礦井（煤礦）通風(fēng)系統(tǒng)安全度

摘要 分析了礦井（煤礦）通風(fēng)系統(tǒng)的安全性，提出了評(píng)價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的指標(biāo)，確定了礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性等級(jí)。

關(guān)鍵詞 礦井通風(fēng)系統(tǒng)工程 指標(biāo)函數(shù) 安全度

1 引言

礦井（煤礦）通風(fēng)系統(tǒng)是礦井安全生產(chǎn)和災(zāi)害防治的基礎(chǔ)。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性直接影響著礦井的安全生產(chǎn)和災(zāi)害的防治。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性是指礦井通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的安全性。正確地評(píng)價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性，以便針對(duì)存在的問題提出有效的安全措施，以消除和減少危險(xiǎn)，提高礦井的抗災(zāi)能力。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性是客觀評(píng)價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的安全程度指標(biāo)。參考有關(guān)文件資料，并根據(jù)主從相關(guān)原則、回歸關(guān)系原則和方向性原則，確定了礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的評(píng)價(jià)指標(biāo)有：主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、用風(fēng)地點(diǎn)分區(qū)通風(fēng)且風(fēng)量滿足要求、礦井風(fēng)量供需比、礦井通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備有利于災(zāi)害的防治、礦井風(fēng)壓、反風(fēng)系統(tǒng)靈活可靠通風(fēng)設(shè)備及風(fēng)門裝有自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、主要調(diào)節(jié)風(fēng)窗數(shù)及工作面調(diào)節(jié)風(fēng)窗數(shù)與回采工作面數(shù)之比、隔爆設(shè)施齊全等9個(gè)指標(biāo)。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值

根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性影響的重要程度，應(yīng)用層次分析法確定了各指標(biāo)的權(quán)值，如表1所示。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的函數(shù)

根據(jù)各個(gè)指標(biāo)與礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的關(guān)系，求得各指標(biāo)的函數(shù)。

1）主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定

①一臺(tái)通風(fēng)機(jī)的礦井

f1= 0 k1>0.9或k1<0.2

f1=1 0.5 f1= k1-0.2/0.3 k1=0.2~0.5

② 多臺(tái)通風(fēng)機(jī)的礦井

f2=0 k1i>0.9或k1i<0.2或主要回風(fēng)巷不獨(dú)立

f2=1 0.5 f2=k1i-0.2/0.3 k1I=0.5~0.5(min k1i)

其中：k1=HS/Hsmax (3)

式中，HS—通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，Pa；Hsmax—通風(fēng)機(jī)最高風(fēng)壓，Pa。

2）用風(fēng)地點(diǎn)為分區(qū)通風(fēng)且風(fēng)量滿足要求

f2=n1/N1 (4)

式中，n1—用風(fēng)地點(diǎn)為分區(qū)通風(fēng)且風(fēng)量滿足要求數(shù)；N1—用風(fēng)地點(diǎn)的總數(shù)。

3）礦井風(fēng)量供需比

f3=0 k2>1.5或k2<1

f3=1 1<=k2<=1.2 (5)

f3=3-2k2 1.5>=k2>1.2

k2=Q/Q0 (6)

式中，Q—礦井實(shí)際供風(fēng)量，m3/min；Q0—礦井的需風(fēng)量，m3/min；

4）礦井風(fēng)通系統(tǒng)和設(shè)備有利于災(zāi)害的防治

f3=n2/N2 (7)

式中，n2—有利于防治災(zāi)害的地點(diǎn)數(shù)；N2—應(yīng)防治災(zāi)害的地點(diǎn)總數(shù)。

5）礦井風(fēng)壓

f5= 1 H
f5= 1-(H-h0)/h0 H>h0 (8)

h0=174.95Qf0.42

式中，h0—礦井風(fēng)壓的閾值，Pa；Qf—通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，m3/s；H—礦井的實(shí)際風(fēng)壓值，Pa。

（6）反風(fēng)系統(tǒng)靈活可靠

f6= 0 無(wú)反風(fēng)系統(tǒng) (10)

f6=(1、(2 有反風(fēng)系統(tǒng)

(1=10/t (11)

(2 =(/0.4 (12)

其中，(1、(2在[0，1]范圍取值。

式中，t—反風(fēng)時(shí)改變巷道中風(fēng)流方向所需的時(shí)間，min；(=Q(/Q；Q(—反風(fēng)時(shí)通風(fēng)機(jī)供給的風(fēng)量，m3/min，Q—通風(fēng)機(jī)正常的供風(fēng)量，m3/min。

（7）通風(fēng)設(shè)備及風(fēng)門裝有自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)

n

f7=(Pi/n0 (13)

i=1

式中，n0—應(yīng)裝自動(dòng)檢控系統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)備及風(fēng)門數(shù)；n—已裝有自動(dòng)檢控系統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)備及風(fēng)門數(shù)；Pi—第i個(gè)裝有自動(dòng)檢控系統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)備或風(fēng)門的有效度。

8）主要調(diào)節(jié)風(fēng)窗數(shù)及工作而后調(diào)節(jié)風(fēng)窗數(shù)與回采工作面之比

f8=1-d (14)

其中：f8在[0，1]取值

d =0.3(1+0.2(2+(0.1(3/b) (15)

式中，(1—總回風(fēng)巷調(diào)節(jié)風(fēng)窗數(shù)；(2—每翼或采區(qū)回風(fēng)巷調(diào)節(jié)風(fēng)窗數(shù)；(3—回采工作面調(diào)節(jié)風(fēng)窗數(shù)；b—回采工作面數(shù)。

9）隔爆設(shè)施齊全

f9=1-e (16)

其中：f9在[0，1]取值

e=0.2C1+0.1C2+0.1C3+0.05C4 (17)

式中，C1—未設(shè)隔爆設(shè)施的礦井翼數(shù)；C2—未設(shè)隔爆設(shè)施的采區(qū)數(shù)；C3—未設(shè)隔爆設(shè)施的煤層數(shù)；C4—未設(shè)隔爆設(shè)施的采、掘工作面數(shù)。

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全度

3.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全度

礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全度是指礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的程度。依據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，當(dāng)9個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的函數(shù)值均為1時(shí)，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性最好，安全度最高。在此，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全度的計(jì)算式為：

9

s=2((ifi (18)

i=1

式中，(i—第i評(píng)價(jià)指標(biāo)的僅值；fi—第i評(píng)價(jià)指標(biāo)的函數(shù)值。

3.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的等級(jí)

以式（18）計(jì)算礦井通風(fēng)系統(tǒng)最高的安全度值為100，此時(shí)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性最好。以此為基礎(chǔ)，通過分析依安全度的大小將礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性分為A、B、C、D四個(gè)等級(jí)，不同的等級(jí)應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施，如表2所示。

@b2302

4 應(yīng)用分析

某礦年生產(chǎn)能力為240萬(wàn)噸，2個(gè)風(fēng)井，6個(gè)回采工作面，3個(gè)備用工作面，掘進(jìn)工作面14個(gè)，礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在較多的不安全因素。

依據(jù)礦井實(shí)際，求得了各指標(biāo)的函數(shù)值。計(jì)算的礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全度為：

9

s=2((ifi =2×（0+9×0.91+8×0.34+6.5×0.5+5.5×0.63+4.5×1+0+2×0.5+1×0.65）

i=1

=85.4

改造后礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性為B級(jí)，安全性為良好，提高了礦井的抗災(zāi)能力。

實(shí)際應(yīng)用表明：礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全度定量地說明了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性，即直觀又明確，能進(jìn)一步促進(jìn)礦井通風(fēng)的科學(xué)管理。