2023年《安全管理》之煤矿安全生产的基础矿井通风.docx

煤矿平安生产的根底——矿井通风 矿井通风是煤矿平安生产的根底，它不但具有向井下各用风地点输送新鲜风流，保障井下作业人员呼吸的重要功能，同时，还肩负着稀释、排除矿井瓦斯与粉尘以及作业区间的降温等重任。目前井工煤矿用通风方法排放的瓦斯约占全矿井瓦斯量的80%——90%，采煤工作面涌出的瓦斯量的70%——80%也是靠通风方法排除；同时，通风方法可排除装有抑尘装置采煤工作面粉尘量的20%——30%；排除深井采煤工作面热量的60%——70%。供给矿井的新鲜空气的质量约是矿井采煤量的5~18倍，由此可见矿井通风在煤矿生产过程中的地位，是矿井中不可缺少的重要环节。合理的通风是抑制煤炭自然和火灾开展的重要手段，但如果通风系统布置不合理或管理不当，将恰恰是导致瓦斯积聚和自然发火以及造成瓦斯、火灾事故进一步扩大的主要原因。因此提高矿井的通风技术与管理水平是保证矿井正常生产和平安状况的根本任务之一。 抚顺分院是从事矿山平安的大型科技企业，通风是其主导专业之一。对矿井的通风技术开展和科研工作非常重视，在矿井通风的根底理论、通风工艺改革、通风的测试仪表和装备方面均取得了较丰硕的科研成果。在矿井通风系统的改造方面做了大量的科研工作，提出了通风系统改造标准和方法，在我国首次将电子计算机应用到通风网络解算中，使极其繁琐和耗时的网络解算工作变得既简洁又准确。根据矿井通风的特点，研究和制定了新的供风标准和风量计算方法。通过实验证明研究，提出了矿井反风期间瓦斯涌出量、反风风量、反风风压以及封闭区风的变化关系，对旧规程（1992年版以前的）原定的反风率规定作了修改，编制了较完善平安可靠的反风条例，对矿井反风工作具有实际指导意义。 1矿井通风的根底研究 建院50年来，在分院老中青几代科研工作者的共同努力下，在矿井通风的技术研究方面进行了大量的研究，建立了矿井通风网络解算的数学模型，并在通风网络解算中首次引入电子计算机，使复杂网络解算的极其繁琐的数学运算变得便捷。同时，提出了火灾时期风流的非稳定流动状态下的风流温度、压力、速度、密度等参数的变化规律及其相互关系，建立了相应的微分方程，首次实现了火灾燃烧过程和非稳定过程的联合解算，从而可以掌握火灾时期风流非稳定过程的通风过程及其特性，为防灾救灾提供了科学依据。 早期的网络解算计算机程序采用ALGOL-60算法语言编写，随着计算机及其软件技术的开展，我院先后又研究出FORTRAN、BASIC、QUICKBASIC、TRUBOC等不同语言的程序版本，目前随着Windows操作系统风行全球和计算机可视化技术开展，又研制出用于Windows3.X、Windows Me、Windows98、Windows2022及WindowsXP等操作系统下运行的通风网络解算程序，在实现根本解算功能的根底上，增加了实用参数查询、单位换算等功能及可视化功能。 2矿井通风实用技术研究 2．1 矿井通风工艺及技术 2．1．1 通风系统优化及矿井主要通风机的经济运行 矿井通风系统是由通风动力及装置、通风井巷网络、风流监测与控制设施等组成。其根本任务是利用通风动力，以最经济的方式，向井下各用风地点提供足够、优质的新鲜空气，以保证井下作业人员的呼吸、平安和改善劳动环境的需要。此外，优良可靠的通风系统还能在井下发生灾变时，有效、及时地控制风流及风量，并配合其他措施，防止事故扩大。 通常，矿井通风系统在设计时往往是合理和可靠的，但在煤矿生产延伸、工作面搬迁、新采区的开拓接续工作后，由于通风系统的巷道联结方式和，风量调节设施的变化，加上井巷和通风设施的年久失修，通风系统往往就失去了原来的优良性能，甚至还隐藏着重大的隐患，为此，研制了一整套生产矿井通风技术改造的方法，并制定了矿井通风系统优化评价的指标。 