郭雪鵬，劉恒泰

(霍州煤電集團有限責任公司 通風部，山西 臨汾 031400)

礦井通風系統(tǒng)是一個包括礦井通風方式、通風機運行方法以及通風網(wǎng)絡狀況的動態(tài)系統(tǒng)，是煤礦安全生產(chǎn)的基石[1-2]. 礦井采掘深度和開采規(guī)模的增加，給礦井通風系統(tǒng)帶來的通風壓力也逐漸增大，導致通風可靠性降低，嚴重的會引起井下風流紊亂，影響煤礦的正常生產(chǎn)，因此進行礦井通風系統(tǒng)可靠性的研究是十分必要的[3].

礦井通風系統(tǒng)的可靠性主要指保證礦井在正常投產(chǎn)時間內，滿足井下各用風地點的風量滿足生產(chǎn)需要，同時保證通風系統(tǒng)與礦井生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調運行，防止井下突發(fā)事件發(fā)生的能力[4-5]. 通風網(wǎng)絡中通風構筑物的損壞程度、通風動力裝置的運行狀況等因素，對礦井通風系統(tǒng)的可靠性造成了直接影響[6].

1 礦井概況

李雅莊礦通風方式為混合式，通風方法為抽出式，共5個井筒。其中，4個進風井，1個回風井。進風井分別為：主斜井、副斜井、1號進風立井、2號進風立井?；仫L井為2號回風立井；2號回風井裝有2臺同等能力的通風機，一臺保證礦井正常生產(chǎn)運行，另一臺作為備用風機。六采區(qū)通風系統(tǒng)采用兩進風兩回風的方式，即六采區(qū)的皮帶巷、軌道巷作為進風巷，右回風巷、左回風巷作為采區(qū)回風巷。回采工作面采用U型通風，配風量為2 235 m3/min，掘進工作面采用壓入式供風。

2 礦井通風系統(tǒng)可靠性分析

影響礦井通風系統(tǒng)可靠性的主要因素包括通風方式和方法、通風動力、通風網(wǎng)絡以及通風設施，通過對李雅莊礦礦井通風系統(tǒng)的分析，及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段運行的通風系統(tǒng)中可能存在的安全隱患，并針對這些潛在的隱患提出治理和改正措施。

2.1 通風動力裝置可靠性

通風動力裝置可靠性因素包括風機通風方法合理性、機房安全設施健全度、風機性能合格度、風機反風性能合格度、局部通風系統(tǒng)可靠度。李雅莊礦礦井通風方式實現(xiàn)了各盤區(qū)分區(qū)獨立通風，符合《煤礦安全規(guī)程》要求。2號回風立井井口安裝2臺FBCDZ-10-No.34型軸流對旋式通風機，配用電機功率2×710 kW，其回風量為12 000 m3/min，運行負壓2 200 Pa. 回風井配置的通風動力能滿足當前生產(chǎn)要求。

2.2 礦井通風網(wǎng)絡結構及阻力分布合理性

礦井通風管理信息系統(tǒng)軟件能夠實現(xiàn)日常通風管理，進行各種通風系統(tǒng)方案仿真，軟件在算法上解決了無初值迭代求解，實現(xiàn)了固定半割集下的通風網(wǎng)絡按需分風，對于通路的求解采用基于節(jié)點驅動的算法，加速了程序的執(zhí)行[7].

李雅莊礦礦井通風網(wǎng)絡分支總數(shù)為383條，網(wǎng)絡節(jié)點總數(shù)為294，地面運轉主扇風機1臺，調節(jié)設施總數(shù)為44. 通過礦井通風管理信息系統(tǒng)進行巷道風速分析，得到各巷道風速均滿足《煤礦安全規(guī)程》要求。對于2號回風立井而言，總阻力為2 243 Pa，進風區(qū)阻力為496 Pa，用風區(qū)阻力為1 464 Pa，回風區(qū)阻力為283 Pa，進風區(qū)段所占阻力為22.2%，而用風區(qū)段所占阻力為65.4%，回風區(qū)段所占阻力為12.4%. 2號回風立井及主通風機參數(shù)見表1. 由表1可知，礦井屬于通風容易風井。

