矿井通风系统可靠性研究

2022-11-24

矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部份, 是矿井通风方式、通风方法和通风网络的总称, 是矿井预防主要灾害事故发生, 保证安全生产的最积极、最基本的措施。它的可靠性含义有二:一是使矿井生产得以正常进行;二是能够预防主要灾害事故的发生。通风系统的优劣, 在很大程度上决定着煤矿安全状况的好坏, 不仅影响矿井的生产、安全, 而且影响矿井经济效益的提高。通风系统不好, 还会给管理工作带来难以想象的困难。因此, 矿井通风历来为煤矿工作者所重视, 把它摆在煤矿安全工作的首位, 并且在矿井通风技术和管理方面做了大量的工作。取得了很大的成绩。但是, 在生产实践中, 因煤与瓦斯突出而引发的大型恶性事故仍时有发生, 通风系统针对突出灾害的预防能力也有待进一步提高和改善。而且, 相对于煤与瓦斯突出灾害, 通风系统的可靠性该如何进行分析、如何评价, 又如何提高, 却是一个未被认真研究的问题, 而这个问题如果解决得好将会对矿井安全状况产生较大影响。

1 通风系统可靠性分析

通风系统可靠性首先应该与该矿发生煤与瓦斯突出的频率有关, 与突出强度的大小, 也就是突出煤岩量或突出瓦斯量的大小有关, 这是该区域的原始瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯涌出量以及针对瓦斯突出问题所采取的措施等共同作用的结果。二是通风系统本身的结构问题, 包括回风是否畅通, 进、回风段阻力比例以及网络的复杂程度等。三是由于矿井通风网路属于人造系统, 要发挥系统的功能, 其管理的严密程度和采取针对性措施的效果也都直接影响着系统的可靠性。即是说通风网路如果欠缺合理, 则可以用极为严密的管理措施加以保证, 从而提高整体系统的可靠性。所以人的因素, 即煤矿的安全管理, 在事故中, 特别是伤亡事故中也有一定的影响作用, 故也要将其加入其中予以考虑。这三个方面是确定突出事故对矿井生产的影响程度的主要因素, 前两方面相比较, 再适当考虑人的因素, 得到的就是系统的防灾可靠性指标, 所以必须将它们综合起来考虑。

2 安全管理情况

煤矿安全管理的面很大, 包括对矿工的安全教育、监测预报系统、安全检查和发生事故时的救护能力等等。良好的安全素质教育, 能使矿工按规程进行操作, 能减少违章及引发的意外事故, 也使其具有一定的自救和他救能力;组织良好、训练有素的救护队, 在事故发生时能够及时有效地开展救护工作, 减小在事故中的伤亡损失。

在对煤矿的管理中, 领导是否执行安全第一方针, 机构是否健全、五项制度 (煤矿四项安全生产责任制、煤矿安全技术措施计划、安全办公会议制度、各级领导深入现场制度、隐患处理“三定”制度) 是否健全, 是矿井安全的首要前提。安全检查人员的素质, 特别是放炮员和瓦检员的素质, 在井下瓦斯事故中起着很重要的作用。是否有岗位责任制, 操作规程持证上岗, 是否有在井下睡觉漏检或填假报表的现象, 在很多情况下是造成事故的根本原因。

3 瓦斯突出情况

一个大的矿区, 不同水平、不同采区的不同采、掘面都有可能因地质构造、埋深、煤层瓦斯含量、原始瓦斯压力和应力分布情况等条件的不同, 而造成瓦斯突出的可能性即突出概率也不尽相同。一般情况下, 地质构造复杂、构造煤发育、埋深较大、原始瓦斯压力较高、有应力集中处发生突出的概率要高, 这是煤与瓦斯突出的规律。由于不允许在实地用突出实验得出所需的数据, 这就需要大量收集相邻地区及条件类似矿井的突出情况, 结合本区域的实际, 给出突出概率的期望值。当然, 这其中肯定会有一定的误差存在。

