对矿井通风问题的思考

近些年来，煤矿瓦斯爆炸事故时有发生，轻则伤亡几人，重则伤亡几十人、上百人，一些统计数据表明，瓦斯灾害事故是煤矿企业中经济损失、死亡比例的重大事故之一，也是造成社会影响的重特大事故，给国家财产和人
民的生命安全造成了的损失。通过对许多事故的调查分析，发现绝大多数瓦斯爆炸的原因都涉及到矿井通风的问题，大多因为通风系统不合理，或者通风设施不全、风量不足等原因导致瓦斯过多积聚，达到爆炸限而爆炸。煤矿工业是我国的基础工业，矿井通风技术也经过了许多年的发展，为什么总是在通风方面存在这样或那样的问题而导致瓦斯爆炸呢?笔者想就如下几个方面的问题谈谈自己的一点看法。
1风机选择
矿井的通风问题是煤矿安全的核心问题之一。矿井通风是煤矿生产中治理瓦斯、火灾、粉尘灾害的常用有效手段，如果通风不良可直接导致瓦斯爆炸、火灾等事故。矿井通风的动力源可以分为自然通风和机械通风，但自然通风的风压一般都比较小，而且不稳定，所以《煤矿安全规程》规定每一个矿井都必须采用机械通风。对于机械通风来说，风机是整个矿井通风系统的动力源，它的选择正确与否非常关键。风机主要的两个参数是风量和风压，在进行风机选择的时候，设计师们往往根据计算所得的风量和风压乘以一个安全系数后来选择风机。由于风机生产厂家众多，产品质量也参差不齐，一些风机根本不能提供铭牌上标定的风量和风压。而一些煤矿企业可能从经济上考虑，尽可能选择价格低廉的风机，这样可能导致风机的品质得不到保证，从而在实际应用中会风量不足而引起瓦斯爆炸。
对于风机的选择，首先一定要严格按照《煤矿安全规程》的有关规定合理准确地计算所需的风量和风压；其次应选择质量和信誉可靠的风机生产厂商的产品，好在购买前对风机做一个性能测试；一方面要注意选择性能好、耗能少、叶片调节范围大，高效区宽，调节方便的风机；另一方面要考虑到矿井的远景规划，矿井是否需要挖潜改造和延深扩建，所选风机能否满足矿井改造或扩建后的需要。后根据矿井的具体情况全面分析，通过技术、经济、安全各方面比较确定，使风机性能与矿井通风阻力状况相匹配，使风机的工况点处于高效率区。
2系统设计
风流由人风井口进入矿井后，经过井下各用风场所，然后进入回风井，由回风井排出矿井，风流所经过的整个路线为矿井通风系统。其任务是利用通风动力，以经济的方式，向井下各用风地点提供质优量足的新鲜空气，以保证井下作业人员的生存、安全和改善劳动环境的需要；在发生灾害时，能有效、及时地控制风向及风量，并配合其它措施，防止灾害的扩大。
但是当前矿井通风系统中存在下述问题：
(1)通风系统不合理。
(2)恶性调节。很多系统采用增阻调节方式，容易导致矿井总进风量减少，需要增加风量的采区风量增加不上去，为此把调节风窗的面积任意缩小，几乎把巷道堵塞，造成恶性调节。
(3)回风段局部阻力大。在系统设计中可能忽视了局部阻力的影响，因而在实际运行中对产生局部阻力的地点(断面突然扩大或缩小、巷道转弯、分岔、冒顶、倒棚、片帮，通风设施拆除不彻底和煤、泥堵塞等)没有采取必要的措施，致使局部阻力增大。
(4)通风设施设置不合理，质量差。应该构筑密闭的地方不构筑，而用风门代替，使风门数量增多。有的风门设在主要进、回风巷之间，两边的压差大，漏风严重。
(5)主风机效率低。由于选用的设备本身效率不高，或者风机性能与矿井通风阻力状况匹配程度较差，风机工作效率普遍较低(低于65％)。
矿井通风系统合理与否，对矿井安全生产会产生长远的影响，通风设计之前应有可靠的安全技术资料，以便合理地确定通风系统参数不变化或变化的时间区间。在进行通风设计时既要兼顾各时间段的安全生产，又要进行通风指标优化，力求做到所设计通风系统的网络结构、阻力和风量与投产后的实际情况基本符合。而作为矿井通风系统的设计人员就有必要实地考察矿井的实际情况，全面分析影响矿井生产与安全的各种因素，结合其它一些运行情况良好的矿井通风系统来认真拟定2—3个可行的方案进行技术、经济和安全比较。为了降低通风阻力和通风费用i尽量选用断面足够大的巷道。总的原则应该是尽快地让新风到达用风区，尽快排出或将矿井中瓦斯或有害气体浓度降低到允许浓度以下，在整个矿井内不留死角，也不能出现短路的情况。为此，可以采用多井口进风、多井口回风的混合式通风系统。在功能划分上，可以将一部分系统设为常规通风，另一部分系统设为事故通风。随着采煤工作进一步深入，通风系统好根据工作面的变化相应地做一些调整，使整个系统时刻处在工作状态。
