通风系统在煤矿事故中的应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 17 日 作者简介：孙家军（1989），男，汉族，河南永城人，助理工程师，研究方向为矿井通风在煤矿安全事故的应用。-101-通风系统在煤矿事故中的应用 孙家军 河南国龙矿业建设有限公司，河南 永城 476600 摘要：摘要：本文主要针对矿井通风系统的相关原理，并探讨该系统在煤矿安全事故中起到的关键作用，不仅需要作用于井下环境当中，借助矿井通风系统提供新鲜空气，还能够实现对有害气体与粉尘的有效排除，尽可能的降低火灾和爆炸等风险问题的发生几率，有利于保障矿工的生命财产安全。因此，针对矿井通风系统在煤矿生产安全事故中的相关作用进行探讨，在完善相关设计和管理时，对促进煤矿生产效率与环境质量的提升具有重要意义。关键词：关键词：煤矿安全事故；矿井通风系统；作用；运用 中图分类号：中图分类号：TD724 0 引言 作为社会始终关注的焦点问题，在治理煤矿安全事故的过程中，作为保障煤矿安全生产的重要组成部分，应发挥矿井通风系统的关键作用，有利于保障矿工的生命安全和身体健康。因此，探讨矿井通风系统在煤矿安全事故中的作用至关重要，有利于提高煤矿安全管理总体水平。1 矿井通风系统的基本原理 对于矿井通风系统而言，通常作用于矿井的内部进行通风，包括一系列的设备与措施。例如，通风方式、通风网络、通风机的工作方法等等。其中，对于通风方式而言，包括中央式、对角式、分区式和混合式等4种，且每种方式均有独特的优势，在适用场景方面存在一定的差异。对于矿井通风方法，通常作用于矿井当中，利用通风机进行供风。在矿井中，可以按照通风机的安装位置，将其分成抽出式、压入式及混合式 3 种。对于通风网络而言，包含通风系统网络图和其基本形式。其中，对于通风系统网络的基本形式，包含串联、并联、分支和合并等1。在矿井通风系统中，还包含各项控制与检测部分。如，风机控制、CO 传感器、交通状态检测、火灾报警控制和 TC 控制等。在上述关键部分的共同作用下，能够构成完整的矿井通风系统，使矿井内部空气质量顺利达标，有利于保障矿工的生命安全。2 矿井通风系统在煤矿安全事故中的作用 2.1 防止有害气体积聚 在空气中，若甲烷的浓度达到一定程度时，尽管存在细小的火花，也会引起爆炸。硫化氢属于强烈的神经毒气，在短暂接触之后，会导致矿工瞬间失去意识，严重情况下还会导致死亡。一氧化碳会侵袭矿工的呼吸系统，尽管吸入的一氧化碳量相对较少，也有可能导致缺氧窒息。对于上述致命性的有害气体，在发挥矿井通风系统的作用时，能够加强对矿工生命的保护。通过不断排除井下的有害气体，使其浓度保持在可接受范围之内，可以有效降低中毒风险几率，有效规避爆炸问题。随着通风系统的不断运作，可以将矿井内部空气中的有害气体进一步稀释，使其无法合成爆炸性混合物。在矿工遇到危险时，还可以利用通风系统，将其疏散至安全区域，保障矿工安全。在出现紧急情况时，利用通风系统能够使矿井内部气流方向随之产生改变，在为矿工提供引导时，使其快速撤离危险区域。在平时，保证通风系统的持续运作，能够保持矿井内部空气的新鲜与流通性，形成对有害气体聚集问题的预防。2.2 控制温度和湿度 在高温环境下，矿工容易出现热射病、脱水、中暑等病症，且自身体能消耗随之加快，不利于工作效率的提升，还有可能会引发意外事故。在长期处于潮湿环境下，矿工容易得关节炎、风湿病等疾病，不仅会影响矿工的身体健康，还会导致生活质量降低，促使矿工提前结束职业生涯。基于上述背景的影响，在矿井中设置通风系统显中国科技期刊数据库 工业 A-102-得尤为重要，不仅能够调节温度和湿度，还可以营造舒适的工作环境，帮助矿工更好的进行生产作业。在处于高温情况时，利用通风系统，随着冷空气的引入，使矿井内部温度得以降低。在处于潮湿的环境下，可以利用通风系统排出湿气，保障井内干燥2。2.3 防止火灾和爆炸 为防止甲烷气体引发火灾、爆炸等问题，可以利用通风系统，加强对氧气浓度的控制。在矿井内部，在氧气浓度降低的基础上，可以有效减少火灾与爆炸等问题的发生可能性。利用通风系统，排除有害气体，例如甲烷气体，使矿井内部有害气体持续释放，进一步降低矿井内部甲烷气体的浓度，使火灾与爆炸等风险因素得以消除。随着通风系统的安装和运作，还能够提供相应的火源扑灭条件。一旦发生火灾和爆炸，能够借助通风系统，将火源周围的气体迅速排出。此时，能够形成防火隔离带。在失去继续燃烧的条件时，能够有效的减轻火灾和爆炸危害。随着救援工作的展开，可以利用通风系统，在调整矿井内部气体流动之后，提供清晰的工作环境，便于救援人员展开工作，利于救援效率的提升。3 通风系统在不同类型煤矿事故中的应用 3.1 瓦斯事故中的应用 3.1.1 合理布置风井和通风系统 在布置风井时，基于不同的框架条件，内部的通风环境与瓦斯分布状况存在较大的差异。例如，若部分矿区的地质构造相对比较复杂，当其中存在丰富的断层时，瓦斯的涌出总量相对较大。