随着集约化生产和矿井向深部开展，采区和采煤工作面的绝对瓦斯涌出量剧增，要求采区和采煤工作面的通风能力迅速增大。对采区的通风系统布置方式进行了改革，提出了3条上山的布置方式，采区内建立了专用回风道，有利于采区内采掘工作面的独立通风、提高采区的通风能力和风流的稳定性，为保证采区的局部反风和作业人员的平安脱险，提供了有利条件。在采煤工作面的通风布置方面，提出了U+L型方式（或称尾巷布置方式），改变了采区流场分布，有效地防止了采煤工作面上隅角瓦斯积聚，加强了采空区瓦斯的排放。为了防止尾巷瓦斯超限，又提出和采用了Y型的通风布置方式，可单独供风流直接稀释采空区涌出的瓦斯。此外还有W型和Z型等布置方式，均取得了较理想的通风效果，大大地改善了采煤工作面的通风条件，保证了平安回采。 矿井主要通风机是矿井通风的心脏，是矿井通风的主要动力。矿井主要通风机昼夜不停地运转，而且功率也大，因此耗电量很高。据统计，全国大中型煤矿主要通风机的平均耗电量占全矿总耗电量的20%。所以，合理地选择和使用主要通风机，实现主要通风机的经济运行，不仅关系到矿井的平安生产，而且对提高矿井的经济技术指标有着十分重大的意义。因此，主要通风机的经济运行也是通风工作的重点之一。 针对一些老、旧、杂风机的运行效率低、能耗大的现状，抚顺分院先后对阳泉三矿，开滦唐山矿、林西矿，沈阳彩屯矿以及龙口矿务局北皂煤矿，平顶山煤业集团十一矿，平庄煤业集团五家矿等20多个矿井的主要通风机运行情况作了较全面的调查与测试，找出了影响风机运行效率低的诸多原因。主要有：①运行的风机性能与矿井通风网络特性不匹配，使风机的运行工况大都处于非高效区；②主要通风机选型不合理，有的矿井设计的风量与风压偏大，致使主要通风机选型偏大、风机转速偏高、电机容量偏大，形成主要通风机处于“大马拉小车〞的运行状态，只能用闸门来控制工况，使风机长期处于低效率运行；③矿井通风系统布置不合理，在矿井开拓部署时，没有很好地考虑矿井的通风能力，有时形成单翼生产的局面，而造成矿井通风阻力的增大，增大了风机能耗；④风机的加工质量和维护管理条件差，造成风机叶轮的径向间隙大而不均匀、叶片和零件的锈蚀、前导器等残缺，使风机性能达不到原设计要求。 对全国煤矿的主要通风机运行情况作全面调查，在调研和改造实践的根底上，提出了一整套风机经济运行的方法，包括：①对老、旧风机进行多种方法的技术改造，如采取更换机芯和改造叶轮与叶片等方法，提高风机运行效率；②研制适用于我国煤矿低风压高效区宽的新型风机；③研究离心式风机的调速装置，包括可控硅调速、液力偶合器和变频调速等装置；④合理调整矿井通风系统，使生产到达均衡，使通风网络与风机性能合理匹配，充分发挥通风机能力；⑤加强通风机及其附属装置的维护管理，使其保护良好的运行状态，减少风硐、风机内部和扩散塔的阻力损失的风量漏损。提高了通风机运行的整体效率。 2．1．2 制定了矿井供风标准和风量计算方法 20世纪80年代前，我国一直沿用原苏联按矿井瓦斯等级确定吨煤供风标准的方法，但在应用过程中发现存在与矿井实际不符的问题。通过大量的现场调查和对通风目标的研究，提出了新的供风标准和计算方法。供风标准是以满足作业人员的呼吸、稀释和排除有害气体使其到达规定浓度以及创造良好劳动气候条件为目标的计算方法。新的计算方法是对采煤、掘进、硐室和其它用风地点分别按各种供风标准计算，并取其最大需要风量值，然后，由里向外计算各用风地点、采区和全矿的供风量。这种“实报实销〞的计算方法比较符合我国的实际情况，能满足矿井各用风地点的风量要求，通风比较经济可靠。