礦井通風(fēng)技術(shù)在煤礦安全中的應(yīng)用分析

尚衛(wèi)彬

摘 要：煤礦安全生產(chǎn)需要礦井通風(fēng)技術(shù)提供支持，但是在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)建設(shè)中，煤礦通風(fēng)參數(shù)設(shè)定難度高、火災(zāi)發(fā)生時礦井風(fēng)速控制方案科學(xué)性差，導(dǎo)致煤礦生產(chǎn)處子較大風(fēng)險中。因此，在煤礦安全生產(chǎn)工作中，需要積極融入智能化設(shè)備，成立專業(yè)礦井通風(fēng)隊(duì)伍，結(jié)合煤礦實(shí)際情況，選擇不同的通風(fēng)優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：礦井通風(fēng);通風(fēng)技術(shù);煤礦安全

中圖分類號：TD724 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）31-0067-03

Analysis on Application of Mine Ventilation Technology in Coal Mine Safety

SHANG Weibin

（Jizhong Energy Fengfeng Group Dashu Village Mine， Handan Hebei 056201）

Abstract： Coal mine safety production requires the support of mine ventilation technology. However， in the construction of coal mine ventilation system， it is difficult to set coal mine ventilation parameters， and the mine wind speed control plan is not scientific when a fire occurs， which always puts coal mine production at greater risk. Therefore， in the work of coal mine safety production， it is necessary to actively integrate intelligent equipment and set up a professional mine ventilation team to choose different ventilation optimization measures based on the actual situation of the coal mine.

Keywords： mine ventilation;ventilation technology;coal mine safety

在我國各種煤礦安全事故中，瓦斯事故占比達(dá)到了80%，而瓦斯聚集除了因?yàn)閿鄬訁^(qū)域瓦斯涌出之外，大部分源自通風(fēng)系統(tǒng)不合理或者通風(fēng)效率低下。煤塵爆炸是礦難的另一個主要因素，同樣與通風(fēng)系統(tǒng)有著緊密關(guān)聯(lián)。因此，為了提升煤礦安全，必須提高礦井通風(fēng)技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用水平。結(jié)合傳感技術(shù)、定位技術(shù)，可以對煤礦內(nèi)通風(fēng)情況展開動態(tài)監(jiān)測，讓礦總工程師能夠根據(jù)參考數(shù)據(jù)對通風(fēng)系統(tǒng)做出優(yōu)化調(diào)整[1]。

1 礦井通風(fēng)技術(shù)的重要性

1.1 有效降低礦難發(fā)生率

研究顯示，當(dāng)瓦斯在礦井空氣中含量超過16%且有650 ℃以上熱源時，單位體積內(nèi)氧氣含量超過12%，就會發(fā)生瓦斯爆炸。通過有效通風(fēng)，稀釋聚集的瓦斯?jié)舛?，將其濃度控制?6%以下，能有效保證礦井安全。當(dāng)煤塵聚集且達(dá)到300 g/m3且出現(xiàn)700 ℃熱源時，也有可能發(fā)生爆炸。而通過及時有效通風(fēng)，可以避免煤粉塵聚集，同樣可以達(dá)到消除爆炸隱患的目的。

1.2 有效保護(hù)礦工身體健康

煤礦職業(yè)病防治中最重視的疾病是矽肺病。該病成因是勞動者長期處在粉塵環(huán)境中，粉塵沉積于肺部形成纖維化、結(jié)節(jié)、腫塊等。研究證實(shí)：0.5 [μ]m的粉塵重力小，容易在空氣中飄浮，可以通過人的鼻腔直接進(jìn)入肺部，最終傷害肺泡組織導(dǎo)致炎癥的發(fā)生[2]?？赏ㄟ^通風(fēng)降低粉塵濃度的措施預(yù)防矽肺病，這也證明礦井通風(fēng)技術(shù)對礦工身體健康具有一定的保護(hù)作用。

1.3 有助于現(xiàn)場指揮煤炭開采作業(yè)

在現(xiàn)代信息技術(shù)下，將遙控、遙測、遙感等技術(shù)融入通風(fēng)設(shè)備中，可以沿著通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入地下采集各類參數(shù)，有利于指揮人員對現(xiàn)場開采工作展開調(diào)度。

2 煤礦安全中礦井通風(fēng)技術(shù)的常見問題

近年來，我國煤礦礦井通風(fēng)技術(shù)得到了長足發(fā)展，促進(jìn)了我國煤礦業(yè)的發(fā)展。但是，多年發(fā)展經(jīng)驗(yàn)證明，礦井通風(fēng)技術(shù)在煤礦安全應(yīng)用中總會面臨著以下問題。

