矿井通风系统可靠性影响因素分析

矿井通风系统可靠性影响因素分析

【关键词】矿井通风；可靠性；安全管理；多因素系统；通风方式；通风动力；通风网络

0 引言

矿井通风系统是由具有相互联系、相互作用、相互影响的构成因素：通风方式、通风方法、通风网路、风流监测和调控设施所组成的，具有向矿井供给新鲜风量，以冲淡排除井下的毒性、窒息性和爆炸性气体和粉尘，保证井下风流的质量符合国家安全卫生标准，营造良好的工作环境，防止各种伤害和爆炸事故的发生，保障井下人员身体健康和生命安全，保护国家资源和财产的一个多因素组成的动态的、统一的整体。而矿井通风系统可靠性就是满足以上功能的可靠程度。

1 矿井通风系统可靠性影响因素

矿井通风系统是受诸多因素影响的一个复杂、随机、非稳定的动态系统。矿井通风系统可靠性主要影响因素包括有：通风方式及方法的合理性、通风网络、通风动力、通风构筑物的状况、自然风压、巷道的贯通与封闭、工作面的推进与转移、采区接替、生产水平过渡、巷道中的行人、行车和堆积物等自然因素；还有通风监测系统的利用，通风管理规章制度及人员的素质等管理因素。

矿井通风系统复杂关联的属性具体表现为系统的多环节性、时变性、可维修性以及系统各影响因素之间的强耦合性。因此，易产生大量影响煤矿井下正常通风及安全生产的随机故障或事故隐患。

因此要研究矿井通风系统的可靠性，需要全面分析整个通风系统的特点及影响矿井通风系统可靠性的诸多因素。

2 矿井通风系统可靠性主要自然影响因素

2.1 通风方式

矿井进、回风井的相对位置的布置方式即为矿井通风方式。矿井通风方式包括中央式、对角式、分区式、混合式 4 种；矿井通风方法有抽出式、压入式、混合式。其抗灾能力各不相同。一般使风流顺向流动、折返性小的通风方式比较优越。通风方式的选择直接影响井下通风线路的长短，关系到矿井通风阻力的大小；通风方法的选择直接影响矿井通风的漏风率大小。因此，通风方式和方法的选择直接关系到矿井通风系统的安全可靠性。

2.2 通风动力

矿井的通风动力包括机械动力和自然动力两大类。

机械动力包括主扇风机、辅助扇风机和局扇风机。然而主扇风机对矿井通风系统可靠性的影响最大、最直接。主扇风机分离心式和轴流式，它通过机械为矿井通风提供动力，一般为负压通风。国内外的研究结果和生产实践表明，矿井通风系统中主扇风机设备有效度很高，其影响虽然重大，但一般发生故障的概率很低。

局扇风机在矿井通风系统中往往用在掘进或局部调整风量时满足临时需要；或井下通风部分改动困难、采取其它方法不能满足需要时，由于局扇风机在通风网络的某个分支上加上了一定的动力，从而明显改变网络中风流的分布状况，影响矿井通风系统的可靠

性。

自然动力源于自然风压。自然风压受地面四季气温的变化而变化，矿井在自然风压作用下的自然通风是客观存在的自然现象，其作用有时对矿井通风有利，有时却对矿井通风不利。所以，仅依靠自然风压通风的矿井，由于自然风压的改变可能使得井下风流风向改变，甚至风流停滞，致使供风量不稳定，不能满足矿井安全生产的需要。

2.3 通风网络

空气在进行生产或通风及其它特殊用途而掘出的井巷中流动，满足生产和安全的需要。空气流过的井巷与通风构筑物就组成了矿井通风系统的通风网络。

通风巷道按其位置在网络中的相互关系可分为并联巷道、串联巷道和角联巷道。

当前，对矿井通风系统网络可靠性的研究主要以角联网络为重点，而且主要是有关风流方向的问题。研究的方法主要是推导通风网络中风流不稳定的那些风路的风向判别式。波兰学者 a·弗雷茨通过研究发现：风网分支的角联性取决于风机的位置，分支的角联是相对的。他提出了一种对网络进行拓朴变换用图表查找确定有分支角联性的方法，并可用计算机帮助实现其功能，但对于非平面通风网络判断分支的角联性就相当困难了。

矿井通风网络属于大型复杂网络，对于这样一个具有上百条分支的大型复杂网络，存在许多角联分支。如何确定出这些角联分支本

身就是一件比较困难的事。在矿井通风系统中，对于风流的稳定性，人们通过研究发现：不仅风网中的角联网络存在着风流稳定性问题，而且其它风路中也不同程度地存在着风流稳定性问题，而对生产矿井井下用风点的风流稳定性问题是起实际指导性作用的。

可见，通风网络中风流流动方向及风量大小持续稳定地满足用风地点的需要对于矿井通风系统的可靠性起着决定性作用。

2.4 通风设施

矿井通风设施是指设置在通风巷道中用于控制风流方向和大小

的通风构筑物，包括永久性和临时性风门、风窗、风桥、风墙。通风设施的质量与布置的合理性，直接关系到矿井通风系统的可靠性。

通风构筑物按其作用不同可分为以下三类：

（1）用于隔断风流的构筑物。如井口密闭门、风门、风墙等。对于这类构筑物，要求结构严密、坚固、漏风少；

（2）用于通过风流的构筑物。如扇风机风硐、反风设施、风桥等，要求其风阻小，漏风少；

（3）调节风窗，用于调节和控制通过的风量

构筑物设施的可靠性程度，对风流的稳定性有很大的影响，如风帘，在有些矿井，风帘已经破烂不堪，根本也起不到任何作用。根据现场测风的经验，像风帘和风门这类构筑物，由于会呈现双重状态，自然会引起风流的波动，影响到风流的稳定性，甚至造成风流静止，甚至反向。

3 矿井通风安全管理因素

矿井通风安全管理是矿井生产过程中重要的管理内容之一。由于通风管理不善，不能适应矿井通风系统的动态、随机等特性的要求，重特大灾害事故时有发生。可见，矿井通风安全管理直接影响矿井通风系统的可靠性。要做到矿井通风安全管理的可靠要做好以下几方面工作。

3.1 建立健全矿井通风管理组织机构

管理机构的组成和规模要视矿井井型和灾害类型及其危害严重

程度而定。矿井通风安全管理机构的设置一般采用直线职能制。

体系管理原则遵照层次管理、统一指挥、责权统一、分工与协作相统一、动态组织五项原则。

及时提高管理者的素质，提高通风安全管理水平。

3.2 矿井通风管理制度

矿井通风管理制度是长期经验和事故教训的总结，它具有较强的科学性、强制性、规范性和稳定性。根据《煤矿安全规程》相关规定加强通风管理，应建立严格的通风安全检查制度；矿井发展规划与建立会审制度；通风、防尘仪表、设备管理制度；通风防尘奖惩制度；矿井通风调度制度；事故分析制度。

3.3 建立矿井通风系统的计算机安全管理体系

建立通风安全数据库、计算机辅助决策、的计算机辅助设计系统。加强矿井通风信息管理可靠性。

3.4 矿井通风事故隐患管理