矿井通风系统的稳定性评价及结果分析.pdf

多主通风机运转情况总第2 1 5期2023年第1 0 期工程技术摘要：为准确掌握矿井通风系统的稳定性，为保证综采工作面的安全生产奠定扎实基础，结合实践生产对通风系统进行稳定性评价十分有意义。在对矿井基本情况分析的基础上，构建了矿并通风系统稳定性评价指标体系和评价标准分级；并结合实际生产分别计算了稳定性因素的各项单项指标和综合指标的测度，结合置信度判别基础得出该矿井通风系统较为稳定。关键词：通风系统；指标体系；稳定性评价；置信度准则；优化中图分类号：TD72文献标识码：A通风系统为煤矿生产中必不可少的系统,其主要是矿井的通风阻力较大2 。因此,需重点从以下几个功能是降低工作面的粉尘、瓦斯浓度等,为工作面作方面对矿井的通风系统进行优化：业人员和设备提供一个安全、稳定且舒适的工作环1)对矿井巷道进行强化支护，降低风流在巷道的境。煤矿通风系统的稳定性是衡量其好坏的关键指摩擦阻力；标。可反映通风系统稳定性的指标包括风流大小、2)将巷道内的杂物进行及时处理；质量以及风流方向的改变等。当煤矿通风系统的稳定3)对断面面积较小的巷道进行扩巷处理性较差时，会存在风量不足、风阻增大等问题，从而直2矿井通风系统的稳定性评价接导致工作面出现瓦斯积聚的风险。本文将结合实践2.1矿井通风系统稳定性指标体系构建生产对通风系统稳定性评价的量化指标进行分析,并为能够准确对矿井通风系统的稳定性进行评价，对其稳定性进行综合分析。需要对影响矿井通风系统稳定性各项因素进行综合1工程概况分析，根据矿井的实际条件对初选的指标进行完善，本文所研究矿井的通风方式为混合式通风，包括保证所构建指标体系的完整性和有效性 3 。本工程所有中央风井、王村风井和西坡风井,现场通风机的工构建的通风系统稳定性评价指标体系如图1 所示。作方式为机械抽出式。目前，三大风井中所配套通风通风网络复杂程度等积孔机的具体参数和通风现状如表1 所示：风量供需比表1 矿井通风现状矿井通风系统环境设计排风实际排风实际负风井通风机型号量/(m/s)中央风井AGF606-4.0西坡风井ACF606-4.0王村风井AGF606-4.0经探测，该煤矿的涌水来源主要为工作面顶板的砂岩水，其涌水量占据整个矿井涌水量的9 5.4%;其次为底板灰岩水，其涌水量占据整个矿井涌水量的2.85%；最后为工作面的陷落柱,其涌水量占据整个矿井涌水量的1.7%。在目前开采状态下,整个矿井的正常涌水量为2 50 m/h，最大涌水量为550 m/h；整个矿井瓦斯的绝对涌出量为1 1 5.9 5m/min,瓦斯的相对涌出量为7.58 m/t。根据表1 中通风机的实际排风量和负压参数得出：中央风井的等积孔为9.6 8 m,西坡风井的等积孔为6.9 1 m,王村风井的等积孔为9.7 8 m。综合来讲，虽然通风系统可以满足当前煤矿的实际生产需求，但收稿日期：2 0 2 3-0 8-0 3作者简介：刘杰，男，1 9 8 4年出生，毕业于辽宁工程技术大学，本科，助理工程师,从事通风与安全相关工作。山西化工Shanxi Chemical Industry矿井通风系统的稳定性评价及结果分析刘杰（山西焦煤西山煤电集团公司官地矿通风部通风三队，山西太原0 3 0 0 53）负压/Pa量/(m/s)压/Pa06003 2204 70006002.2513.886060022513886Total 215No.10,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.10.058文章编号：1 0 0 4-7 0 50(2 0 2 3)1 0-0 1 3 8-0 2通风有效供风率矿井漏风程度矿井风压合理性矿井风量质量情况442.52.956354.833.737437.172.827矿井通风系统稳定性评价指标体系主通风机效率矿井通风设备及设施局扇装备合格度通风调节设施合格度矿井巷道合格率安全监测监控通风阻力测定情况矿井通风安全管理通风设施与巷道维护情况安全投入合理性矿井独立通风情况反风系统合格度矿井通风抗灾能力防灾设施合格度避灾路线合理性员工培训员工素质矿井职工情况人员结构合理性员工出勤率图1 矿井通风系统稳定性评价指标体系2023年第1 0 期本文对矿井通风系统稳定性评价属于定量分析，对应各项单项因素的分级标准如表2 所示。表2 各项单项因素分级标准单项指标因素优矿井通风网络复杂程度2矿井风量供需比1.01.2矿井有效风量率/%95矿井内部漏风率/%202.2矿井各项单指标计算结合矿井的基本情况。重点对矿井通风系统安全性评价指标体系中的各项指标进行独立计算,计算结果如表3 所示。表3 矿井通风系统稳定性评价指标体系计算结果指标名称矿井通风网络复杂程度矿井风量供需比矿井有效风量合格性1%6.21%,其中中央回风立井漏风率为1.2%，西矿井漏风率坡回风井漏风率为2.5%，王村回风经漏风率为2.5%中央回风井为7 1.6%，王村回风井为7 1.4%，通风机效率西坡回风井为7 3.9%根据表3 中影响矿井稳定性指标体系中各单项指标的计算结果,对评价矿井稳定性的综合属性进行计算，包括有矿井通风系统的环境、通风设备及设施、安全管理、抗灾能力及职工情况 4,具体计算结果如表4所示。同时，根据不同综合指标对通风系统稳定性的影响力赋予不同的权重值。