2.1 煤礦通風(fēng)參數(shù)設(shè)定難度高

在礦井通風(fēng)技術(shù)實(shí)施中，煤礦通風(fēng)參數(shù)的獲取十分關(guān)鍵，包括井巷風(fēng)速、井巷風(fēng)壓等。在傳統(tǒng)監(jiān)測中，主要有皮托管壓差計(jì)法、精密數(shù)據(jù)氣壓計(jì)為主要監(jiān)測設(shè)備的基點(diǎn)法和同步法，且各有其優(yōu)劣勢。前者雖然監(jiān)測結(jié)果較為準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)處理相對簡單，但需要多點(diǎn)監(jiān)測及長期監(jiān)測才能保證數(shù)據(jù)結(jié)果最貼合實(shí)際，會增加監(jiān)測工作量;后者雖然因?yàn)槿谌肓擞?jì)算機(jī)技術(shù)，計(jì)算速度更快，數(shù)據(jù)處理更迅捷，但因?yàn)樵擃悆x器整機(jī)熱平衡時間有限，故而環(huán)境發(fā)生熱度突變時并不能立刻有所反應(yīng)，需要嚴(yán)密注意設(shè)備上的靜電保護(hù)膜是否完整，否則當(dāng)井下存在高濃度瓦斯時非常容易導(dǎo)致爆炸，更重要的是因?yàn)榫镲L(fēng)速的斷面風(fēng)速、湍流脈動并不一致，增加了該參數(shù)測定的難度。按照《礦井通風(fēng)安全技術(shù)一般規(guī)定》（以下簡稱《規(guī)定》），煤礦企業(yè)必須要有合理分布礦井通風(fēng)阻力的能力，保證礦井有效風(fēng)量率不得小于87%。礦井通風(fēng)系統(tǒng)需要每個月更新通風(fēng)系統(tǒng)圖，這就需要對風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)壓等參數(shù)進(jìn)行動態(tài)采集[3]。

2.2 火災(zāi)發(fā)生時礦井風(fēng)流控制方案科學(xué)性差

在火災(zāi)發(fā)生后，為了在短時間內(nèi)控制火勢，目前主要采用風(fēng)流短路、局部反風(fēng)和全礦反風(fēng)3種形式控制礦井風(fēng)流。但是，因?yàn)榈V井內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，尤其是通風(fēng)系統(tǒng)具有四通八達(dá)的特點(diǎn)，必須結(jié)合著火點(diǎn)、火勢等詳細(xì)信息來最終形成最科學(xué)的礦井風(fēng)流控制方案，否則很容易助長火勢，增加井下人員安全風(fēng)險，造成更大的損失。而一些煤礦在生產(chǎn)過程中疏于對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)整、記錄，平日里又疏于進(jìn)行礦井風(fēng)流控制演習(xí)，有關(guān)人員操作水平低，一旦發(fā)生火災(zāi)，無法在短時間內(nèi)控制火勢甚至于消滅火患，導(dǎo)致整個煤礦處于較高風(fēng)險中。

2.3 礦井通風(fēng)技術(shù)應(yīng)用監(jiān)督不足

《規(guī)定》要求煤礦每個月進(jìn)行一次通風(fēng)系統(tǒng)圖更新，通風(fēng)區(qū)長、通風(fēng)副總、總工程師、集團(tuán)公司通風(fēng)部形成了四級管理機(jī)制。但這個過程中若是任何一個主體出現(xiàn)問題，都會導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)帶病投產(chǎn)，給煤礦安全生產(chǎn)帶來威脅。其中，最主要的風(fēng)險在于審核者的技術(shù)素養(yǎng)、責(zé)任意識不一。通風(fēng)系統(tǒng)圖是由專業(yè)通風(fēng)技術(shù)員下井進(jìn)行認(rèn)真踏勘后按照規(guī)定比例畫出的，但因?yàn)槿狈ΡO(jiān)督機(jī)制，部分通風(fēng)技術(shù)員缺乏責(zé)任意識，并沒有按照規(guī)定下井，不能動態(tài)掌控井下通風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生的變化[4]。若是局部風(fēng)阻、風(fēng)壓、風(fēng)速有明顯變化，就會造成對應(yīng)區(qū)域瓦斯、煤粉塵不能有效擴(kuò)散。隨著二者濃度的不斷增加，當(dāng)出現(xiàn)超過600 ℃熱源后，會存在爆炸的風(fēng)險。另外，還存在通風(fēng)技術(shù)員不按照規(guī)定圖例繪圖、圖中標(biāo)注不規(guī)范等問題，如用風(fēng)點(diǎn)沒有標(biāo)注風(fēng)速、風(fēng)壓、風(fēng)量，通風(fēng)節(jié)點(diǎn)劃分不科學(xué)等，導(dǎo)致圖紙無法有效為通風(fēng)工作提供指導(dǎo)。除了繪圖之外，總工程師一年一次通風(fēng)巷道普查、每個季度通風(fēng)副總工程師的進(jìn)回風(fēng)巷道檢查也難以完全按照規(guī)定落實(shí)。失修率不得超過7%和嚴(yán)重失修率不得超過3%的要求往往僅停留在紙面上。

