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。