煤矿通风系统安全及优化探析

煤矿通风系统安全及优化探析

孟建,赵华

新汶矿业集团有限责任公司翟镇煤矿

【摘要】随着经济发展，煤矿产业获得了巨大发展，在煤矿经营过程中，安全问题是煤矿企业研究的重点话题。在煤矿生产过程中，通风系统的运行直接影响着煤矿生产质量和安全。因此，优化煤矿通风系统是提高煤矿生产安全性的重要途径。本文将对煤矿通风系统安全及优化进行分析。

【关键词】煤矿;通风系统;安全;优化方案

煤矿通风系统是由动力控制、管理设施以及通风线路网等构成，其功能是保证煤矿生产顺利进行，为工作人员提供安全的工作环境。设置通风系统，能够赶出矿井下的粉尘和有害物质，保证工作人员人身安全。

1. 煤矿通风系统优化理论

煤矿通风系统优化主要是指改善矿井作业环境的方法与措施，找出通风系统中潜藏的问题和安全隐患，及时制定措施进行改进，从而找出最佳方法优化井下作业环境。下面主要讲述一些与煤矿通风系统优化相关的理论。

第一，选择有效的通风系统方法。站在煤矿通风系统工作方式的角度上，通风系统方法包括抽压混合式通风系统、抽出式的通风系统和压入式的通风系统等。在选择通风系统方法时，需要考虑矿井的深浅程度、矿井下开采能源是否能自燃、矿井周边是否有火区等因素。一般情况下，压入式通风系统适用于开采能源能自燃、矿井较浅且火区现象严重的矿井。抽压混合式的通风系统的管理难度比较大，设备种类众多，所以一般不采用该种通风方法。

第二，合理分配煤矿通风系统的通风量。安装矿井通风系统，通过通风稀释或者清除矿井能源开采过程中产生的有害物质，为工作人员创造一个干净健康的工作环境。要想合理分配煤矿通风系统的通风量，在安装通风设备之前，应该深入矿井勘察，收集、整理和分析数据信息，将各矿井点的通风量控制在合理范围内，从而降低意外事故的发生率。在能源开采的过程中，需要增加开采深度，扩大开采范围，所以，矿井点的通风量需求也发生了变化。因此，需要及时更换主要通风设备，确保工作人员的人身安全。

第三，降低矿井通风阻力。影响矿井通风效率的因素较多，如设备提供风量大小、通风井光滑程度、通风井长度以及通信线路网布局等。因此，在安装通风系统时，需要仔细分析这些因素，核对相关数据资料，分析各因素对通风系统的阻力大小，不断优化通风系统方案，从而不断提高通风系统的有效性和合理性。

第四，合理设置矿井通风设施。矿井通风设施对矿井通风效果有着直接影响。矿井通风设施包括风桥、风窗以及风门等。在设置矿井通风设施时，需要合理分配各矿井点的风流，尽可能减少矿井通风设施，对通风设施进行严格控制，从而得到最佳通风目的。同时，需要仔细检查通风设施质量是否合格，通风设施数量是否易控制和管理，通风设施安装位置是否合理等，这些因素对矿井通风系统的稳定性与安全性有着重要影响。如果没有做好这些工作，则可能导致出现有害物质泄漏的现象，从而危害工作人员的人身安全。

2.煤矿通风系统的稳定性和安全性分析

第一，煤矿通风系统的稳定性分析。在管理煤矿通风系统的过程中，需要确保各矿井点处于稳定状态，如果煤矿通风系统的风阻出现变化，则需要保证通风系统送往各工作区域的风的质量和数量达到规定要求。在通风系统中，风流的稳定性具体表现在风流方向变化以及通风系统分支风量变化上。如果通风系统的风阻发生变化，普通风支影响着风量大小，而角联分支则影响风流方向。煤矿通风系统非常复杂，其是由矿井下各通风巷道构成的。我国大部分煤矿开采环境都非常恶劣，不同地区地质环境不同，有的地区甚至瓦斯涌出量大，导致矿井下通风结构复杂，通风系统变化较大。比如，大型的煤矿通风系统一般具备上千个网络节点，分支达到数千条，矿井巷道最长达到200公里，角联分支所占比重达到45%，矿井通风设备有时数十个，用风作业区域有上百个，由此可知，提高煤矿通风系统的稳定性具有重要的现实意义。

第二，煤矿通风系统的安全性分析。在煤矿通风系统运行过程中，需要保证各工作参数处于稳定状态。矿井下通风网络风量是判断煤矿通风系统工作能力的关键因素，风量的分配对矿井中空气的清洁度以及风量的大小有着直接影响。为了提高煤矿通风系统的安全性，需要从以下方面努力：首先，在使用通风系统时，不能为了节约资金，而无法在第一时间向煤矿开采区输送新鲜充足的空气;其次，保证煤矿开采区具备良好的气候条件;再次，尽量将各种有害气体和粉尘量降低到最低程度;最后，当发生安全事故时，应该有效控制风量和风流方向。同时，煤矿开采活动是持续进行的，矿井下通风到出现老化，从而影响通风系统的安全运行。在通风系统运行过程中，通风设施经常会出故障，从而改变了通风参数，导致通风系统无法正常运行。由此可知，通风系统是动态的、变化的系统，具有随机性特征，随着煤矿生产的变化，通风网络也随之变化，这种变化直接影响着通风系统的工作参数。

3.煤矿通风系统优化设计

第一，传统通风系统结构。传统的通风系统一般都是通风机―立式主风机―检修风门结构，如下图所示：在一般情况下，检修风门是打开状态，如果1号风道中1号通风机和2号通风机处于运行状态，1号通风道中立式主风门是开启状态，要进行倒机，必须开启2号通风机，关闭1号通风机。由此可知，在倒机时，会有一段停风时间，在1号通风机关闭的情况下，如果2号通风机出现故障无法正常运行，那么矿机下则会集聚大量瓦斯，从而发生瓦斯爆炸事件。

第二，优化方案。该方案有效地解决了在通风机倒机时，短时间停风而引起的瓦斯爆炸事故。在风道上增设百叶窗式的平式，在倒机时，各矿井点的风量保持不变，从而避免出现瓦斯集聚现象。如下图所示：采取优化方案之后，将PLC自动控制系统与通风系统结合起来。此时立式检修风门是打开状态，如果1号风道中的1号和2号通风机处于正常运行状态，1号风道的主风门是打开状态，平式对空风门处于关闭状态。把平式对空风门以及立式主风门的开关信号输入到PLC中，再将通风机交流器的辅助点信号输入到PLC中。通风系统倒机过程如下：PLC检测到1号风道中的通风机处于运行状态、开启全部立式主风门、关闭全部平式对空风门，2号风道的通风机是关闭状态、关闭全部平式对空风门与立式主风门→2号风道的平式对空风门是打开状态→2号风道通风机是打开状态→2号风道的立式主风门和1号风道的平式对空风门处于开启状态→关闭1号风道的立式主风门与2号风道的平式对空风门→关闭1号风道的通风机→关闭1号风道的平式对空风门，顺利完成通风系统倒机。在倒机过程中，主要是由PLC进行自动控制，从而极大地提高了通风系统运行的安全性和稳定性。