表4矿井通风系统稳定性评价综合属性计算结果综合属性权重稳定较稳定一般差环境0.337 5设备及设施0.229 3安全管理0.277 3抗灾能力0.109 9职工情况0.046 0根据表3 中各项综合属性的权重和计算结果,得出该矿井通风系统稳定级别的测度为0.40 6 2，较稳定级别的测度为0.3 3 2 7，一般稳定级别的测度为0.2041,不稳定级别的测度为0.0 57。2.3矿井通风系统稳定性评价结果分析根据 2.1 中的计算结果,并结合置信度准则对其等级进行评价。置信度的判别公式如式(1)所示：ko=min(k:Zuxi,1kn.(1)式中：ux为各项综合属性的测定值；入为置信度，取值为0.6。刘杰：矿井通风系统的稳定性评价及结果分析良一般2.53.53.54.31.5211.51.21.41.41.595909085677834458070706020303040数值6.11.0791.260.591 80.190 50.471 00.332.40.067 10.55920.373.70.606 70.039 30.286 90.713 1139.通过测算得出：通风系统环境、通风设备及设施、安全管理的置信判别值为2,对应的稳定性级别为较稳定；通风系统的抗灾能力和职工情况的置信判别值差为1,对应的稳定性级别为稳定 5。4.3综合分析，得出矿井通风系统的稳定性置信判别11.5或18585400.048 60.169 10.196 5000.354 0000值为2,对应的稳定性级别为较稳定。在评价过程中发现，虽然矿井稳定性最终评价结果为良，还需根据通风系统在实际运行过程中所存在的问题作出如下改进：1)矿井的通风阻力偏大,需要强化对矿山环境因素的管理，尤其是强化对巷道支护，降低气流在巷道流动时的阻力；及时对巷道内的杂物进行清理；对巷道局部断面较小的位置进行扩巷处理。2)矿井的有效风量偏低,需要在工作面采用分区通风方式，并建立独立的回风巷道，进一步提升通风系统的稳定性。3)鉴于工作面通风设施较多,在日常工作中应定期对设施进行维护,尤其针对风门、风桥以及挡风墙等；对于已经损坏的设施进行及时修复并完善，避免出现漏风的问题，从而导致风量减小。3结语矿井通风系统是保证煤矿安全、高效生产的关键系统,在实际生产中随着工作面的不断推进,综采工作面所面临的通风问题不断变化。因此,需要对矿井通风系统的稳定性进行综合评价。本文结合实践生产对通风系统的稳定性进行评价并对结果进行分析,为后续通风系统的改进提供支撑。具体总结如下：1)根据通风系统实际生产情况，建立了以环境、设备及设施、安全管理、抗灾能力以及职工情况为主的指标体系;2)根据实际生产对上述指标体系的综合因素进行权重划分,并根据计算结果得出该矿井通风系统的稳定性等级为较稳定。3)根据评价结果提出了强化支护、管理、日常维护等改善措施。参考文献1李宗翔，刘宇,于景晓，等.突出瓦斯流与矿井通风系统耦合移动仿真 J.重庆大学学报（自然科学版）,2 0 1 2,3 5（1 1)：1 1 1-1 1 6.2沈，王海宁，黄国平.基于SolidWorks的矿井通风系统三维仿真模型 J.矿业安全与环保，2 0 0 7,3 4(3)：3.3李宗翔，于景晓，林树坤，等.火灾时期矿井通风系统风阻飘移仿真模拟研究 J.安全与环境学报，2 0 1 1,1 1(4)：4.4赵千里，刘剑.用矿井通风仿真系统（MVSS)确定通风系统优化改造方案 J.中国安全科学学报，2 0 0 2（2）：6.5程磊，杨运良，熊亚选.基于人工神经网络的矿井通风系统评价研究 J.中国安全科学学报,2 0 0 5,1 5(5)：4.（英文摘要下转第1 42 页）山西化工第43卷3.02.52.0%(00)11.00.5图4回采期间相邻采空区CO及氧气浓度变化曲线空区间留设有6 m窄煤柱，回采的3#煤层具有自燃发火倾向性，同时采面开采范围内发育有断层等地质构造。受采面漏风影响,采面正常推进以及过断层构造期间面临本采面及邻近采面采空区以内自燃问题。为此，文中3130 3综采工作面现场情况，从正常回采以及过断层构造两个方面出发,针对性提出防灭火技术措施。2)在3130 3综采工作面正常回采时，通过适当增加采面推进速度确保采空区遗煤快速进人到室息带；并配合采空区注氮、灌浆等措施避免遗煤自燃。在过断层时,由于采面推进速度缓慢、采空区内遗煤量较大,提出在3130 3综采工作面回采巷道与采空区连接处增设临时隔离墙减少漏风量，窄煤柱喷洒密封材料、注浆等措施封堵窄煤柱漏风裂隙，喷洒阻化剂机Research on Fire Prevention and Control Technology for Narrow Coal Pillar Large Mining(Shanxi Coking Coal Fenxi Mining Industry Zhengwang Coal Industry Co.,Ltd.,Xiaoyi Shanxi 032300,Abstract:Taking the mining of the 31303 fully mechanized mining face as an engineering example,specific fire prevention and controlmeasures are proposed based on the on-site situation,including nitrogen