2.4 現(xiàn)有技術(shù)人員培訓(xùn)不嚴(yán)格

一些煤礦通風(fēng)技術(shù)人員得不到及時培訓(xùn)，存在技術(shù)手段老化、工作不積極等情況，而煤礦也沒有定期安排外出培訓(xùn)，不能使員工掌握先進(jìn)的通風(fēng)技術(shù)。通風(fēng)工、安全監(jiān)控系統(tǒng)維護(hù)人員同樣面臨缺乏培訓(xùn)這一問題，導(dǎo)致整個煤礦礦井通風(fēng)技術(shù)落后。

2.5 “一通三防”信息化不足

“一通三防”指的是通風(fēng)、防瓦斯、防火、防塵。其中，通風(fēng)是基礎(chǔ)，能夠在很大程度上降低瓦斯爆炸和粉塵爆炸的概率。但因?yàn)槊旱V管理較為復(fù)雜，人員多、環(huán)節(jié)多，必須要保證“一通三防”信息化管理，才能保證各個主體間互通有無，聯(lián)合作戰(zhàn)。然而，目前一些煤礦信息化管理相對不足，給“一通三防”工作帶來了不利影響[5]。

3 礦井通風(fēng)技術(shù)在煤礦安全中的應(yīng)用策略

3.1 積極實(shí)現(xiàn)通風(fēng)參數(shù)智能測定

前文所述的幾種傳統(tǒng)監(jiān)測風(fēng)速、風(fēng)壓的方法都存在一定的弊端，這種弊端源自井巷風(fēng)速、風(fēng)壓的多變性。所以，要想精確測量風(fēng)速、風(fēng)壓，煤礦通風(fēng)管理部門需要積極采用智能測試系統(tǒng)：①引入以風(fēng)速傳感器為主要元件的智能風(fēng)速測量儀，為了避免受到其他因素影響導(dǎo)致監(jiān)測失準(zhǔn)，還需要對此類設(shè)備進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì);②對單點(diǎn)時均風(fēng)速進(jìn)行測量，可以選擇湍流統(tǒng)計(jì)法;③積極對抗大渦干擾，將大渦干擾降到最低水平。通過以上3個步驟引入通風(fēng)參數(shù)智能測定系統(tǒng)，既能有效關(guān)注用風(fēng)點(diǎn)情況，又能實(shí)現(xiàn)高精度測風(fēng)。

目前，我國很多煤礦引入了智能測風(fēng)設(shè)備，但大部分風(fēng)速傳感器精度較低，難以全面準(zhǔn)確測量出井巷全斷面平均風(fēng)速。利用此設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)調(diào)整通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，會導(dǎo)致通風(fēng)工作存在一定的風(fēng)險。因此，建議使用該類設(shè)備的煤礦企業(yè)同時融入超聲波時差法對線段風(fēng)速進(jìn)行有效測量。該種方法在點(diǎn)測量時可以有效規(guī)避尺度效應(yīng)，保證點(diǎn)測量的精準(zhǔn)性。這樣的智能測風(fēng)方案對于《規(guī)定》中指出的每月更新通風(fēng)系統(tǒng)圖、保證通風(fēng)阻力合理分布以及保證礦井有效風(fēng)量率有著積極作用，對煤礦安全生產(chǎn)有著一定的保障作用。

3.2 提高火災(zāi)礦井風(fēng)流控制方案水平

為了有效選擇風(fēng)流短路、局部反風(fēng)、全礦反風(fēng)方案，保證對火災(zāi)的積極控制能力，需要通風(fēng)部門積極結(jié)合煤礦實(shí)際情況，包括井巷通風(fēng)系統(tǒng)情況、開采業(yè)務(wù)情況等，合理安排演習(xí)活動。結(jié)合智能測風(fēng)系統(tǒng)提供的各類數(shù)據(jù)、通風(fēng)系統(tǒng)圖，分析面對不同火災(zāi)時選擇哪一類處理方式更合適。一般而言，全礦反風(fēng)處理方式主要針對的是通風(fēng)井口、井底車場、中央石門等處發(fā)生的火災(zāi)，因?yàn)檫@些地方出現(xiàn)的火災(zāi)非常容易蔓延，并且會導(dǎo)致嚴(yán)重事故。局部反風(fēng)主要應(yīng)對的是采區(qū)內(nèi)部火災(zāi)，可以通過風(fēng)門啟閉來達(dá)成局部反風(fēng)。反風(fēng)操作風(fēng)險性較高，若是已經(jīng)決定反風(fēng)，必須要讓原進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)工作人員先撤離出來，同時要讓指揮人員、救護(hù)人員了解到即將采取反風(fēng)措施，使井下人員得知情況以便于做出正確的應(yīng)對[6]。

