礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性影響因素分析

張小剛

（神華寧夏煤業(yè)集團有限責(zé)任公司 清水營煤礦，寧夏 靈武 751400）

0 引言

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是由具有相互聯(lián)系、相互作用、相互影響的構(gòu)成因素：通風(fēng)方式、通風(fēng)方法、通風(fēng)網(wǎng)路、風(fēng)流監(jiān)測和調(diào)控設(shè)施所組成的，具有向礦井供給新鮮風(fēng)量，以沖淡排除井下的毒性、窒息性和爆炸性氣體和粉塵，保證井下風(fēng)流的質(zhì)量符合國家安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，營造良好的工作環(huán)境，防止各種傷害和爆炸事故的發(fā)生，保障井下人員身體健康和生命安全，保護國家資源和財產(chǎn)的一個多因素組成的動態(tài)的、統(tǒng)一的整體。而礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性就是滿足以上功能的可靠程度。

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性影響因素

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是受諸多因素影響的一個復(fù)雜、隨機、非穩(wěn)定的動態(tài)系統(tǒng)。礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性主要影響因素包括有：通風(fēng)方式及方法的合理性、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)動力、通風(fēng)構(gòu)筑物的狀況、自然風(fēng)壓、巷道的貫通與封閉、工作面的推進與轉(zhuǎn)移、采區(qū)接替、生產(chǎn)水平過渡、巷道中的行人、行車和堆積物等自然因素；還有通風(fēng)監(jiān)測系統(tǒng)的利用，通風(fēng)管理規(guī)章制度及人員的素質(zhì)等管理因素。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜關(guān)聯(lián)的屬性具體表現(xiàn)為系統(tǒng)的多環(huán)節(jié)性、時變性、可維修性以及系統(tǒng)各影響因素之間的強耦合性。因此，易產(chǎn)生大量影響煤礦井下正常通風(fēng)及安全生產(chǎn)的隨機故障或事故隱患。

因此要研究礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性，需要全面分析整個通風(fēng)系統(tǒng)的特點及影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性的諸多因素。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性主要自然影響因素

2.1 通風(fēng)方式

礦井進、回風(fēng)井的相對位置的布置方式即為礦井通風(fēng)方式。礦井通風(fēng)方式包括中央式、對角式、分區(qū)式、混合式 4種；礦井通風(fēng)方法有抽出式、壓入式、混合式。其抗災(zāi)能力各不相同。一般使風(fēng)流順向流動、折返性小的通風(fēng)方式比較優(yōu)越。通風(fēng)方式的選擇直接影響井下通風(fēng)線路的長短，關(guān)系到礦井通風(fēng)阻力的大??；通風(fēng)方法的選擇直接影響礦井通風(fēng)的漏風(fēng)率大小。因此，通風(fēng)方式和方法的選擇直接關(guān)系到礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性。

2.2 通風(fēng)動力

礦井的通風(fēng)動力包括機械動力和自然動力兩大類。

機械動力包括主扇風(fēng)機、輔助扇風(fēng)機和局扇風(fēng)機。然而主扇風(fēng)機對礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性的影響最大、最直接。主扇風(fēng)機分離心式和軸流式，它通過機械為礦井通風(fēng)提供動力，一般為負(fù)壓通風(fēng)。國內(nèi)外的研究結(jié)果和生產(chǎn)實踐表明，礦井通風(fēng)系統(tǒng)中主扇風(fēng)機設(shè)備有效度很高，其影響雖然重大，但一般發(fā)生故障的概率很低。

局扇風(fēng)機在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中往往用在掘進或局部調(diào)整風(fēng)量時滿足臨時需要；或井下通風(fēng)部分改動困難、采取其它方法不能滿足需要時，由于局扇風(fēng)機在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的某個分支上加上了一定的動力，從而明顯改變網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流的分布狀況，影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性。

自然動力源于自然風(fēng)壓。自然風(fēng)壓受地面四季氣溫的變化而變化，礦井在自然風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)是客觀存在的自然現(xiàn)象，其作用有時對礦井通風(fēng)有利，有時卻對礦井通風(fēng)不利。所以，僅依靠自然風(fēng)壓通風(fēng)的礦井，由于自然風(fēng)壓的改變可能使得井下風(fēng)流風(fēng)向改變，甚至風(fēng)流停滯，致使供風(fēng)量不穩(wěn)定，不能滿足礦井安全生產(chǎn)的需要。

2.3 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)

空氣在進行生產(chǎn)或通風(fēng)及其它特殊用途而掘出的井巷中流動，滿足生產(chǎn)和安全的需要?？諝饬鬟^的井巷與通風(fēng)構(gòu)筑物就組成了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。

通風(fēng)巷道按其位置在網(wǎng)絡(luò)中的相互關(guān)系可分為并聯(lián)巷道、串聯(lián)巷道和角聯(lián)巷道。

當(dāng)前，對礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究主要以角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為重點，而且主要是有關(guān)風(fēng)流方向的問題。研究的方法主要是推導(dǎo)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流不穩(wěn)定的那些風(fēng)路的風(fēng)向判別式。波蘭學(xué)者A·弗雷茨通過研究發(fā)現(xiàn)：風(fēng)網(wǎng)分支的角聯(lián)性取決于風(fēng)機的位置，分支的角聯(lián)是相對的。他提出了一種對網(wǎng)絡(luò)進行拓樸變換用圖表查找確定有分支角聯(lián)性的方法，并可用計算機幫助實現(xiàn)其功能，但對于非平面通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)判斷分支的角聯(lián)性就相當(dāng)困難了。

礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)屬于大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，對于這樣一個具有上百條分支的大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，存在許多角聯(lián)分支。如何確定出這些角聯(lián)分支本身就是一件比較困難的事。在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，對于風(fēng)流的穩(wěn)定性，人們通過研究發(fā)現(xiàn)：不僅風(fēng)網(wǎng)中的角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)存在著風(fēng)流穩(wěn)定性問題，而且其它風(fēng)路中也不同程度地存在著風(fēng)流穩(wěn)定性問題，而對生產(chǎn)礦井井下用風(fēng)點的風(fēng)流穩(wěn)定性問題是起實際指導(dǎo)性作用的。

可見，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流流動方向及風(fēng)量大小持續(xù)穩(wěn)定地滿足用風(fēng)地點的需要對于礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性起著決定性作用。

2.4 通風(fēng)設(shè)施

礦井通風(fēng)設(shè)施是指設(shè)置在通風(fēng)巷道中用于控制風(fēng)流方向和大小的通風(fēng)構(gòu)筑物，包括永久性和臨時性風(fēng)門、風(fēng)窗、風(fēng)橋、風(fēng)墻。通風(fēng)設(shè)施的質(zhì)量與布置的合理性，直接關(guān)系到礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性。

通風(fēng)構(gòu)筑物按其作用不同可分為以下三類：

（1）用于隔斷風(fēng)流的構(gòu)筑物。如井口密閉門、風(fēng)門、風(fēng)墻等。對于這類構(gòu)筑物，要求結(jié)構(gòu)嚴(yán)密、堅固、漏風(fēng)少；

（2）用于通過風(fēng)流的構(gòu)筑物。如扇風(fēng)機風(fēng)硐、反風(fēng)設(shè)施、風(fēng)橋等，要求其風(fēng)阻小，漏風(fēng)少；

（3）調(diào)節(jié)風(fēng)窗，用于調(diào)節(jié)和控制通過的風(fēng)量

構(gòu)筑物設(shè)施的可靠性程度，對風(fēng)流的穩(wěn)定性有很大的影響，如風(fēng)簾，在有些礦井，風(fēng)簾已經(jīng)破爛不堪，根本也起不到任何作用。根據(jù)現(xiàn)場測風(fēng)的經(jīng)驗，像風(fēng)簾和風(fēng)門這類構(gòu)筑物，由于會呈現(xiàn)雙重狀態(tài)，自然會引起風(fēng)流的波動，影響到風(fēng)流的穩(wěn)定性，甚至造成風(fēng)流靜止，甚至反向。

3 礦井通風(fēng)安全管理因素

礦井通風(fēng)安全管理是礦井生產(chǎn)過程中重要的管理內(nèi)容之一。由于通風(fēng)管理不善，不能適應(yīng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的動態(tài)、隨機等特性的要求，重特大災(zāi)害事故時有發(fā)生?？梢?，礦井通風(fēng)安全管理直接影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性。要做到礦井通風(fēng)安全管理的可靠要做好以下幾方面工作。

3.1 建立健全礦井通風(fēng)管理組織機構(gòu)

管理機構(gòu)的組成和規(guī)模要視礦井井型和災(zāi)害類型及其危害嚴(yán)重程度而定。礦井通風(fēng)安全管理機構(gòu)的設(shè)置一般采用直線職能制。

體系管理原則遵照層次管理、統(tǒng)一指揮、責(zé)權(quán)統(tǒng)一、分工與協(xié)作相統(tǒng)一、動態(tài)組織五項原則。

及時提高管理者的素質(zhì)，提高通風(fēng)安全管理水平。

3.2 礦井通風(fēng)管理制度

礦井通風(fēng)管理制度是長期經(jīng)驗和事故教訓(xùn)的總結(jié)，它具有較強的科學(xué)性、強制性、規(guī)范性和穩(wěn)定性。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)定加強通風(fēng)管理，應(yīng)建立嚴(yán)格的通風(fēng)安全檢查制度；礦井發(fā)展規(guī)劃與建立會審制度；通風(fēng)、防塵儀表、設(shè)備管理制度；通風(fēng)防塵獎懲制度；礦井通風(fēng)調(diào)度制度；事故分析制度。

3.3 建立礦井通風(fēng)系統(tǒng)的計算機安全管理體系

建立通風(fēng)安全數(shù)據(jù)庫、計算機輔助決策、的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)。加強礦井通風(fēng)信息管理可靠性。

3.4 礦井通風(fēng)事故隱患管理

礦井通風(fēng)造成的各類事故是因隱患而發(fā)展形成的，所以通風(fēng)管理首先應(yīng)該搞好隱患管理。首先，要建立礦井通風(fēng)事故隱患信息管理系統(tǒng)；其次，做好通風(fēng)事故隱患檢查。全面、可靠地完成日常隱患排查，提出礦井災(zāi)害的防治措施，將事故消滅在萌芽狀態(tài)，杜絕事故的發(fā)生，實現(xiàn)礦井的安全生產(chǎn)。

4 結(jié)束語

總之，礦井通風(fēng)安全管理對于提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性，消除事故隱患，降低事故發(fā)生有極為重要的作用。

[1]譚允禎.礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理技術(shù)理論[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1998.

[2]陳開巖，王省身.礦井通風(fēng)安全理論與技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.