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        礦井通風(fēng)系統(tǒng)危險(xiǎn)源分析及評(píng)價(jià)研究

        2018-12-07 07:42:00王鑫洧
        山東煤炭科技 2018年4期
        關(guān)鍵詞:危險(xiǎn)度危險(xiǎn)源風(fēng)量

        王鑫洧

        (同煤集團(tuán)煤峪口礦通風(fēng)區(qū),山西 大同 037003)

        礦井通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)井下開(kāi)采具有十分重要的意義,是關(guān)乎煤礦安全生產(chǎn)的最主要的部分之一。通風(fēng)系統(tǒng)正常良好地運(yùn)轉(zhuǎn),能有效地控制瓦斯、火災(zāi)和煤塵等煤礦隱患的發(fā)生幾率。通常通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬以及系統(tǒng)評(píng)價(jià)等方法對(duì)各類(lèi)生產(chǎn)礦井的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化處理。同時(shí),研究方向多側(cè)重于風(fēng)流流動(dòng)規(guī)律和通風(fēng)系統(tǒng)安全性、可靠性評(píng)價(jià)。

        1 通風(fēng)系統(tǒng)有害性分析

        (1)通風(fēng)系統(tǒng)狀況。首先需用機(jī)械通風(fēng)且要滿(mǎn)足礦井風(fēng)量設(shè)計(jì)要求,同時(shí)不同煤層的通風(fēng)需要建立獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng);同時(shí),通風(fēng)機(jī)安裝位置不合理,空氣流動(dòng)性不好,空氣質(zhì)量不良,有害氣體不能正常排出。

        (2)通風(fēng)空氣量供需、有效風(fēng)量和通風(fēng)阻力。通風(fēng)空氣量過(guò)大對(duì)通風(fēng)機(jī)負(fù)載過(guò)大,同時(shí)溫度也易升高;通風(fēng)空氣量過(guò)小不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,不能有效進(jìn)行礦井通風(fēng),礦井環(huán)境不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),煤塵含量過(guò)高,氧氣含量過(guò)低;通風(fēng)阻力也反映出通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行狀況,風(fēng)阻過(guò)大可能巷道漏風(fēng)量過(guò)大,井巷和采區(qū)易發(fā)生煤炭自燃現(xiàn)象。

        (3)空氣分配模式。礦井應(yīng)根據(jù)分區(qū)需要,通過(guò)調(diào)整各個(gè)通風(fēng)構(gòu)筑物調(diào)整各分區(qū)的通風(fēng)阻力,調(diào)整各分區(qū)進(jìn)風(fēng)量,分區(qū)空氣量分配不均勻,整體通風(fēng)阻力增大,生產(chǎn)成本增加,整個(gè)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)負(fù)載過(guò)大。

        (4)采面風(fēng)量控制。采面供風(fēng)量不足時(shí),瓦斯易積聚于井巷的上隅角,出現(xiàn)隱患,即使采用局部通風(fēng)機(jī),局扇由于安裝狀況不良,運(yùn)行故障,還是會(huì)引發(fā)瓦斯方面的隱患。

        (5)反風(fēng)系統(tǒng)。反風(fēng)系統(tǒng)會(huì)在礦井災(zāi)變狀況下,通過(guò)實(shí)現(xiàn)全礦井或區(qū)域性反風(fēng),減弱災(zāi)害和控制災(zāi)害蔓延方向。但設(shè)備存在故障或安裝方式不當(dāng),在此基礎(chǔ)上的反風(fēng)操作反而會(huì)擴(kuò)大災(zāi)害程度。

        2 通風(fēng)系統(tǒng)危險(xiǎn)源辨識(shí)與評(píng)價(jià)模型

        2.1 通風(fēng)系統(tǒng)危險(xiǎn)源辨識(shí)

        通風(fēng)系統(tǒng)危險(xiǎn)源的辨識(shí)方法可分為經(jīng)驗(yàn)法和系統(tǒng)分析法兩大類(lèi)。經(jīng)驗(yàn)法通過(guò)對(duì)照和類(lèi)比的方法進(jìn)行辨識(shí),需要有可參照的已知狀況礦井;而系統(tǒng)安全分析法也就是通常的事件樹(shù)、事故樹(shù)以及典型故障類(lèi)型分析為代表的分析方法。