3.3 積極落實(shí)《規(guī)定》并加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督

煤礦通風(fēng)部門要在內(nèi)部積極落實(shí)學(xué)習(xí)《規(guī)定》，對其中關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵事宜做到心中有數(shù)。特別是通風(fēng)區(qū)長、通風(fēng)副總、通風(fēng)總工程師等必須清晰了解自身責(zé)任，簽訂安全生產(chǎn)責(zé)任書，以督促其發(fā)揮相應(yīng)的職能作用，避免瀆職。為了確?！兑?guī)定》落地，要提高考核力度，使安全生產(chǎn)意識深入人心。

通風(fēng)技術(shù)員作為技術(shù)負(fù)責(zé)人、通風(fēng)系統(tǒng)圖測繪負(fù)責(zé)人，必須處在全面緊密的監(jiān)督之下。通風(fēng)科科長等應(yīng)對其進(jìn)行監(jiān)督，嚴(yán)格要求其充分掌握煤礦井巷中的通風(fēng)環(huán)境，能夠按照規(guī)范測試風(fēng)點(diǎn)風(fēng)速、風(fēng)壓、風(fēng)阻，并能夠按照規(guī)范標(biāo)注相應(yīng)參數(shù)，保證通風(fēng)系統(tǒng)圖正規(guī)、清晰、可信。另外，通風(fēng)技術(shù)員、瓦斯檢查員要聯(lián)合對井巷中關(guān)鍵處的瓦斯、煤粉塵濃度進(jìn)行測試，對地下線路、器具摩擦起火、打鉆起火等情況進(jìn)行觀測，盡可能剪斷瓦斯、煤粉塵爆炸鏈條。智能測試系統(tǒng)維護(hù)人員要按照規(guī)定展開工作，保證智能設(shè)備的靈敏性。集團(tuán)公司必須加強(qiáng)安全排查，委派專人到煤礦實(shí)地踏勘，依照《規(guī)定》中提出的機(jī)巷、風(fēng)巷的斷面不能低于設(shè)計(jì)斷面70%、最小斷面不得低于3.5 m等具體數(shù)據(jù)來對相應(yīng)的工作展開檢查，并作出全面評價。根據(jù)結(jié)果落實(shí)責(zé)任，對嚴(yán)重違規(guī)者依照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理，嚴(yán)重的要追究其法律責(zé)任。

3.4 積極提升技術(shù)人員培訓(xùn)力度

以《規(guī)定》等國家及地方規(guī)定為主，積極落實(shí)學(xué)習(xí)規(guī)范性文件和標(biāo)準(zhǔn)性文件。在日常工作中，通過微信公眾號不斷強(qiáng)調(diào)安全生產(chǎn)的重要性，對通風(fēng)部門提出嚴(yán)格要求，對其進(jìn)行高頻次培訓(xùn)和學(xué)習(xí)。每周組織瓦斯檢查人員開會并學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)，保證瓦斯檢查員具有較高的思想水平，提高隊(duì)伍工作積極性。積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，并發(fā)動技術(shù)人員參與學(xué)習(xí)，主動將技術(shù)人員送往大型煤礦或者先進(jìn)單位學(xué)習(xí)通風(fēng)技術(shù)。

3.5 實(shí)現(xiàn)“一通三防”信息化

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下，有效將“一通三防”真正融合起來，有助于打破領(lǐng)域間屏障，實(shí)現(xiàn)各部門之間的有效合作。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的傳感器、定位器及智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同用風(fēng)點(diǎn)的不同通風(fēng)頻率，確保整個通風(fēng)網(wǎng)的高效率工作。這些技術(shù)的融入能夠明顯提升煤礦安全生產(chǎn)水平。

4 結(jié)語

煤礦安全工作中通風(fēng)工作是基礎(chǔ)，礦井通風(fēng)技術(shù)水平是影響煤礦安全工作的主要原因。為了提升礦井通風(fēng)技術(shù)水平，在積極學(xué)習(xí)《規(guī)定》等文件、加強(qiáng)火災(zāi)時礦井風(fēng)流控制演習(xí)之外，還需要加強(qiáng)智能通風(fēng)建設(shè)，做到用風(fēng)點(diǎn)風(fēng)速、風(fēng)量、風(fēng)壓動態(tài)性合理測試，并能夠定期更新數(shù)據(jù)，讓該數(shù)據(jù)成為通風(fēng)工作核心，讓通風(fēng)總工程師有所參考。最后，需要利用物聯(lián)網(wǎng)打通“一通三防”，實(shí)現(xiàn)信息共享，提高煤礦安全水平。

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