该方法已被制定为煤炭行业标准——MT/T634-1996煤矿矿井风量计算方法。 2．1．3 可控循环风通风技术 矿井可控循环风技术是将采区回风流通过可控循环风机，经过净化除尘、消音、监控等方法，使回风巷道中的一局部乏风再导入采区重新使用，以解决该采区通风能力缺乏的技术措施。可循环局部的风量大小按需进行控制。该项技术在20世纪80年代属国内首创，填补了该项技术在国内的空白。通过在肥城局白庄煤矿7400和7600采区连续运行至采区结束，主要技术指标均到达了要求，其中循环风量为673m3/min,循环率为30.6%，7400采区风量由原来的1545 m3/min增加到2199 m3/min，7600采区的风量也增加了325 m3/min。这项技术的应用解决了该矿两个采区供风量缺乏和生产接替紧张的困难。为了保障可控循环风的平安使用，安装了可控循环风机、循环风道闭锁风门、CH4和CO监测装置等平安保障系统，保证了循环通风的平安运行。可控循环风在白庄矿的应用，取得了显著的经济效益。 该成果1993年12月通过原煤炭部组织的技术鉴定，技术水平为国内领先。 之后又在陕西省蒲白矿务局的马村和开滦矿务局的唐家庄矿，也先后进行了可控循环通风的试验应用，解决了其矿井通风能力缺乏的问题，取得了相当可观的经济效益。 2．1．4 矿井反风技术 20世纪80年代未，在原煤炭工业部的领导下，抚顺分院和其它大专院校对各种类型矿井进行了大量的反风试验，明确了全矿性反风、区域性反风和局部系统风流反向的应用条件；掌握了反风道反风、反转反风和利用备用风机的无地道反风等多种反风方法。在实验的根底上，收集了大量的资料，探索了矿井反风期间的瓦斯涌量、反风风量、反风风压以及封闭区内的变化关系，对旧规程（1992年版以前的）原定的反风率规定，作了理论和科学的分析，编制了较完善平安可靠的反风条例，并为新版的规程（1992年版）所采用，对更有效地进行矿井反风工作，具有实际指导意义。 2．1．5 深化均压通风技术，实现以风治火 均压通风技术就是使采区的主要漏风通道间的两端风压趋于相等，从而减少采空区的漏风，到达预防采空区自然发火的目的。我国于20世纪60年代开始在一些局矿运用这一项技术。根据采空区所处的位置及漏风情况，研究和运用了多种均压方法，如均压风门、均压风机、均压联通管等多种均压设施以及采取增加并联分支、角联风道等多种调节方法，均取得了较好的防灭火效果。以后，80年代进行了大面积推广，在均压的监测、漏风通道的检查以及均压自动控制等技术方面均有新的开展，使均压通风技术日趋完善和深化，形成了一种独立的、常规的防灭火工艺技术。 2．1．6 矿井火灾时期的风流控制技术 一些事故的发生，常常会破坏原有的正常通风系统，扰乱风流，使事故产生的有毒有害气体涉及到其它区域而造成事故灾区的扩大。因此，自上世纪80年代开始，对火灾时期的风流特性进行了研究，对火灾烟流有害气体的产物、火灾温度的分布、火风压的计算、火风压对通风网络的影响关系以及风流逆转和逆退的条件等问题开展了实验和理论研究，初步掌握了火灾烟流在进巷中的蔓延特征，编制了一些计算软件，并研制了火灾时期救灾辅助决策专家系统，为火灾时期进行抢险救灾、风流控制、减小灾情提供了较为科学的依据和手段。 通过对采空区火灾事故历史资料分析和处理经验的总结，提出了控制风流的一些原那么：根据上行和下行风流与火区位置的关系，控制火势和火风压保持原有通风系统和回风流的通畅，以防止瓦斯积聚和风流逆退的紊乱而引起事故的发生，可以进行周密计算分析，选取合理的风流控制措施。 2．1．7 矿井火灾时期计算机辅助救灾指挥系统 矿井的救灾工作是件非常复杂的工作，有成功的经验，也有失败的教训。因此为了在