礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及結(jié)果分析

劉 杰

（山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司官地礦通風(fēng)部通風(fēng)三隊(duì)，山西 太原 030053）

通風(fēng)系統(tǒng)為煤礦生產(chǎn)中必不可少的系統(tǒng)，其主要功能是降低工作面的粉塵、瓦斯?jié)舛鹊?，為工作面作業(yè)人員和設(shè)備提供一個(gè)安全、穩(wěn)定且舒適的工作環(huán)境。煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是衡量其好壞的關(guān)鍵指標(biāo)[1]?？煞从惩L(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的指標(biāo)包括風(fēng)流大小、質(zhì)量以及風(fēng)流方向的改變等。當(dāng)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差時(shí)，會(huì)存在風(fēng)量不足、風(fēng)阻增大等問(wèn)題，從而直接導(dǎo)致工作面出現(xiàn)瓦斯積聚的風(fēng)險(xiǎn)。本文將結(jié)合實(shí)踐生產(chǎn)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的量化指標(biāo)進(jìn)行分析，并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行綜合分析。

1 工程概況

本文所研究礦井的通風(fēng)方式為混合式通風(fēng)，包括有中央風(fēng)井、王村風(fēng)井和西坡風(fēng)井，現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)機(jī)的工作方式為機(jī)械抽出式。目前，三大風(fēng)井中所配套通風(fēng)機(jī)的具體參數(shù)和通風(fēng)現(xiàn)狀如表1 所示：

表1 礦井通風(fēng)現(xiàn)狀

經(jīng)探測(cè)，該煤礦的涌水來(lái)源主要為工作面頂板的砂巖水，其涌水量占據(jù)整個(gè)礦井涌水量的95.4%；其次為底板灰?guī)r水，其涌水量占據(jù)整個(gè)礦井涌水量的2.85%；最后為工作面的陷落柱，其涌水量占據(jù)整個(gè)礦井涌水量的1.7%。在目前開(kāi)采狀態(tài)下，整個(gè)礦井的正常涌水量為250 m3/h，最大涌水量為550 m3/h；整個(gè)礦井瓦斯的絕對(duì)涌出量為115.95 m3/min，瓦斯的相對(duì)涌出量為7.58 m3/t。

根據(jù)表1 中通風(fēng)機(jī)的實(shí)際排風(fēng)量和負(fù)壓參數(shù)得出：中央風(fēng)井的等積孔為9.68 m2，西坡風(fēng)井的等積孔為6.91 m2，王村風(fēng)井的等積孔為9.78 m2。綜合來(lái)講，雖然通風(fēng)系統(tǒng)可以滿足當(dāng)前煤礦的實(shí)際生產(chǎn)需求，但是礦井的通風(fēng)阻力較大[2]。因此，需重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面對(duì)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化：

1）對(duì)礦井巷道進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)，降低風(fēng)流在巷道的摩擦阻力；

2）將巷道內(nèi)的雜物進(jìn)行及時(shí)處理；

3）對(duì)斷面面積較小的巷道進(jìn)行擴(kuò)巷處理。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

2.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性指標(biāo)體系構(gòu)建

為能夠準(zhǔn)確對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要對(duì)影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性各項(xiàng)因素進(jìn)行綜合分析，根據(jù)礦井的實(shí)際條件對(duì)初選的指標(biāo)進(jìn)行完善，保證所構(gòu)建指標(biāo)體系的完整性和有效性[3]。本工程所構(gòu)建的通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1 所示。

圖1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

本文對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)屬于定量分析，對(duì)應(yīng)各項(xiàng)單項(xiàng)因素的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表2 所示。

表2 各項(xiàng)單項(xiàng)因素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.2 礦井各項(xiàng)單指標(biāo)計(jì)算

結(jié)合礦井的基本情況。重點(diǎn)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行獨(dú)立計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3 所示。

