矿井通风技术在煤矿安全中的应用分析

尚卫彬

摘 要：煤矿安全生产需要矿井通风技术提供支持，但是在煤矿通风系统建设中，煤矿通风参数设定难度高、火灾发生时矿井风速控制方案科学性差，导致煤矿生产处子较大风险中。因此，在煤矿安全生产工作中，需要积极融入智能化设备，成立专业矿井通风队伍，结合煤矿实际情况，选择不同的通风优化措施。

关键词：矿井通风;通风技术;煤矿安全

中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）31-0067-03

Analysis on Application of Mine Ventilation Technology in Coal Mine Safety

SHANG Weibin

（Jizhong Energy Fengfeng Group Dashu Village Mine， Handan Hebei 056201）

Abstract： Coal mine safety production requires the support of mine ventilation technology. However， in the construction of coal mine ventilation system， it is difficult to set coal mine ventilation parameters， and the mine wind speed control plan is not scientific when a fire occurs， which always puts coal mine production at greater risk. Therefore， in the work of coal mine safety production， it is necessary to actively integrate intelligent equipment and set up a professional mine ventilation team to choose different ventilation optimization measures based on the actual situation of the coal mine.

Keywords： mine ventilation;ventilation technology;coal mine safety

在我國各种煤矿安全事故中，瓦斯事故占比达到了80%，而瓦斯聚集除了因为断层区域瓦斯涌出之外，大部分源自通风系统不合理或者通风效率低下。煤尘爆炸是矿难的另一个主要因素，同样与通风系统有着紧密关联。因此，为了提升煤矿安全，必须提高矿井通风技术在煤矿生产中的应用水平。结合传感技术、定位技术，可以对煤矿内通风情况展开动态监测，让矿总工程师能够根据参考数据对通风系统做出优化调整[1]。

1 矿井通风技术的重要性

1.1 有效降低矿难发生率

研究显示，当瓦斯在矿井空气中含量超过16%且有650 ℃以上热源时，单位体积内氧气含量超过12%，就会发生瓦斯爆炸。通过有效通风，稀释聚集的瓦斯浓度，将其浓度控制在16%以下，能有效保证矿井安全。当煤尘聚集且达到300 g/m3且出现700 ℃热源时，也有可能发生爆炸。而通过及时有效通风，可以避免煤粉尘聚集，同样可以达到消除爆炸隐患的目的。

1.2 有效保护矿工身体健康

煤矿职业病防治中最重视的疾病是矽肺病。该病成因是劳动者长期处在粉尘环境中，粉尘沉积于肺部形成纤维化、结节、肿块等。研究证实：0.5 [μ]m的粉尘重力小，容易在空气中飘浮，可以通过人的鼻腔直接进入肺部，最终伤害肺泡组织导致炎症的发生[2]。可通过通风降低粉尘浓度的措施预防矽肺病，这也证明矿井通风技术对矿工身体健康具有一定的保护作用。

1.3 有助于现场指挥煤炭开采作业

在现代信息技术下，将遥控、遥测、遥感等技术融入通风设备中，可以沿着通风系统进入地下采集各类参数，有利于指挥人员对现场开采工作展开调度。

2 煤矿安全中矿井通风技术的常见问题

近年来，我国煤矿矿井通风技术得到了长足发展，促进了我国煤矿业的发展。但是，多年发展经验证明，矿井通风技术在煤矿安全应用中总会面临着以下问题。

2.1 煤矿通风参数设定难度高

在矿井通风技术实施中，煤矿通风参数的获取十分关键，包括井巷风速、井巷风压等。在传统监测中，主要有皮托管压差计法、精密数据气压计为主要监测设备的基点法和同步法，且各有其优劣势。前者虽然监测结果较为准确，数据处理相对简单，但需要多点监测及长期监测才能保证数据结果最贴合实际，会增加监测工作量;后者虽然因为融入了计算机技术，计算速度更快，数据处理更迅捷，但因为该类仪器整机热平衡时间有限，故而环境发生热度突变时并不能立刻有所反应，需要严密注意设备上的静电保护膜是否完整，否则当井下存在高浓度瓦斯时非常容易导致爆炸，更重要的是因为井巷风速的断面风速、湍流脉动并不一致，增加了该参数测定的难度。按照《矿井通风安全技术一般规定》（以下简称《规定》），煤矿企业必须要有合理分布矿井通风阻力的能力，保证矿井有效风量率不得小于87%。矿井通风系统需要每个月更新通风系统图，这就需要对风量、风速、风压等参数进行动态采集[3]。

