輸出頻率參數(shù)，從而實現(xiàn)自動閉環(huán)控制風(fēng)量和頻率的目標。

（3）經(jīng)過自動變頻改造的通風(fēng)系統(tǒng)具備了報警功能和自動保護功能，表示一旦煤礦開采出現(xiàn)安全隱患或通風(fēng)設(shè)備出現(xiàn)故障，集控室便會收到故障消息和自動報警消息，并且獲取相關(guān)的故障數(shù)據(jù)，從而進行針對性調(diào)整。

2.3 提高通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦開采中的應(yīng)用效果

提高通風(fēng)系統(tǒng)是通風(fēng)安全技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用目標。

（1）經(jīng)過自動變頻改造的主要通風(fēng)機能夠?qū)崿F(xiàn)工頻和變頻的相互閉鎖控制，表示當自動化變頻模式出現(xiàn)運行故障，或者是變頻器出現(xiàn)運行問題，導(dǎo)致主要通風(fēng)機無法實現(xiàn)正常運行時，主要通風(fēng)機便會自動切換為工頻運行模式。

（2）經(jīng)過變頻改造后的主要通風(fēng)機啟動柔性得到了大幅度提高，通風(fēng)量實現(xiàn)了無級調(diào)速，通風(fēng)量調(diào)速范圍得到了擴大，能夠調(diào)節(jié)0～50Hz 之內(nèi)的主要通風(fēng)機電網(wǎng)，有效減少了通風(fēng)設(shè)備之間的相互沖擊，降低了通風(fēng)設(shè)備運行時的噪聲和溫度，從而延長了通風(fēng)設(shè)備的應(yīng)用時間。

（3）經(jīng)過變頻改造的主要通風(fēng)機能夠有效節(jié)約電力資源，具體節(jié)能比例可以達到未改造前的37%左右，可見通過節(jié)能獲得的利潤效益，能夠迅速回收主要通風(fēng)機自動變頻改造的成本。

（4）經(jīng)過變頻改造的主要通風(fēng)機能夠有效縮短煤礦開采的周期，在提高煤礦開采效率的同時，減少了開采人員的工作強度和工作量，同時還能夠避免人為因素導(dǎo)致的主要通風(fēng)機故障和通風(fēng)設(shè)備故障，真正實現(xiàn)了一舉兩得。

3 通風(fēng)安全技術(shù)在煤礦開釆中的應(yīng)用策略

3.1 提高開采人員技術(shù)專業(yè)水平

提高開采人員的技術(shù)專業(yè)水平，可以采取以下措施：

（1）煤礦企業(yè)需要強化開采人員的安全意識，例如，通過安全知識教育提高從業(yè)人員對于煤礦開采通風(fēng)安全技術(shù)應(yīng)用的重視程度，通過構(gòu)建責(zé)任制度和采取獎懲措施來規(guī)范從業(yè)人員的工作態(tài)度，使得通風(fēng)安全技術(shù)都能夠在煤炭開采中得到有效應(yīng)用[4]。

（2）煤礦企業(yè)需要做好對從業(yè)人員的專業(yè)知識與技術(shù)培訓(xùn)，使得每位從業(yè)人員都能夠掌握各項通風(fēng)安全技術(shù)的操作流程、個人安全防護注意事項、特殊情況下的自救能力和互救能力，確保各項技術(shù)能夠在煤礦開采中發(fā)揮應(yīng)盡的作用。

（3）煤礦企業(yè)需要結(jié)合通風(fēng)系統(tǒng)運行及煤礦開采安全的實際需求，選擇針對性通風(fēng)安全技術(shù)，避免通風(fēng)系統(tǒng)運行效率較低導(dǎo)致的安全事故，例如，自動化安全控制技術(shù)在通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，便能能夠?qū)崿F(xiàn)對各項通風(fēng)設(shè)備控制命令的有效下達，從而確保通風(fēng)設(shè)備應(yīng)用效率。

（4）煤礦企業(yè)需要構(gòu)建煤礦開采安全制度，對于各項通風(fēng)安全技術(shù)的應(yīng)用作出明確規(guī)定，以此來規(guī)范開采人員的煤礦開采行為，禁止出現(xiàn)違反制度規(guī)定的行為，同時還能夠?qū)⒕唧w的煤礦開采責(zé)任落實到各個部門和各位從業(yè)人員上；當然安全制度需要結(jié)合具體的通風(fēng)安全技術(shù)類型以及煤礦開采作業(yè)的實際需求進行針對性調(diào)整，但是需要確保調(diào)整內(nèi)容的合理性，及時彌補現(xiàn)有制度的不足。

3.2 完善通風(fēng)安全管理信息系統(tǒng)

首先，從業(yè)人員在進行煤礦開采作業(yè)之前，需要對通風(fēng)系統(tǒng)運行及通風(fēng)設(shè)備應(yīng)用性能做出針對性評估，并且通過現(xiàn)代信息技術(shù)將評估結(jié)果列入通風(fēng)安全管理信息系統(tǒng)中進行進一步優(yōu)化處理，最終確保評估數(shù)據(jù)的準確性；其次，煤礦企業(yè)在煤礦開采作業(yè)中，可以針對各個礦井的實際情況構(gòu)建有害氣體和灰塵檢測數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對不同階段礦井內(nèi)部有害物質(zhì)檢測數(shù)據(jù)的科學(xué)統(tǒng)計，同時還能夠構(gòu)建相關(guān)安全事故數(shù)據(jù)庫；上述數(shù)據(jù)庫能夠為煤礦開采人員進行通風(fēng)安全管理提供數(shù)據(jù)支持，能夠進一步提高有害物質(zhì)檢測結(jié)果準確程度，從而將這些物質(zhì)控制在合理范圍內(nèi)，避免這些有害物質(zhì)被煤礦開采人員過量吸收，減少職業(yè)危害因素，降低安全事故的發(fā)生概率。

