當前,我國煤礦礦井事故類型多種多樣,但其內部總有一定的發(fā)展規(guī)律可循。事故統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),但凡能造成重特大事故,一般都與通風系統(tǒng)的有關,或者是通風系統(tǒng)不合理,或者是通風系統(tǒng)本身就沒有完整地形成,導致包括瓦斯爆炸、煤塵爆炸重特大事故。
因此,一套合理的通風系統(tǒng)對于保證煤礦礦井安全生產(chǎn)極為重要。
1、合理礦井通風系統(tǒng)的特點
合理的礦井通風系統(tǒng)是利用通風動力,以最經(jīng)濟的方式,向井下各用風地點提供足量的新鮮空氣,提供適宜的溫度、濕度,保持良好的氣候條件,以保證井下作業(yè)人員的生命安全和改善勞動環(huán)境的需要,采取符合實際的礦井通風方式、礦井通風方法和礦井通風網(wǎng)絡。并且要求在發(fā)生災害時,能及時而有效地控制風向及風量,并配合其它措施,將事故控制在一定范圍內,防止災害的進一步擴大。
只有能順利完成以上任務的礦井通風系統(tǒng)才能算作是合理的,而體現(xiàn)在宏觀上,合理的礦井通風系統(tǒng)必須具備以下幾個特點:
(1)通風系統(tǒng)簡單實用;
(2)通風設施安全可靠;
(3)保證穩(wěn)定的風流導向;
(4)礦井通風阻力﹙包括摩擦阻力和局部阻力﹚最小,且分布合理;
(5)具備抗災能力強。
2、構建合理通風系統(tǒng)應遵循的基本原則
2.1整體性 礦井生產(chǎn)系統(tǒng)是一個緊密結合有機的整體,通風系統(tǒng)僅僅是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的一個子系統(tǒng),因此在擬定和分析通風系統(tǒng)時,必須與其他系統(tǒng)同時考慮。因而,在進行礦井通風系統(tǒng)設計時就要實地考察礦井的實際情況,全面分析影響礦井生產(chǎn)與安全的各項因素并結合地質和開采條件來擬定出一套合理的礦井通風系統(tǒng);而采掘巷道在布置時也必須考慮到對礦井通風系統(tǒng)的影響,以保證各子系統(tǒng)之間相互協(xié)調有序地運行。
同時,礦井通風系統(tǒng)本身又是由進回風井筒、通風機和其附屬裝置、通風網(wǎng)路以及通風設施等多個要素組成,這些要素之間也相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴、相互影響。因此,在分析和設計通風系統(tǒng)時,不能夠單從某一要素考慮,必須從通風系統(tǒng)整體考慮;在對生產(chǎn)礦井的通風系統(tǒng)進行技術設計和改造時,不僅要考慮到新系統(tǒng)的先進性、科學性、可靠性、合理性和適應性,而且還要考慮礦井整體的物理條件。
2.2適應性 適應性就是指通風系統(tǒng)的設計構思、布置安裝、調試使用要和當時礦井的具體實際情況相適應,根據(jù)具體情況,適時地調整通風系統(tǒng),其最本質的原因是礦井的動態(tài)變化性。
首先,礦井生產(chǎn)由若干個時間周期組成,建井期、投產(chǎn)初期、正常生產(chǎn)期、擴大生產(chǎn)及礦井收縮期、不同生產(chǎn)過程的地質構造、工作面推進速度等等因素對通風系統(tǒng)的具體要求是不同的。因此,適應實際情況就需要對通風系統(tǒng)進行相對應的適應性不斷改造。
其次,特別是生產(chǎn)時期,隨著生產(chǎn)系統(tǒng)的進展和地質條件的變化,或者生產(chǎn)區(qū)域的轉移、地質構造的變化,必須及時對礦井通風系統(tǒng)加以調整,使其適應當前的生產(chǎn)系統(tǒng),消除事故隱患,保證礦井正常的安全生產(chǎn)。