2.2 火灾发生时矿井风流控制方案科学性差

在火灾发生后，为了在短时间内控制火势，目前主要采用风流短路、局部反风和全矿反风3种形式控制矿井风流。但是，因为矿井内环境复杂，尤其是通风系统具有四通八达的特点，必须结合着火点、火势等详细信息来最终形成最科学的矿井风流控制方案，否则很容易助长火势，增加井下人员安全风险，造成更大的损失。而一些煤矿在生产过程中疏于对矿井通风系统的动态调整、记录，平日里又疏于进行矿井风流控制演习，有关人员操作水平低，一旦发生火灾，无法在短时间内控制火势甚至于消灭火患，导致整个煤矿处于较高风险中。

2.3 矿井通风技术应用监督不足

《规定》要求煤矿每个月进行一次通风系统图更新，通风区长、通风副总、总工程师、集团公司通风部形成了四级管理机制。但这个过程中若是任何一个主体出现问题，都会导致通风系统带病投产，给煤矿安全生产带来威胁。其中，最主要的风险在于审核者的技术素养、责任意识不一。通风系统图是由专业通风技术员下井进行认真踏勘后按照规定比例画出的，但因为缺乏监督机制，部分通风技术员缺乏责任意识，并没有按照规定下井，不能动态掌控井下通风系统发生的变化[4]。若是局部风阻、风压、风速有明显变化，就会造成对应区域瓦斯、煤粉尘不能有效扩散。随着二者浓度的不断增加，当出现超过600 ℃热源后，会存在爆炸的风险。另外，还存在通风技术员不按照规定图例绘图、图中标注不规范等问题，如用风点没有标注风速、风压、风量，通风节点划分不科学等，导致图纸无法有效为通风工作提供指导。除了绘图之外，总工程师一年一次通风巷道普查、每个季度通风副总工程师的进回风巷道检查也难以完全按照规定落实。失修率不得超过7%和严重失修率不得超过3%的要求往往仅停留在纸面上。

2.4 现有技术人员培训不严格

一些煤矿通风技术人员得不到及时培训，存在技术手段老化、工作不积极等情况，而煤矿也没有定期安排外出培训，不能使员工掌握先进的通风技术。通风工、安全监控系统维护人员同样面临缺乏培训这一问题，导致整个煤矿矿井通风技术落后。

2.5 “一通三防”信息化不足

“一通三防”指的是通风、防瓦斯、防火、防尘。其中，通风是基础，能够在很大程度上降低瓦斯爆炸和粉尘爆炸的概率。但因为煤矿管理较为复杂，人员多、环节多，必须要保证“一通三防”信息化管理，才能保证各个主体间互通有无，联合作战。然而，目前一些煤矿信息化管理相对不足，给“一通三防”工作带来了不利影响[5]。

3 矿井通风技术在煤矿安全中的应用策略

3.1 积极实现通风参数智能测定

前文所述的几种传统监测风速、风压的方法都存在一定的弊端，这种弊端源自井巷风速、风压的多变性。所以，要想精确测量风速、风压，煤矿通风管理部门需要积极采用智能测试系统：①引入以风速传感器为主要元件的智能风速测量仪，为了避免受到其他因素影响导致监测失准，还需要对此类设备进行抗干扰设计;②对单点时均风速进行测量，可以选择湍流统计法;③积極对抗大涡干扰，将大涡干扰降到最低水平。通过以上3个步骤引入通风参数智能测定系统，既能有效关注用风点情况，又能实现高精度测风。

目前，我国很多煤矿引入了智能测风设备，但大部分风速传感器精度较低，难以全面准确测量出井巷全断面平均风速。利用此设备获得的数据调整通风网络，会导致通风工作存在一定的风险。因此，建议使用该类设备的煤矿企业同时融入超声波时差法对线段风速进行有效测量。该种方法在点测量时可以有效规避尺度效应，保证点测量的精准性。这样的智能测风方案对于《规定》中指出的每月更新通风系统图、保证通风阻力合理分布以及保证矿井有效风量率有着积极作用，对煤矿安全生产有着一定的保障作用。

