喬萬義

（鄂爾多斯市東勝區(qū)煤炭安全生產監(jiān)管綜合執(zhí)法局，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

礦井通風系統(tǒng)設計是否滿足礦井安全生產需求直接關系到礦井的生產安全和生產效益。礦井采掘前期的通風系統(tǒng)結構簡單，具有較好的穩(wěn)定性、可靠性，但隨著礦井采掘的逐漸深入，礦井內部結構布局越來越復雜，通風系統(tǒng)的結構也將越來越復雜，相應的礦井通風系統(tǒng)安全管理難度也越來越大，就容易出現(xiàn)運行效率低、通風效果不理想等問題，從而影響到礦井生產安全和生產效益[1]。鑒于此，應該重視對礦井通風系統(tǒng)的安全評價，在此基礎上進行優(yōu)化，以提高礦井通風系統(tǒng)的運行安全性和穩(wěn)定性，進而有效保證礦井安全生產。

1 礦井通風系統(tǒng)安全評價指標選取

1.1 一級評價指標

和煤礦安全檢查評比不同，礦井通風系統(tǒng)安全評價不僅僅關注礦井通風管理，而是綜合考慮礦井通風系統(tǒng)各個方面，全面反映出礦井通風系統(tǒng)結構的安全狀況。因此，必須建立完整的安全評價指標體系，系統(tǒng)評估礦井通風系統(tǒng)結構的整體安全性以及各個部分的安全性。礦井通風系統(tǒng)具有一定的內在規(guī)律[2]。因此，我們可以從安全性、可行性、經濟性三個方面入手，將礦井通風系統(tǒng)的整體安全性細分為以下七個方面的一級指標進行評價，即通風動力，通風網絡，通風設施，通風質量，防災減災，科學管理，通風成本。

1.2 二級評價指標

在一級評價指標的基礎上進一步細化，得到更多的二級指標（如圖1所示），并針對每一個二級指標找到相應的量化評價標準，構建隸屬函數(shù)。礦井采掘作業(yè)環(huán)節(jié)較多，流程復雜，同時具有時變性和非線性的特征，很難對其進行自動化控制[3]。因此，應該遵循可以準確反映系統(tǒng)安全狀況、具有確切物理意義，避免多項指標反映同一個特征的原則，分別建立各項指標的物理意義以及隸屬函數(shù)，得出相應的評價指標數(shù)值。

圖1 礦井通風系統(tǒng)二級綜合評價指標體系

建立各個指標的隸屬函數(shù)是運用模糊數(shù)學理論對礦井通風系統(tǒng)安全相關因素模糊性的關鍵，因此，需要采用以下模糊隸屬函數(shù)構造法建立函數(shù)。礦井生產過程中包含了很多模糊性因素，具有很強的模糊概念，這樣一來，傳統(tǒng)的數(shù)學方法難以發(fā)揮作用，而模糊數(shù)學恰好可以用于解決這類模糊問題[4]。我們將通風系統(tǒng)中的一項指標的論域x限定在實屬域內，一個正規(guī)簡單模糊集A應該有且僅有一點x0使μA（x0）=1，x0作為模糊集A的核心，根據(jù)經驗可知x0左右分別存在一點x1，x2使μA（x1）=0，μA（x2）=0，當x1＜x0時，x1，x2給出模糊集合。自然會想到運用線性插值法來獲得其他點的隸屬函數(shù)，可以假設μA（x）具有以下形式：

上述式子中，f1(x)，f2(x)屬于線性函數(shù)，且f1(x1)=0，f2(x2)=0，f1(x0)=1，f2(x0)=1。根據(jù)上述模糊集構造方法，結合本次研究選用的礦井通風系統(tǒng)安全評價指標，可以構建各指標對應的分級隸屬函數(shù)，用于定量分析礦井通風系統(tǒng)安全影響因素，進而評價煤礦通風系統(tǒng)的安全狀況。