最后,礦井本身的情況也在不停地發(fā)生著改變,如地震、水侵、垮落、爆炸等會使通風系統(tǒng)的各項參數(shù)發(fā)生較大的改變,此時需要針對所發(fā)生的具體情況,采取措施、確定參數(shù)保證正常通風系統(tǒng),并隨之調整為合理礦井通風系統(tǒng)。
2.3抗災性 盡管我們采取了各種措施來消除事故隱患,避免事故的發(fā)生。但事實上,事故的發(fā)生防不勝防,隱患的出現(xiàn)更是難以杜絕。因此,我們在進行通風系統(tǒng)設計時,不僅僅要考慮現(xiàn)行生產(chǎn)系統(tǒng)的需要,還應該針對將來可能發(fā)生的事故或隱患預先采取措施,制定應急預案,假象一旦真的發(fā)生事故,就可以利用預先設立的通風系統(tǒng)將災害控制在一定的區(qū)域內,減少或阻止災害擴大,切斷由隱患向事故轉變的事故鏈,避免事故發(fā)生。減小或避免風流逆流,減少或避免事故發(fā)生,從通風系統(tǒng)上提高抗災能力。
3、構建合理的礦井通風系統(tǒng)
3.1礦井設計施工階段
3.1.1礦井通風方式的選擇
一般來說,有煤與瓦斯突出危險的礦井、高瓦斯礦井、煤層易自燃的礦井及有熱害的礦井,宜采用對角式或分區(qū)對角式通風;當井田面積較大時,初期可采用中央式通風,逐步過渡為對角式、分區(qū)對角式或混合式。
為了提高礦井的抗災能力,有時也可以考慮多井口進風,多井口回風的混合式通風系統(tǒng),在功能劃分上,可以將一部分系統(tǒng)設為常規(guī)通風,另一部分系統(tǒng)設為事故通風。 混合式通風方式是根據(jù)井田實際情況布局的通風方式,是最好的通風方式。
3.1.2礦井通風方法的選擇 對于瓦斯礦井我國一般選用抽出式通風方法,抽出式通風方法具有瓦斯涌出量大,通風費用高的再大缺點,壓入式通風方法則相反,壓入式通風方法抗災能力比抽出式通風方法強,應當采用壓入式通風方法。 聯(lián)合式(混合式)通風方法需要高度的管理、技術水平,盡量不采用。
3.1.3采區(qū)通風系統(tǒng)的布置 采區(qū)通風系統(tǒng)是礦井通風系統(tǒng)的最重要組成部分,其結構決定著礦井通風系統(tǒng)中的最重要的參數(shù)和指標。搞好采區(qū)通風是保證礦井安全生產(chǎn)的基礎。采區(qū)通風系統(tǒng)主要做到漏風小(內部漏風)、風流穩(wěn)定性。
3.1.4建立合理的通風網(wǎng)絡結構 合理的通風網(wǎng)絡結構應當簡單,網(wǎng)孔數(shù)目少,風阻小,避免在采區(qū)或兩個工作面之間出現(xiàn)角聯(lián)網(wǎng)絡,保證風流的穩(wěn)定性,達到安全通風的目的。
3.2礦井生產(chǎn)階段 礦井生產(chǎn)階段作到以下要求:
(1)對生產(chǎn)系統(tǒng)嚴格規(guī)范,當出現(xiàn)通風系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝以及礦井改、擴建等影響到礦井通風能力的變化時,都要進行礦井通風能力核定,堅決避免出現(xiàn)超通風能力生產(chǎn)的現(xiàn)象。
(2)加強對礦井通風設施的管理,提高密閉、風門、擋風墻等設施質量,減少漏風,保證礦井通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性,同時,通風構筑物和風量調節(jié)設施應該最少,以便于管理。
(3)加強局部通風管理,局部通風機對于保證采掘工作面的正常安全生產(chǎn)起著至關重要的作用,應該采取各種措施,盡量減少或避免局部通風機停電、停風現(xiàn)象的出現(xiàn),對于局部通風機必須實行“三專兩閉鎖”。