        通過(guò)系統(tǒng)分割法將煤礦礦井各部分的特征和屬性分割成不同的子系統(tǒng)、子單元,分別針對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)、子單元的特征進(jìn)行故障類(lèi)型分析,追尋和剖析各類(lèi)故障的本質(zhì)發(fā)生原因。對(duì)整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行故障類(lèi)型辨識(shí)的過(guò)程主要有:(1)分辨整個(gè)礦井各部分間的組成和特征;(2)根據(jù)子系統(tǒng)的特征和屬性劃分分析的結(jié)構(gòu)層次;(3)結(jié)合礦井的通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行分析;(4)分析各子系統(tǒng)的各類(lèi)故障類(lèi)型和危害程度;(5)將最底層的故障類(lèi)型(危險(xiǎn)源)匯總至整個(gè)分析模型中。

        根據(jù)前面所述通風(fēng)系統(tǒng)有害性分析,將通風(fēng)系統(tǒng)中的危險(xiǎn)源進(jìn)行分類(lèi)和辨識(shí),從整體到局部,通風(fēng)前段到通風(fēng)回風(fēng)段進(jìn)行辨識(shí):首先,研究整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)狀況,通風(fēng)系統(tǒng)是否能夠滿(mǎn)足礦井生產(chǎn)需要;再次,研究礦井如何進(jìn)行分區(qū)通風(fēng)方式;研究系統(tǒng)中角聯(lián)巷道等風(fēng)路對(duì)系統(tǒng)的影響;整個(gè)礦井及各個(gè)分區(qū)反風(fēng)系統(tǒng)是否能夠正常運(yùn)行;礦井中各個(gè)通風(fēng)構(gòu)筑物是否能夠正常運(yùn)作;采區(qū)的串聯(lián)風(fēng)路情況、巷道是否過(guò)度損壞失修、下行巷道通風(fēng)面數(shù);最后,需要考慮系統(tǒng)中回風(fēng)段的阻力情況是否正常。最終根據(jù)上述分析將礦井通風(fēng)系統(tǒng)危險(xiǎn)源劃分為11個(gè)指標(biāo),詳圖見(jiàn)圖1。

        圖1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)危險(xiǎn)源模型

        2.2 通風(fēng)系統(tǒng)危險(xiǎn)源模型的評(píng)價(jià)

        根據(jù)參考相關(guān)文獻(xiàn),通過(guò)模糊數(shù)值統(tǒng)計(jì)確定的危險(xiǎn)度值見(jiàn)表1。

        表1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)危險(xiǎn)源指標(biāo)的危險(xiǎn)度值

        根據(jù)上述建立的通風(fēng)系統(tǒng)危險(xiǎn)源模型,并根據(jù)相關(guān)理論選擇層次分析法用于模型評(píng)價(jià)。通常,確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值有兩種方法:(1)專(zhuān)家打分法,通過(guò)行業(yè)專(zhuān)家根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)劃分各個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值和評(píng)價(jià)區(qū)間,繼而進(jìn)行定量分析;(2)重要度比較,將上述評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行重要度比較,構(gòu)成比較矩陣,通過(guò)相關(guān)排序和計(jì)算得出評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值,并通過(guò)一致性驗(yàn)證建立的指標(biāo)權(quán)重體系是否存在邏輯謬誤,在一定程度消除和減少人為打分中存在的局限性和主觀性。

        根據(jù)上述指標(biāo)評(píng)價(jià)模型構(gòu)成判斷矩陣,單個(gè)指標(biāo)相互間進(jìn)行重要度排序,然后通過(guò)數(shù)值性的標(biāo)度表示這些重要度間的比較,構(gòu)成矩陣形式,也就是判斷矩陣。其中rij代表指標(biāo)因素Ri相對(duì)指標(biāo)因數(shù)Rj的相對(duì)重要度,根據(jù)層次分析法的判斷矩陣取值特點(diǎn),取值范圍通常為1~9(1/9~1/1)間的數(shù)值。