3调节方式
在矿井生产过程中，矿井内的瓦斯或有害气体浓度会随着开采量的大小、煤层的变化及工作人员的多少等因素发生一些变化。风机设备的选择往往考虑的是所需的负荷，在没有满负荷生产的情况下，风机如果仍以负荷运转将会造成能源的浪费，所以应采取有效途径，搞好风量调节。
矿井通风系统的风量调节分为总风量调节、区域风量调节和分支风量调节，一般来说要在搞好分支调节的基础上进行区域风量调节。对于分支风量调节，一般采用局扇或减阻措施和风窗相结合的综合调节方案比较合理；对于矿井总风量调节，通常考虑改变风机的工况点。如果需要增加系统的总风量，一般优先考虑降低矿井风阻，其次是考虑改变风机的特性。如果要减少系统的总风量，则优先考虑改变风机性能(减小风机转速或改变叶片安装角)，好不采用增加风阻的方法；而区域风量调节可以采取改变分区主机的负担范围、增加并联风道、增加新的分区系统、集中生产以缩小生产区域、调整工作面个数等多种措施。在某些情况下也可采用总风量调节的方法，改变风机特性或矿井风阻特性。总之，通过多种调节方案比较，选择动力消耗少、各台风机的工况都是的调节方案。
变频调速在风机的转速调节中发挥着越来越重要的作用，对于矿井通风机也可以采用这种较的调节方式，使风机在不同的生产状况下为系统提供所需的风量。为了实现这一点，在矿井各个风道内可以设置多个浓度探测器，并且可以将矿井内务有害气体的允许浓度设为几个安全等级，如在采掘工作面的进风流中，二氧化碳的体积分数不得超过0．5，那么可以设定在二氧化碳的体积分数达到0．4时让风机高速运转。当设有多种气体浓度探测器时，可以编制合理的程序来确定风量调节方案并控制风机的运行状态，以保证风量按需分配。
4管理
良好的通风系统是保证矿井安全生产的前提，健全的管理体系是通风系统正常有效工作的保障。很多恶性事故的发生并不是通风系统的问题，而是管理方面出现了松懈。在通风系统投入使用后，应该有专门的人员来负责技术管理工作，其主要任务是对通风系统涉及到的设备和通道进行检查和维护，使整个通风系统始终处于运行状态。为了实现矿井通风安全管理，必须建立实时监控系统，以便尽快掌握井下大气环境的变化。通过对有毒有害气体及粉尘的实时监测，就能准确了解井下环境是否对生产有利，是否影响工人的健康安全；对井下风机的监测，则能掌握风机的运行状态以及是否需要维修等。通风安全管理监测的参数越多，得到的信息就越多。除了借助一些自控仪表和设备监控外，还要定期和不定期地派人到矿井内通过手持式仪器、仪表等检测通风系统内的参数(危险气体浓度、巷道内的风速等)是否满足安全要求，特别在煤层比较或者生产任务比较重的时候，以便适时地调整通风系统的运行状态，保证安全生产。
除了对通风系统进行有效的管理外，其它方面的安全管理也不容忽视，如执行人井检身制度，严禁工作人员携带烟火下井；定期对瓦斯检查仪器作检测校正，并做好做全瓦斯检查记录；严禁井下吸烟、明火放炮等不符合安全要求的事件，一旦发现?予以严惩；对井下的机电设备加强管理，严防电器失爆和违章操作电器设备等事情的发生。在此基础上，还应该加强安防方面的宣传教育工作，向每一位井下工作人员宣传瓦斯事故的起因与危害，教他们如何正确地使用自救器和便携式瓦斯检测仪，并建立严格的奖惩制度。
5结语
矿井通风系统是保证煤矿安全生产很重要的一环，作为人员和各个相关部门都应该从心理上和行动上对它予以充分重视，加大投入和管理的力度，以减少和消除瓦斯爆炸悲剧的重演。