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        通風(fēng)安全技術(shù)在煤礦開釆中的應(yīng)用

        2022-06-15 07:47:34杜周祥
        大科技 2022年23期
        關(guān)鍵詞:通風(fēng)設(shè)備變頻礦井

        杜周祥

        (曲靖市麒麟?yún)^(qū)能源局,云南 曲靖 655000)

        0 引言

        煤礦開采應(yīng)用的通風(fēng)安全技術(shù)都應(yīng)當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi),以此來確保煤礦礦井井下作業(yè)環(huán)境的空氣質(zhì)量,避免灰塵及有毒有害氣體對開采人員身體健康及安全造成威脅。大量的煤礦開采作業(yè)實踐表明,通風(fēng)安全技術(shù)能夠確保礦井通風(fēng)系統(tǒng)運行性能穩(wěn)定及功能高效,減少礦井內(nèi)部的開采運行安全隱患,降低安全事故的發(fā)生概率,為煤礦開采工作的順利進行奠定技術(shù)基礎(chǔ),為煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有效推動力。

        1 通風(fēng)安全技術(shù)在煤礦開釆中的應(yīng)用必要性

        1.1 加大巷道之間的通風(fēng)力度

        在煤礦開采作業(yè)中,煤礦企業(yè)首先需要進行開拓布置,開掘各種功能巷道,并且使各巷道能夠?qū)崿F(xiàn)相互聯(lián)通,從而為開采作業(yè)提供有利條件。但是巷道之間的聯(lián)通會令礦井中的易燃易爆炸物質(zhì)聚集在一起,這些物質(zhì)達到一定濃度、氧氣濃度符合條件、出現(xiàn)一定區(qū)間值高溫?zé)嵩粗蟊銜l(fā)生爆炸事故,從而對開采人員的生命安全及煤礦開采作業(yè)安全造成不利影響[1]。而通風(fēng)安全技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用,能夠確保通風(fēng)系統(tǒng)的運行性能,加大巷道之間的通風(fēng)力度,不但能夠有效避免易燃易爆炸物質(zhì)的聚集,還能夠通過風(fēng)量將易燃易爆炸物質(zhì)及時排出,有效降低高溫?zé)嵩礈囟?,使易燃易爆炸物質(zhì)不具備燃燒和爆炸的必要條件。

        1.2 確保礦井通風(fēng)設(shè)備應(yīng)用性能

        在通風(fēng)安全技術(shù)的指導(dǎo)下,通風(fēng)設(shè)備的安裝流程能夠向準(zhǔn)確化、精準(zhǔn)化方向完善,使得作業(yè)人員能夠?qū)崿F(xiàn)對通風(fēng)設(shè)備的合理、規(guī)范安裝,從而確保礦井通風(fēng)設(shè)備的應(yīng)用性能及功能發(fā)揮,使得設(shè)備處于正常穩(wěn)定運行狀態(tài),當(dāng)設(shè)備工作效率和質(zhì)量得到提高之后,煤礦開采通風(fēng)效果和安全程度自然能夠得到保障。此外,在通風(fēng)安全技術(shù)的輔助下,通風(fēng)設(shè)備的應(yīng)用性能能夠進一步發(fā)揮,避免出現(xiàn)通風(fēng)設(shè)備應(yīng)用不全面、不合理等問題。

        1.3 確保作業(yè)人員工作安全程度

        井下作業(yè)人員是完成煤礦開采工作的主要勞動力,作業(yè)人員的工作安全程度直接關(guān)系到了煤礦開采質(zhì)量和效率,而通風(fēng)安全技術(shù)的應(yīng)用,便能夠為作業(yè)人員提供絕對的安全保障[2]。例如,開采設(shè)備在實際煤礦開采中的應(yīng)用會受到較多因素影響,可能會改變通風(fēng)設(shè)備的風(fēng)力傳輸方向,如果作業(yè)人員能夠合理應(yīng)用通風(fēng)機安全技術(shù),便能夠通過設(shè)備操作來及時調(diào)整風(fēng)力傳輸方向與供風(fēng)量,避免設(shè)備應(yīng)用操作出現(xiàn)錯誤,降低突發(fā)狀況和安全事故的發(fā)生概率,避免在煤礦開采中受到安全威脅,真正實現(xiàn)高質(zhì)量高效率通風(fēng),更好地進行煤礦開拓開采。