表3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系計(jì)算結(jié)果

根據(jù)表3 中影響礦井穩(wěn)定性指標(biāo)體系中各單項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，對(duì)評(píng)價(jià)礦井穩(wěn)定性的綜合屬性進(jìn)行計(jì)算，包括有礦井通風(fēng)系統(tǒng)的環(huán)境、通風(fēng)設(shè)備及設(shè)施、安全管理、抗災(zāi)能力及職工情況[4]，具體計(jì)算結(jié)果如表4 所示。同時(shí)，根據(jù)不同綜合指標(biāo)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響力賦予不同的權(quán)重值。

表4 礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)綜合屬性計(jì)算結(jié)果

根據(jù)表3 中各項(xiàng)綜合屬性的權(quán)重和計(jì)算結(jié)果，得出該礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定級(jí)別的測(cè)度為0.406 2，較穩(wěn)定級(jí)別的測(cè)度為0.332 7，一般穩(wěn)定級(jí)別的測(cè)度為0.204 1，不穩(wěn)定級(jí)別的測(cè)度為0.057。

2.3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果分析

根據(jù)“2.1”中的計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合置信度準(zhǔn)則對(duì)其等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。置信度的判別公式如式（1）所示：

式中：uxi為各項(xiàng)綜合屬性的測(cè)定值；λ 為置信度，取值為0.6。

通過(guò)測(cè)算得出：通風(fēng)系統(tǒng)環(huán)境、通風(fēng)設(shè)備及設(shè)施、安全管理的置信判別值為2，對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定性級(jí)別為較穩(wěn)定；通風(fēng)系統(tǒng)的抗災(zāi)能力和職工情況的置信判別值為1，對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定性級(jí)別為穩(wěn)定[5]。

綜合分析，得出礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性置信判別值為2，對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定性級(jí)別為較穩(wěn)定。在評(píng)價(jià)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，雖然礦井穩(wěn)定性最終評(píng)價(jià)結(jié)果為良，還需根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中所存在的問(wèn)題作出如下改進(jìn)：

1）礦井的通風(fēng)阻力偏大，需要強(qiáng)化對(duì)礦山環(huán)境因素的管理，尤其是強(qiáng)化對(duì)巷道支護(hù)，降低氣流在巷道流動(dòng)時(shí)的阻力；及時(shí)對(duì)巷道內(nèi)的雜物進(jìn)行清理；對(duì)巷道局部斷面較小的位置進(jìn)行擴(kuò)巷處理。

2）礦井的有效風(fēng)量偏低，需要在工作面采用分區(qū)通風(fēng)方式，并建立獨(dú)立的回風(fēng)巷道，進(jìn)一步提升通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3）鑒于工作面通風(fēng)設(shè)施較多，在日常工作中應(yīng)定期對(duì)設(shè)施進(jìn)行維護(hù)，尤其針對(duì)風(fēng)門(mén)、風(fēng)橋以及擋風(fēng)墻等；對(duì)于已經(jīng)損壞的設(shè)施進(jìn)行及時(shí)修復(fù)并完善，避免出現(xiàn)漏風(fēng)的問(wèn)題，從而導(dǎo)致風(fēng)量減小。

3 結(jié)語(yǔ)

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是保證煤礦安全、高效生產(chǎn)的關(guān)鍵系統(tǒng)，在實(shí)際生產(chǎn)中隨著工作面的不斷推進(jìn)，綜采工作面所面臨的通風(fēng)問(wèn)題不斷變化。因此，需要對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本文結(jié)合實(shí)踐生產(chǎn)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，為后續(xù)通風(fēng)系統(tǒng)的改進(jìn)提供支撐。具體總結(jié)如下：

1）根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)情況，建立了以環(huán)境、設(shè)備及設(shè)施、安全管理、抗災(zāi)能力以及職工情況為主的指標(biāo)體系；

2）根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)對(duì)上述指標(biāo)體系的綜合因素進(jìn)行權(quán)重劃分，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出該礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等級(jí)為較穩(wěn)定。

3）根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提出了強(qiáng)化支護(hù)、管理、日常維護(hù)等改善措施。