2 礦井通風系統(tǒng)安全評價

如上所述，礦井通風系統(tǒng)的安全狀況受多種因素的影響，這些因素之間存在相互制約、相互影響的復雜關系?？梢姡V井通風系統(tǒng)的安全評價屬于綜合評價問題。在對結構比較復雜的礦井通風系統(tǒng)進行安全評價時，需要結合多項指標來表示系統(tǒng)安全特征。本次研究選取了五項一級指標作為因素指標，這五項指標又可以分別細化為多個二級指標，這些二級指標之間的關系表現(xiàn)為模糊性、連續(xù)性、離散性。首先需要確定各項二級評價指標Ci數(shù)值，再算出一級評價Bi指標。結合列出的各項指標的多對象評測結果以及權重分配，對單一指標的多對象進行加權平均計算，礦井通風系統(tǒng)的單一指標評價結果，再根據(jù)上述算法，進行分層評價，最終對礦井通風系統(tǒng)進行整體評價。本次研究選取了五項指標作為礦井通風系統(tǒng)的一級評價指標，但這些指標都存在信息不完整的情況或不明確的關系，如礦井的風壓和通風系統(tǒng)的關系并不明確。邀請專家對指標進行打分，將每一指標的平均值作為該指標權值，具體賦值如表1所示[5]。

表1 某礦井通風系統(tǒng)安全評價指標體系賦值表

從上述礦井通風系統(tǒng)評價結果可以看出，礦井內風流穩(wěn)定性得分只有0.595，說明礦井通風穩(wěn)定性差，需要重點提高通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以提高整個礦井通風系統(tǒng)的安全性。

3 礦井通風系統(tǒng)安全優(yōu)化

3.1 通風模式優(yōu)化

礦井通風系統(tǒng)的通風模式根據(jù)風機的設置方式不同可以分為壓入式、抽出式、抽壓混合式三種。在實際應用中，應該根據(jù)礦井的實際開采深度、瓦斯涌出量等因素合理選用通風模式?，F(xiàn)階段，我國大部分井工開采煤礦均使用抽出式通風模式。如某礦井因為當前通風系統(tǒng)無法提供足夠的風量，且進風巷道、回風巷道斷面較小，導致井巷阻力較大。因此，需要對該煤礦通風模式進行優(yōu)化，選用抽壓混合式通風模式以滿足風量需求。

3.2 調節(jié)通風量

通過優(yōu)化礦井各個區(qū)域的風量，有效確保礦井生產過程中各個區(qū)域，各個時間的用風需求。隨著礦井深度和開采量的持續(xù)增加，風阻也會持續(xù)增大，如果現(xiàn)有通風系統(tǒng)無法提供足量的風，就應該及時優(yōu)化礦井通風系統(tǒng)，設立必要的輔助通風設備，確保礦井下的通風需求。

3.3 降低通風阻力

礦井的通風阻力與通風距離、風量以及礦井巷道結構有關，因此，我們應該對這些參數(shù)進行分析，找到降低通風阻力的方法，以確保通風系統(tǒng)運行良好。如某個礦井中，風硐、副斜井長280.5m，通風阻力為621.14Pa，占礦井整體通風阻力的為33．4%，為了降低通風阻力，可以因此設置新的回風立井，縮短通風距離，從而有效降低風阻[6,7]。

3.4 合理配置通風設施

在構建礦井通風系統(tǒng)的過程中，合理選擇并設置通風設施非常重要，決定了系統(tǒng)的整體運行效能。礦井通風系統(tǒng)常用的通風設施包括風門、風橋、風窗、風擋等。在系統(tǒng)運行時，應該定期檢查，確保通風設施運轉正常，保證礦井通風系統(tǒng)處于良好運行狀態(tài)，從而有效避免安全事故的發(fā)生。例如，某礦井通風系統(tǒng)選用的時離心式風機，已無法滿足礦井生產時的通風需求，因此，可以考慮選用防爆對旋軸流式風機，增加風量，滿足通風需求。

4 結語

綜上所述，在礦井生產過程中，通風系統(tǒng)起到保證生產安全、節(jié)約生產成本的重要作用，而礦井生產獲得的變化會影響到通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對礦井生產安全帶來不利影響。因此，通風系統(tǒng)的安全評價與優(yōu)化是礦井生產安全管理工作的重要組成部分。近些年來，我國礦井通風系統(tǒng)安全評價與優(yōu)化獲得較大進展，但還是沒有完全解決礦井通風系統(tǒng)的安全問題。因此，在礦井工程設計或開采階段都必須重視通風系統(tǒng)的安全評價與優(yōu)化，全面準確地評估通風系統(tǒng)的安全狀況，并對通風系統(tǒng)進行持續(xù)優(yōu)化調節(jié)，選用科學合理的通風系統(tǒng)方案，確保通風系統(tǒng)的運行狀態(tài)始終良好，滿足礦井生產通風需求和安全標準，為煤礦安全穩(wěn)定生產提供有效保障。