3.2 提高火灾矿井风流控制方案水平

为了有效选择风流短路、局部反风、全矿反风方案，保证对火灾的积极控制能力，需要通风部门积极结合煤矿实际情况，包括井巷通风系统情况、开采业务情况等，合理安排演习活动。结合智能测风系统提供的各类数据、通风系统图，分析面对不同火灾时选择哪一类处理方式更合适。一般而言，全矿反风处理方式主要针对的是通风井口、井底车场、中央石门等处发生的火灾，因为这些地方出现的火灾非常容易蔓延，并且会导致严重事故。局部反风主要应对的是采区内部火灾，可以通过风门启闭来达成局部反风。反风操作风险性较高，若是已经决定反风，必须要让原进风系统工作人员先撤离出来，同时要让指挥人员、救护人员了解到即将采取反风措施，使井下人员得知情况以便于做出正确的应对[6]。

3.3 积极落实《规定》并加强技术监督

煤矿通风部门要在内部积极落实学习《规定》，对其中关键技术、关键事宜做到心中有数。特别是通风区长、通风副总、通风总工程师等必须清晰了解自身责任，签订安全生产责任书，以督促其发挥相应的职能作用，避免渎职。为了确保《规定》落地，要提高考核力度，使安全生产意识深入人心。

通风技术员作为技术负责人、通风系统图测绘负责人，必须处在全面紧密的监督之下。通风科科长等应对其进行监督，严格要求其充分掌握煤矿井巷中的通风环境，能够按照规范测试风点风速、风压、风阻，并能够按照规范标注相应参数，保证通风系统图正规、清晰、可信。另外，通风技术员、瓦斯检查员要联合对井巷中关键处的瓦斯、煤粉尘浓度进行测试，对地下线路、器具摩擦起火、打钻起火等情况进行观测，尽可能剪断瓦斯、煤粉尘爆炸链条。智能测试系统维护人员要按照规定展开工作，保证智能设备的灵敏性。集团公司必须加强安全排查，委派专人到煤矿实地踏勘，依照《规定》中提出的机巷、风巷的断面不能低于设计断面70%、最小断面不得低于3.5 m等具体数据来对相应的工作展开检查，并作出全面评价。根据结果落实责任，对严重违规者依照有关规定进行处理，严重的要追究其法律责任。

3.4 积极提升技术人员培训力度

以《规定》等国家及地方规定为主，积极落实学习规范性文件和标准性文件。在日常工作中，通过微信公众号不断强调安全生产的重要性，对通风部门提出严格要求，对其进行高频次培训和学习。每周组织瓦斯检查人员开会并学习业务，保证瓦斯检查员具有较高的思想水平，提高队伍工作积极性。积极引进先进技术，并发动技术人员参与学习，主动将技术人员送往大型煤矿或者先进单位学习通风技术。

3.5 实现“一通三防”信息化

在物联网技术下，有效将“一通三防”真正融合起来，有助于打破领域间屏障，实现各部门之间的有效合作。结合物联网技术中的传感器、定位器及智能技术，实现不同用风点的不同通风频率，确保整个通风网的高效率工作。这些技术的融入能够明显提升煤矿安全生产水平。

4 结语

煤矿安全工作中通风工作是基础，矿井通风技术水平是影响煤矿安全工作的主要原因。为了提升矿井通风技术水平，在积极学习《规定》等文件、加强火灾时矿井风流控制演习之外，还需要加强智能通风建设，做到用风点风速、风量、风压动态性合理测试，并能够定期更新数据，让该数据成为通风工作核心，让通风总工程师有所参考。最后，需要利用物联网打通“一通三防”，实现信息共享，提高煤矿安全水平。

参考文献：

[1]张海龙.煤矿矿井通风中的技术措施研究[J].山东工业技术，2018（23）：55.

[2]刘彦明.煤矿通风系统优化改造研究[J].机电工程技术，2017（12）：152-154.

[3]关晓林.优化矿井通风与安全生产的关系研究[J].中国石油和化工标准与质量，2019（14）：38-39.

[4]梁春晓.探究高瓦斯煤矿采掘工程中通风技术与安全管理[J].黑龙江科技信息，2015（22）：152.

[5]刘超.煤矿通风安全的制约因素及对策探析[J].山东煤炭科技，2016（11）：53-55.

[6]王伟.矿井通风安全管理及通风事故防范措施[J].当代化工研究，2019（10）：52-53.