表1 2號回風井及地面主通風機參數(shù)表

根據(jù)礦井通風系統(tǒng)三區(qū)阻力分布比例可知該礦通風阻力分布較為合理，沒有出現(xiàn)明顯的高阻力段。進風區(qū)阻力占比較大的原因是路線較長，長度大約為6 900 m. 在用風段，對2-605工作面回風側進行了調節(jié)，調節(jié)阻力310 Pa，考慮和八采區(qū)總回的南總回風巷同時降阻調，可實現(xiàn)礦井總阻力下降，總風量增加。此外，對2號進風井進行了風量限制，通過優(yōu)化可進一步降低阻力，增加礦井風量。六采區(qū)右回風下山部分巷道風量大，有效斷面相對小，風速接近上限6 m/s. 從目前來看，通風系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)要求，但總阻力偏大，需要進行通風系統(tǒng)改造，提高礦井通風系統(tǒng)的穩(wěn)定程度：1) 加強巷道支護，減小巷道形變程度以降低總阻力。2) 加強巷道管理，清理巷道內的雜物。3) 對局部巷道斷面太小的巷道進行擴巷。4) 八采區(qū)回采時，拆除南總回風巷道調節(jié)，維護南總回風巷道使回風順暢。5) 在五采區(qū)回采之前，對八聯(lián)巷附近南總回風巷進行擴巷。

2.3 通風設施可靠性

通風構筑物巷道共有44處，風門壓差超過1 000 Pa的有14處，風門壓差在500～1 000 Pa有11處，100～500 Pa的有6處，小于100 Pa的有13處。構筑物巷道參數(shù)統(tǒng)計可通過李雅莊礦礦井通風管理信息系統(tǒng)進行查詢。

隨著李雅莊礦生產(chǎn)的不斷接續(xù)，采深不斷增加，其通風系統(tǒng)日益復雜，為了確保井下各用風地點風量供需關系的合理性，加設的通風構筑物尤其是風門的數(shù)量較多，所以需要加強管理，特別是壓差大的風門更要注意日常維護與檢修，保障通風系統(tǒng)可靠運行。礦井有效風量為156.47 m3/s，總排風量為193.99 m3/s，用風量占總風量比例即有效風量率為80.66%，礦井總風量能夠滿足生產(chǎn)需求，考慮到井下部分風門存在漏風等現(xiàn)象，可以通過加強控風設施密閉性的方式，減少無效風量，提高風量的利用率。

3 通風系統(tǒng)可靠性定量評價

為了對李雅莊礦通風系統(tǒng)整體可靠性進行分析，采用模糊綜合評價法進行定量計算研究。

1) 首先設模糊綜合評價的評語集為：

2) 根據(jù)模糊評價理論體系計算如下：

(1)

式中：

N—一級得分；

M—隸屬度得分。

3) 對李雅莊礦通風系統(tǒng)評價指標的賦值結果見表2.

4) 依據(jù)以上的計算賦值結果，按照式(2)對李雅莊煤礦通風系統(tǒng)安全綜合評價值F進行計算。

(2)

根據(jù)上述的評語集區(qū)間，由于0.8

4 結 論

1) 采用系統(tǒng)工程理論對李雅莊礦通風系統(tǒng)進行了可靠性影響因素分析，包括通風方式和方法、通風動力、通風網(wǎng)絡和通風設施，構建了李雅莊礦通風系統(tǒng)可靠性評價指標體系。

2) 采用模糊綜合評價法對李雅莊礦通風系統(tǒng)穩(wěn)定性進行定量評價分析，研究表明李雅莊礦通風系統(tǒng)為基本安全級別。對通風網(wǎng)絡中的風量調配合理性、風路串并聯(lián)穩(wěn)定性以及通風構筑物的規(guī)范性、漏風情況、兩端壓差的穩(wěn)定性等需要加強管理。

表2 李雅莊礦通風系統(tǒng)可靠性評價指標體系賦值表