        2 通風(fēng)安全技術(shù)在煤礦開釆中的應(yīng)用方向

        2.1 對主要通風(fēng)機進行變頻改造

        通過通風(fēng)安全技術(shù),煤礦企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)對主要通風(fēng)機的變頻改造,從而強化主要通風(fēng)機在煤礦開采中的應(yīng)用性能。主要通風(fēng)機變頻改造具體流程如下:用具備變頻功能的控制柜代替?zhèn)鹘y(tǒng)功能控制柜,從而實現(xiàn)通過變頻器控制主要通風(fēng)機的目標(biāo),這樣便能夠通過變頻器和主要通風(fēng)機的雙回路控制體系實現(xiàn)對主要通風(fēng)機的變頻控制,從而實現(xiàn)在變頻運行與常規(guī)運行模式之間的自由切換。此外,經(jīng)過變頻改造后的主要通風(fēng)機有兩臺自動變頻器,每臺自動變頻器分別控制一臺主要通風(fēng)機,因此能夠?qū)崿F(xiàn)對主要通風(fēng)機的直接控制,有利于提高煤礦開采通風(fēng)效果,確保了煤礦開采安全程度。

        2.2 對主要通風(fēng)機進行自動變頻改造

        (1)DCS 集控系統(tǒng)(圖1)和遠程通信系統(tǒng)屬于基本的通風(fēng)安全技術(shù),兩種技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用,能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)視和控制功能,從而達到遠程監(jiān)視與控制目的;并且開采人員能夠在通風(fēng)系統(tǒng)連接計算機上,實現(xiàn)對任意一臺風(fēng)機的有效控制,從而了解每臺風(fēng)機的實際運行情況[3]。

        圖1 DCS 集控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        (2)具備變頻功能的控制柜能夠同時實現(xiàn)對通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量的手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié),在自動調(diào)節(jié)模式下,開采人員需要針對所需風(fēng)量調(diào)節(jié)當(dāng)前變頻器的輸出頻率參數(shù),從而實現(xiàn)自動閉環(huán)控制風(fēng)量和頻率的目標(biāo)。

        (3)經(jīng)過自動變頻改造的通風(fēng)系統(tǒng)具備了報警功能和自動保護功能,表示一旦煤礦開采出現(xiàn)安全隱患或通風(fēng)設(shè)備出現(xiàn)故障,集控室便會收到故障消息和自動報警消息,并且獲取相關(guān)的故障數(shù)據(jù),從而進行針對性調(diào)整。

        2.3 提高通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦開采中的應(yīng)用效果

        提高通風(fēng)系統(tǒng)是通風(fēng)安全技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用目標(biāo)。

        (1)經(jīng)過自動變頻改造的主要通風(fēng)機能夠?qū)崿F(xiàn)工頻和變頻的相互閉鎖控制,表示當(dāng)自動化變頻模式出現(xiàn)運行故障,或者是變頻器出現(xiàn)運行問題,導(dǎo)致主要通風(fēng)機無法實現(xiàn)正常運行時,主要通風(fēng)機便會自動切換為工頻運行模式。

        (2)經(jīng)過變頻改造后的主要通風(fēng)機啟動柔性得到了大幅度提高,通風(fēng)量實現(xiàn)了無級調(diào)速,通風(fēng)量調(diào)速范圍得到了擴大,能夠調(diào)節(jié)0~50Hz 之內(nèi)的主要通風(fēng)機電網(wǎng),有效減少了通風(fēng)設(shè)備之間的相互沖擊,降低了通風(fēng)設(shè)備運行時的噪聲和溫度,從而延長了通風(fēng)設(shè)備的應(yīng)用時間。

        (3)經(jīng)過變頻改造的主要通風(fēng)機能夠有效節(jié)約電力資源,具體節(jié)能比例可以達到未改造前的37%左右,可見通過節(jié)能獲得的利潤效益,能夠迅速回收主要通風(fēng)機自動變頻改造的成本。

        (4)經(jīng)過變頻改造的主要通風(fēng)機能夠有效縮短煤礦開采的周期,在提高煤礦開采效率的同時,減少了開采人員的工作強度和工作量,同時還能夠避免人為因素導(dǎo)致的主要通風(fēng)機故障和通風(fēng)設(shè)備故障,真正實現(xiàn)了一舉兩得。

        3 通風(fēng)安全技術(shù)在煤礦開釆中的應(yīng)用策略

        3.1 提高開采人員技術(shù)專業(yè)水平

        提高開采人員的技術(shù)專業(yè)水平,可以采取以下措施:

        (1)煤礦企業(yè)需要強化開采人員的安全意識,例如,通過安全知識教育提高從業(yè)人員對于煤礦開采通風(fēng)安全技術(shù)應(yīng)用的重視程度,通過構(gòu)建責(zé)任制度和采取獎懲措施來規(guī)范從業(yè)人員的工作態(tài)度,使得通風(fēng)安全技術(shù)都能夠在煤炭開采中得到有效應(yīng)用[4]。

        (2)煤礦企業(yè)需要做好對從業(yè)人員的專業(yè)知識與技術(shù)培訓(xùn),使得每位從業(yè)人員都能夠掌握各項通風(fēng)安全技術(shù)的操作流程、個人安全防護注意事項、特殊情況下的自救能力和互救能力,確保各項技術(shù)能夠在煤礦開采中發(fā)揮應(yīng)盡的作用。

        (3)煤礦企業(yè)需要結(jié)合通風(fēng)系統(tǒng)運行及煤礦開采安全的實際需求,選擇針對性通風(fēng)安全技術(shù),避免通風(fēng)系統(tǒng)運行效率較低導(dǎo)致的安全事故,例如,自動化安全控制技術(shù)在通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用,便能能夠?qū)崿F(xiàn)對各項通風(fēng)設(shè)備控制命令的有效下達,從而確保通風(fēng)設(shè)備應(yīng)用效率。

        (4)煤礦企業(yè)需要構(gòu)建煤礦開采安全制度,對于各項通風(fēng)安全技術(shù)的應(yīng)用作出明確規(guī)定,以此來規(guī)范開采人員的煤礦開采行為,禁止出現(xiàn)違反制度規(guī)定的行為,同時還能夠?qū)⒕唧w的煤礦開采責(zé)任落實到各個部門和各位從業(yè)人員上;當(dāng)然安全制度需要結(jié)合具體的通風(fēng)安全技術(shù)類型以及煤礦開采作業(yè)的實際需求進行針對性調(diào)整,但是需要確保調(diào)整內(nèi)容的合理性,及時彌補現(xiàn)有制度的不足。

        3.2 完善通風(fēng)安全管理信息系統(tǒng)

        首先,從業(yè)人員在進行煤礦開采作業(yè)之前,需要對通風(fēng)系統(tǒng)運行及通風(fēng)設(shè)備應(yīng)用性能做出針對性評估,并且通過現(xiàn)代信息技術(shù)將評估結(jié)果列入通風(fēng)安全管理信息系統(tǒng)中進行進一步優(yōu)化處理,最終確保評估數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;其次,煤礦企業(yè)在煤礦開采作業(yè)中,可以針對各個礦井的實際情況構(gòu)建有害氣體和灰塵檢測數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)對不同階段礦井內(nèi)部有害物質(zhì)檢測數(shù)據(jù)的科學(xué)統(tǒng)計,同時還能夠構(gòu)建相關(guān)安全事故數(shù)據(jù)庫;上述數(shù)據(jù)庫能夠為煤礦開采人員進行通風(fēng)安全管理提供數(shù)據(jù)支持,能夠進一步提高有害物質(zhì)檢測結(jié)果準(zhǔn)確程度,從而將這些物質(zhì)控制在合理范圍內(nèi),避免這些有害物質(zhì)被煤礦開采人員過量吸收,減少職業(yè)危害因素,降低安全事故的發(fā)生概率。

        3.3 加大巷道通風(fēng)管理工作力度

        在煤礦開采中,煤礦企業(yè)想要實現(xiàn)對通風(fēng)安全技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用,便需要加大對巷道的通風(fēng)管理力度,確保通風(fēng)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮其通風(fēng)效果,提高巷道內(nèi)各個通風(fēng)設(shè)備的單向風(fēng)量傳輸效果,使得傳輸?shù)娘L(fēng)流都能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)合礦井井下作業(yè)實際情況及具體需求進行自動化調(diào)節(jié)。例如,煤礦企業(yè)可以在每個巷道設(shè)置通風(fēng)設(shè)備及瓦斯實時監(jiān)測設(shè)備,這樣開采人員便能夠結(jié)合計算機系統(tǒng),實現(xiàn)對瓦斯?jié)舛群拖锏劳L(fēng)效果的實際監(jiān)測并實時預(yù)警,輔以控制調(diào)節(jié)機電電子設(shè)備做出針對性調(diào)整和控制,既能夠有效降低煤礦開采地下作業(yè)空間的有毒有害物質(zhì)含量,防止有毒有害物質(zhì)集聚產(chǎn)生燃燒和爆炸,確保煤礦開采工作的順利進行。此外,煤礦企業(yè)需要強化對于巷道通風(fēng)設(shè)備的定期檢查、維護、保養(yǎng),確保每臺通風(fēng)設(shè)備都能夠發(fā)揮應(yīng)有的運行效果,處于穩(wěn)定的運行狀態(tài),切實滿足煤礦井下開采作業(yè)的實際安全及技術(shù)需求。