(4)盡量避免巷道的突擴、突縮或急轉彎等非直巷道布置,定期對回風巷進行清理維護,防止冒落的頂板阻塞巷道,保證其有合理的通風斷面,減小通風阻力,從而保證風流順暢。
(5)定期對通風系統(tǒng)進行優(yōu)化,進行通風阻力進行測定,及時掌握礦井的通風阻力分布情況,采取科學合理的風量調節(jié)措施,保證用風地點的供風正常。
(6)在各巷道以及工作面布置各種參數(shù)(如瓦斯?jié)舛?、CO 含量、風速等)的檢測系統(tǒng),以便實時對井下情況進行監(jiān)測監(jiān)控,及時掌握相關的信息,從而采取處理措施。
(7)對礦井通風系統(tǒng)進行可靠性評價,進而提高礦井通風系統(tǒng)的安全性、可靠性,增強對事故的防范和抵御能力。
3.3礦井事故應急階段 一套礦井通風系統(tǒng)無論多么合理,多么有效,也不可能達到一勞永逸的效果,礦井通風系統(tǒng)的適應能力和抗災能力畢竟是有限的,它隨生產(chǎn)和時間的變化而不斷地發(fā)生著改變,因此,我們在對通風系統(tǒng)的設計和日常管理中必須留有一定的“彈性空間”。在井下發(fā)生事故的情況下,必須有一套完善的救災系統(tǒng),這可能需要對礦井通風系統(tǒng)進行相應的改變,以適應救災的需要。 礦井的主要通風機必須具備反風的功能,并且反風在10min內完成,反風后的風量不得小于反風前的40%,如果利用通風控制設施反風,必須保證這些設施的可靠性。 另外,必須對通風人員安全技術培訓提高技術素質。
4、通風系統(tǒng)發(fā)展前景展望 由于礦井通風系統(tǒng)自身的復雜性,僅僅依靠人工憑借經(jīng)驗的手段來進行日常管理和事故救災決策,實施起來難度非常大,而且可靠性不高,極易出錯。因此,借助于現(xiàn)代化的信息管理技術,以計算機作為輔助手段來對礦井通風系統(tǒng)進行管理已是大勢所趨。
使用計算機可以對井巷網(wǎng)絡進行模擬,通過對巷道的斷面、風速等參數(shù)進行賦值,可以實現(xiàn)通風系統(tǒng)的數(shù)字化、科學化和現(xiàn)代化,然后通過預先編制的程序對其進行處理、計算,輸出正確的結果,從而,為工程技術人員提供必要的參考,以輔助決策。 新型礦井通風系統(tǒng)軟件除了必須實現(xiàn)諸如災害事故模擬分析、選擇最佳避災路線以及推薦災變情況下的控風方案等一些基本的功能外,還應該具備以下特點:
(1)可視化。通風系統(tǒng)的參數(shù)以及計算結果最好能以圖、文、聲等多媒體技術手段,十分直觀地展現(xiàn)出來,這對簡化工作人員的工作量以及在救災時能夠快速地做出決策非常有利。
(2)實現(xiàn)動態(tài)模擬。由于礦井氣候、巷道布局等時刻在發(fā)生著變化,新型軟件必須能夠適應這種動態(tài)性,時刻保持與礦井的真實情況相符合,這樣得出的結果才真實、可靠。
(3)具有預測性。新開發(fā)的通風系統(tǒng)軟件必須能根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù),準確地對之后的通風情況進行預測,以便幫助技術人員及早做出決策,并制定相關措施。
5、結語 礦井通風系統(tǒng)的好壞不僅關系到煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益,合理的通風系統(tǒng)直接決定著礦井抗災能力的大小。
合理的通風系統(tǒng)應具有通風系統(tǒng)簡單,阻力分布合理等特點,無論在礦井設計階段還是在生產(chǎn)階段,必須盡量保證通風系統(tǒng)的合理性,從而達到煤礦安全生產(chǎn)的目的。
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