        相關(guān)專(zhuān)家根據(jù)模型的特點(diǎn)評(píng)定的重要度比較矩陣,所得出的礦井通風(fēng)系統(tǒng)各危險(xiǎn)源的指標(biāo)權(quán)重為:0.177,0.184,0.070,0.125,0.155,0.035,0.035,0.045,0.028,0.048,0.088。

        礦井的綜合危險(xiǎn)源綜合評(píng)價(jià)值:

        式中:

        e-礦井通風(fēng)系統(tǒng)危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)值;

        wi-第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重;

        ei-第i個(gè)指標(biāo)的危險(xiǎn)度值;

        n-評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù),11。

        2.3 綜合評(píng)價(jià)模型危險(xiǎn)度分級(jí)

        將模型評(píng)價(jià)結(jié)果分為三個(gè)危險(xiǎn)度等級(jí),分別選取危險(xiǎn)度值60、80時(shí)為區(qū)分危險(xiǎn)度值的臨界點(diǎn)劃分三個(gè)區(qū)間。

        將危險(xiǎn)度大于80時(shí),定義為I類(lèi)危險(xiǎn)源,其為高危害期間,這類(lèi)情況下極易發(fā)生通風(fēng)系統(tǒng)方面的安全事故,且后果十分嚴(yán)重,極易出現(xiàn)人員和設(shè)備損失,且經(jīng)濟(jì)方面的損失也較大。

        當(dāng)危險(xiǎn)度為60~80之間時(shí),定義為Ⅱ類(lèi)危險(xiǎn)源,該臨界區(qū)間內(nèi)可能發(fā)生兩類(lèi)事故狀況,一類(lèi)是易發(fā)生安全事故,但危害較小,人員和設(shè)備的損失較小,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響較??;另一類(lèi)隱患情況為事故發(fā)生率較低,但發(fā)生后事故影響較大,易出現(xiàn)傷亡事故,且經(jīng)濟(jì)損失也較為嚴(yán)重。

        當(dāng)危險(xiǎn)度小于60時(shí),定義為Ⅲ類(lèi)危險(xiǎn)源,該狀況通風(fēng)系統(tǒng)較為穩(wěn)定,不易發(fā)生安全事故,且事故危害程度也較輕,但需要單獨(dú)對(duì)個(gè)別高危險(xiǎn)值的危險(xiǎn)源進(jìn)行控制。

        以同煤集團(tuán)煤峪口礦為例,礦井具有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng),有效風(fēng)量為85%,礦井負(fù)壓為3040Pa,分區(qū)通風(fēng)良好,沒(méi)有不穩(wěn)定角聯(lián)風(fēng)路,通風(fēng)設(shè)施整體情況良好,巷道失修率較低,無(wú)下行通風(fēng)面,回風(fēng)段阻力為總阻力的36%,對(duì)照表1進(jìn)行危險(xiǎn)源評(píng)價(jià),可得危險(xiǎn)度值向量為ei=(0,60,80, 0,0,60,40,60,60,0,75)。根據(jù)式1可得綜合危險(xiǎn)度為32,因此可判斷通風(fēng)系統(tǒng)較為穩(wěn)定,危害程度較低。

        3 結(jié)論

        本文通過(guò)可能會(huì)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成危害的危險(xiǎn)源進(jìn)行故障類(lèi)別分析,將礦井通風(fēng)系統(tǒng)危險(xiǎn)源劃分為11個(gè)分項(xiàng)子系統(tǒng),可以便于日常分系統(tǒng)的危險(xiǎn)源查找和排除,同時(shí)可以通過(guò)建立的礦井通風(fēng)系統(tǒng)危險(xiǎn)性模型對(duì)整個(gè)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀可以做出正確的評(píng)估。為危險(xiǎn)源的辨識(shí)和礦井整體通風(fēng)系統(tǒng)危險(xiǎn)性狀況兩個(gè)方面提供了方法的參考,通過(guò)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)危險(xiǎn)源的研究對(duì)礦井的安全生產(chǎn)提供保障。

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