3.3 加大巷道通風(fēng)管理工作力度

在煤礦開采中，煤礦企業(yè)想要實現(xiàn)對通風(fēng)安全技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，便需要加大對巷道的通風(fēng)管理力度，確保通風(fēng)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮其通風(fēng)效果，提高巷道內(nèi)各個通風(fēng)設(shè)備的單向風(fēng)量傳輸效果，使得傳輸?shù)娘L(fēng)流都能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)合礦井井下作業(yè)實際情況及具體需求進行自動化調(diào)節(jié)。例如，煤礦企業(yè)可以在每個巷道設(shè)置通風(fēng)設(shè)備及瓦斯實時監(jiān)測設(shè)備，這樣開采人員便能夠結(jié)合計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)對瓦斯?jié)舛群拖锏劳L(fēng)效果的實際監(jiān)測并實時預(yù)警，輔以控制調(diào)節(jié)機電電子設(shè)備做出針對性調(diào)整和控制，既能夠有效降低煤礦開采地下作業(yè)空間的有毒有害物質(zhì)含量，防止有毒有害物質(zhì)集聚產(chǎn)生燃燒和爆炸，確保煤礦開采工作的順利進行。此外，煤礦企業(yè)需要強化對于巷道通風(fēng)設(shè)備的定期檢查、維護、保養(yǎng)，確保每臺通風(fēng)設(shè)備都能夠發(fā)揮應(yīng)有的運行效果，處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)，切實滿足煤礦井下開采作業(yè)的實際安全及技術(shù)需求。

3.4 科學(xué)合理掌握巷道貫通位置

煤礦通風(fēng)安全技術(shù)為科學(xué)選擇巷道貫通位置提供支持，具體需要煤礦企業(yè)充分分析貫通區(qū)域巷道功能分布，選擇危險程度較低的區(qū)域作為巷道的貫通位置，這樣能夠確保貫通位置的安全程度[5]。通常情況下，主要井筒與巷道區(qū)域最好不要選定為巷道貫通位置，這是因為貫通作業(yè)將對主要井筒與巷道產(chǎn)生影響，不能及時進行貫通后局部通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整，以便便能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)流的有效控制。如果煤礦企業(yè)在主要井筒與巷道區(qū)域進行貫通處理，沒有采取合理的調(diào)節(jié)局部通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)流控制措施，便可能會導(dǎo)致風(fēng)流紊亂、短路等問題，使得大量煤塵、瓦斯等聚集，對現(xiàn)場作業(yè)人員產(chǎn)生職業(yè)危害，增加了燃燒、爆炸事故的發(fā)生概率。

3.5 合理應(yīng)用先進通風(fēng)技術(shù)與安全技術(shù)

通風(fēng)安全技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用，能夠顯著提高開采作業(yè)的自動化水平，表示煤礦企業(yè)需要強化對于先進通風(fēng)安全技術(shù)的應(yīng)用，通過強制措施要求開采人員及開采部門落實先進技術(shù)，確保開采人員能夠通過自動化方案完成各項開采作業(yè)，從而降低煤礦生產(chǎn)安全風(fēng)險，有效防止安全事故的發(fā)生。具體來講，在煤礦生產(chǎn)作業(yè)之前，煤礦企業(yè)可以通過通風(fēng)安全技術(shù)，實現(xiàn)對開采區(qū)域的實地勘查，從而掌握礦床具體位置及相關(guān)信息；在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建礦床分析數(shù)據(jù)模型（圖2），通過先進模型實現(xiàn)對礦床開采的有效分析，從而確定合理的開拓開采模式，進一步實施有效精準的通風(fēng)方式方法；隨后，通過采掘機械自動進行采掘推進，完成自動化地下開采，這樣即使在開拓開采過程中出現(xiàn)安全事故，也能夠減少和避免開采作業(yè)人員傷亡。此外，煤礦企業(yè)可以應(yīng)用開采區(qū)和掘進區(qū)分別控制通風(fēng)技術(shù)，滿足不同區(qū)域?qū)τ诘V井內(nèi)部空氣質(zhì)量的需求，以此來確保各個區(qū)域內(nèi)均具有良好的通風(fēng)環(huán)境，風(fēng)量滿足作業(yè)需要，確保各個區(qū)域內(nèi)的開采人員都能夠呼吸到質(zhì)量較為良好的空氣，減少職業(yè)危害，同時，防止有毒有害氣體和各類粉塵聚集引起燃燒或者爆炸風(fēng)險，確保作業(yè)區(qū)域安全。

圖2 礦床分析數(shù)據(jù)模型

4 結(jié)語

綜上，通風(fēng)技安全技術(shù)在煤礦開釆中的應(yīng)用能夠加大巷道之間的通風(fēng)力度、確保礦井通風(fēng)設(shè)備應(yīng)用性能、保障開采人員工作安全程度，為了進一步強化對通風(fēng)安全技術(shù)的應(yīng)用，煤礦企業(yè)可以采取提高開采人員技術(shù)專業(yè)水平、完善通風(fēng)安全管理信息系統(tǒng)等策略，通過先進技術(shù)實現(xiàn)，對礦井井下作業(yè)安全的提供保障，避免由于通風(fēng)安全技術(shù)應(yīng)用不佳導(dǎo)致的煤礦開采安全事故，減少不合理開采給煤礦企業(yè)帶來的經(jīng)濟損失。