瓦斯突出强度的大小主要体现在突出煤量和突出瓦斯量的大小、煤层瓦斯含量和矿井的瓦斯涌出量的大小与煤的突出强度之间有着明显的关系。瓦斯含量高的矿井区域, 发生突出时的瓦斯涌出量肯定也较大, 这是勿庸置疑的。

瓦斯压力的大小也决定着突出强度的大小, 并且决定了突出对突出点附近的通风构筑物的破坏程度。但是同时, 影响突出强度的除了以上地质因素之处, 还有人为的控制因素, 包括针对易突的采面、掘面所采取的顺层抽放、网格预抽、煤层注水等防突和减突措施, 都能使涌出瓦斯量减小, 突出强度降低, 突出瓦斯压力下降从而突出的瓦斯能迅速从回风道排出, 使突出的影响能较快消除, 影响范围也大大减小, 能够尽快恢复正常生产。这就减弱了瓦斯突出对矿井通风系统的破坏程度和对整个矿井安全生产的影响程度。

4 通风系统适应能力

由采掘工作面、硐室、通风井巷、风机设备和通风设施构成的风流线路的总体称为矿井通风系统。通风系统的适应能力包括系统的布置、网络的结构、风阻分布情况以及人为采取的安全保障措施, 这是本项目研究的重点, 因为这里面人为可以控制和影响到的因素最多, 能够确定进行分析计算的条件、数据也最多。通风系统的适应能力是一个综合性的指标参数, 具体体现在以下几个方面。

4.1 通风系统的完整性

左矿井通风方式和通风方法既定之后, 通风系统的可靠性就是通风网终的形式对于风流的影响程度。而从总体的布置来说, 安全可靠性主要表现为各区通风的独立性。

根据《煤矿安全规程》规定, 每一矿井必须至少有两个能行人的通到地面的安全出口, 各出口间距离不得小于3 0 m, 严禁独眼井开采。井下每一水平到上一水平以及各个采区都必须至少有两个能行人的安全出口, 并同通至地面的安全出口相连接。未建成两个安全出口的水平和采区禁止生产。

回采工作面也必须至少有两个安全出口, 采掘工作面的进风流和回风流都不得经过采空区或冒落区。

井巷系统的完整性还包括矿井主风机装置的完整。根据《规程》规定, 每个矿井都必须采用机械通风;主风机必须安装在地面, 运转主风机必须配有同等能力的备用主风机和备用电机 (或仅有备用电动机) ;矿井不得采用局部风机代替主风机;装有主风机的出风井口, 应安装有防爆门;生产矿井的主风机必须安装有反风设备;主风机房内必须安装U型压差计、电流表、电压表和轴承温度计等仪表, 还必须有从地面信号电绩通至调度室的电话。

4.2 用风地点的并列性

用风地点的并列性是指各用风点均获得新鲜风流, 而不能彼此串联。即每一水平、每一采区, 都要布置单独的通风系统, 下水平 (或下阶段) 的回风风流和上水平 (或上阶段) 的进风风流必须严格分开, 即每一个采区的回风, 都要有单独的巷道 (比如上山) 把污风直接引到水平的总回风道中。各工作面的回风在进入回风道之前, 各采区的回风在进入回风水平之前都不能任意贯通, 避免回风系统串联和风流过早汇合。这样能保证使区段间、采区间相互影响源少到最低程度。

摘要：通风系统的优劣, 在很大程度上决定着煤矿安全状况的好坏, 笔者基于多年从事安全监察工作的经验, 在参考大量相关文献的基础上, 研究探讨了如何通风系统的可靠性, 笔者首先简要阐述了通风系统可靠性的基本概念, 而后从安全管理和瓦斯突出两方面分析了通风系统的可靠性指标, 最后研究探讨了通分系统的适应性, 相信本文对从事通风系统安全管理及监察的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：通风系统,安全,瓦斯