        3.4 科學(xué)合理掌握巷道貫通位置

        煤礦通風(fēng)安全技術(shù)為科學(xué)選擇巷道貫通位置提供支持,具體需要煤礦企業(yè)充分分析貫通區(qū)域巷道功能分布,選擇危險程度較低的區(qū)域作為巷道的貫通位置,這樣能夠確保貫通位置的安全程度[5]。通常情況下,主要井筒與巷道區(qū)域最好不要選定為巷道貫通位置,這是因為貫通作業(yè)將對主要井筒與巷道產(chǎn)生影響,不能及時進行貫通后局部通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整,以便便能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)流的有效控制。如果煤礦企業(yè)在主要井筒與巷道區(qū)域進行貫通處理,沒有采取合理的調(diào)節(jié)局部通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)流控制措施,便可能會導(dǎo)致風(fēng)流紊亂、短路等問題,使得大量煤塵、瓦斯等聚集,對現(xiàn)場作業(yè)人員產(chǎn)生職業(yè)危害,增加了燃燒、爆炸事故的發(fā)生概率。

        3.5 合理應(yīng)用先進通風(fēng)技術(shù)與安全技術(shù)

        通風(fēng)安全技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用,能夠顯著提高開采作業(yè)的自動化水平,表示煤礦企業(yè)需要強化對于先進通風(fēng)安全技術(shù)的應(yīng)用,通過強制措施要求開采人員及開采部門落實先進技術(shù),確保開采人員能夠通過自動化方案完成各項開采作業(yè),從而降低煤礦生產(chǎn)安全風(fēng)險,有效防止安全事故的發(fā)生。具體來講,在煤礦生產(chǎn)作業(yè)之前,煤礦企業(yè)可以通過通風(fēng)安全技術(shù),實現(xiàn)對開采區(qū)域的實地勘查,從而掌握礦床具體位置及相關(guān)信息;在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建礦床分析數(shù)據(jù)模型(圖2),通過先進模型實現(xiàn)對礦床開采的有效分析,從而確定合理的開拓開采模式,進一步實施有效精準(zhǔn)的通風(fēng)方式方法;隨后,通過采掘機械自動進行采掘推進,完成自動化地下開采,這樣即使在開拓開采過程中出現(xiàn)安全事故,也能夠減少和避免開采作業(yè)人員傷亡。此外,煤礦企業(yè)可以應(yīng)用開采區(qū)和掘進區(qū)分別控制通風(fēng)技術(shù),滿足不同區(qū)域?qū)τ诘V井內(nèi)部空氣質(zhì)量的需求,以此來確保各個區(qū)域內(nèi)均具有良好的通風(fēng)環(huán)境,風(fēng)量滿足作業(yè)需要,確保各個區(qū)域內(nèi)的開采人員都能夠呼吸到質(zhì)量較為良好的空氣,減少職業(yè)危害,同時,防止有毒有害氣體和各類粉塵聚集引起燃燒或者爆炸風(fēng)險,確保作業(yè)區(qū)域安全。

        圖2 礦床分析數(shù)據(jù)模型

        4 結(jié)語

        綜上,通風(fēng)技安全技術(shù)在煤礦開釆中的應(yīng)用能夠加大巷道之間的通風(fēng)力度、確保礦井通風(fēng)設(shè)備應(yīng)用性能、保障開采人員工作安全程度,為了進一步強化對通風(fēng)安全技術(shù)的應(yīng)用,煤礦企業(yè)可以采取提高開采人員技術(shù)專業(yè)水平、完善通風(fēng)安全管理信息系統(tǒng)等策略,通過先進技術(shù)實現(xiàn),對礦井井下作業(yè)安全的提供保障,避免由于通風(fēng)安全技術(shù)應(yīng)用不佳導(dǎo)致的煤礦開采安全事故,減少不合理開采給煤礦企業(yè)帶來的經(jīng)濟損失。

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