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。
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。
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)
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。
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。
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。