injection,grouting,aranging temporary isolation walls,sprayingsealing materials on coal pillars,and grouting,in order to address the issues of narrow coal pillar cracks,large air leakage in goaf,andprominent spontaneous combustion of residual coal in goaf during the mining process.After on-site application,the 31303 fully mechanizedmining face was able to maintain safe production and effectively solve the problem of spontaneous combustion of residual coal in the goaf.Key words:narrow coal pillar;coal lef in goaf;spontaneous ignition;fire prevention and extinguishing technology(上接第139 页）Stability Evaluation and Result Analysis of Mine Ventilation System(Ventilation Team 3,Ventilation Department,Shanxi Coking Coasl Xishan Coal Electricity Group GuandiAbstract:In order to accurately grasp the stability of the mine ventilation system and lay a solid foundation for ensuring the safetyproduction of the fully mechanized mining face,it is very meaningful to evaluate the stability of the ventilation system in combination withpractical production.Based on the analysis of the basic situation of the mine,a stability evaluation index system and evaluation standardgrading for the mine ventilation system were constructed.And combined with actual production,various individual and comprehensiveindicators of stability factors were calculated,and based on confidence discrimination,it was concluded that the ventilation system of themine is relatively stable.Key words:ventilation system;indicator system;stability evaluation;confidence criteria;optimization持续注氮降低遗煤自燃发火风险；由于留设窄煤柱，02浓度654(0)CO浓度321O距离工作面距离/mHeight Fully Mechanized Mining FaceMine,Taiyuan Shanxi 030053,China)导致3130 1采空区漏风严重，当采空区遗煤有自燃发火问题时则综合采用注氮、注浆等方式进行防灭火。2)现场应用后,3130 3综采工作面得以安全高效回采，有效解决了留设窄煤柱面临的采空区漏风量大、遗煤自燃发火防治难度高等问题，实现了采面煤炭高效安全回采。参考文献1楼杨建，王建廷，李俊锋.窄煤柱影响下工作面漏风通道数值模拟研究J.山东煤炭科技,2 0 2 1,39(11)：9 4-9 7.2王春森，程兆辉.易自燃煤层大采高综采工作面防灭火技术研究J.中国矿山工程,2 0 2 1,5 0(5)：7 5-7 8.3樊正红.某矿留窄煤柱沿空掘巷下采空区自燃防治灭火技术研究J.现代矿业,2 0 2 0,36(3):19 8-2 0 0.4王岳.巴彦高勒煤矿窄煤柱沿空掘巷防灭火技术研究D.青岛：山东科技大学,2 0 19.5闫建兵.上分层区段煤柱下留窄煤柱掘巷围岩控制技术研究D.太原：太原理工大学，2 0 18.6金明方，廉洁，姚小帅.背斜区域窄煤柱沿空掘巷煤层自燃机理及防治J.山东煤炭科技，2 0 18（4）：9 1-9 3.7王成.羊场湾煤矿煤柱尺寸优化及防灭火技术研究D.青岛：山东科技大学,2 0 18.8马驰，王永保，曹平小，等.深井易自燃煤层沿空掘巷预留窄煤柱煤自燃防治技术J.安徽建筑工业学院学报（自然科学版），2011,19(1):37-39.Deng NingningChina)Liu Jie