所以，通风环节具有较高的难度。在保障风井设置的合理性时，使通风系统的综合能力得到增强，加强对矿井内部瓦斯浓度的控制，使其处于安全范围内。通过考虑矿井的实际开采规模，随着开采深度的不断增加，矿井内部形成了较长的通风距离，所以会提高通风难度。基于大规模的矿井开采任务，需要适当增加风井的数量，使当前的通风效率得以提高。在风井之间，还需要保障位置设计合理，避免设计的通风距离过长，促进通风效果随之提升。坚持稳定性这一基本原则，能够有效保障通风系统运转正常，避免受到风量波动的影响，进一步降低瓦斯的浓度。通过定期组织检查、维护等工作的开展，确保通风系统中的各个部件，均处于正常工作状态。结合矿井生产作业的实际变化，及时针对通风系统做好合理调整，维持通风系统良好的运行状态。3.1.2 加强通风设施的维护和管理 在长时间运行过程中，有可能会受到老化、磨损等因素的影响，导致通风设施的性能下降，甚至会出现损坏问题。通过定期组织检查工作的开展，在及时发现上述问题之后更换受损部件。随着维修工作的顺利展开，维持通风设施的正常运行状态，在定期检查期间，还能够掌握通风设施的运行情况，在后续维护工作中提供参考依据。为促进通风效果的提升，应保障通风设施总体布局的合理性，有效减少瓦斯聚集的风险。在布局时，需要针对矿井的地质条件和开采布局等因素，指导通风设施布局作业的开展。随着通风设施的运行，确保其能够在第一时间迅速将新鲜空气输送至矿井的内部。在布置通风设施时，应避免出现死角，在整个矿井当中，实现对通风环境的有效改善。3.1.3 加强瓦斯监测和报警系统建设 在安装瓦斯传感器时，能够针对瓦斯浓度进行监测，保障瓦斯浓度数据测量与反馈的实时性。在矿井中，容易发生瓦斯泄漏问题，需要考虑瓦斯分布的规律与特点，保障瓦斯传感器布局的科学性，获得准确、完整的监测数据3。随着瓦斯监测网络的建立，针对采集的数据信息，将其传输至监控中心，便于实时掌握各区域的瓦斯浓度状况。通过搭建监测网络，在各级监控部门之间，实现对信息的共享，获得更高的通信效率。在瓦斯超限时，能够迅速启动应急预案，在顺利调集各方力量时，形成对超限问题的有效处置。针对瓦斯超限报警机制的建立，在测定瓦斯浓度之后，若判定其超过了预设的安全值，瓦斯监测系统会立即发出警报，并提醒相关人员实际采取有效的措施，加强对瓦斯浓度的控制。各级监护部门在接收报警信息之后，能够迅速响应，共同应对瓦斯超限事故问题。3.1.4 控制风速和风量 对于风速和风量，均会对瓦斯浓度产生影响。一旦风速过高，会迅速将瓦斯带走，使瓦斯浓度降低。通过适当的增加风量，也可以降低瓦斯浓度。结合实际情况，对风速和风量作出适当调整，在综合考虑地中国科技期刊数据库 工业 A-103-质条件、瓦斯浓度和矿井布局等多种因素时，针对风速和风量做出适时调整，确保瓦斯浓度处于安全范围之内，不仅可以有效节约资源，还可以减少环境污染。在组织开展通风系统维护、管理等工作时，针对瓦斯浓度的控制，在保障通风系统处于正常运行状态时，使瓦斯的浓度处于稳定范围之内。通过定期组织检查维修、更新等作业的开展，针对通风设备做好处理，增强通风系统的可靠性与稳定性。3.2 火灾事故中的应用 3.2.1 采空区注氮防灭火技术 在井下，通过创立独特的注氮系统，在一般情况下，主要是有2套制氮机主设备和备用设备共同组成，并且处于随时待命的状态。采用无缝钢管，在铺设之后，使其延伸到头巷采空区氧化自燃带的内侧，以间歇式的输送形式，使氮气顺利到达工作面采空区，有效防止遗煤自然发火。采空区注氮示意图如图1所示。图 1 采空区注氮示意图 在工作面回采作业退回之后，到达设计的距离时，此时可以开展注氮工作。在头巷和尾巷的上、下隅角，均需要利用黄土装袋垒墙的方式，通过做好封闭工作，减少向工作面泄露的氮气量，提高采空区内部的氮气浓度，使其始终处于 97%以上4。在采空区中，通过导入不助燃、不燃烧的氮气，在置换空气之后，使氧气含量能够得到合理控制，一般处于 3%以下。在采空区域中，通过形成窒息环境，使浮煤无法自燃，有效防止遗煤自然发火问题，保障矿井生产的安全性与稳定性。3.2.2 回风巷设置调节风门均压法 对于回风巷设置调节风门均压法的工作原理，需要在工作面停止响应之后，将气炸插入挡风玻璃中，作用于工作面的两端，使其气压随之降低，有效减少桌面上的气流。在风道末端和消防等位置，形成更低的气流速度，在该类方法的作用下，可以加强对矿井内部风速的控制，形成稳定的气流，有效减少火灾风险。在回风巷设置调节风门均压法的操作过程中，需要注重对气体浓度的检测，在加强控制的同时，使气体浓度处于安全范围内。在回风巷内部设置风门时，需要考虑矿井内部的气压变化，做好实时调节方面的工作，在矿井内部，保障气流分布的均匀性，有效降低火灾风险发生几率。3.2.3 堵漏风形式的防灭火技术 火灾属于社会安全事故的一种，具有较强的突发性和意外性，容易对人民的生命安全和社会稳定发展产生威胁。当火灾问题发生后，通过及时控制火势，可以有效挽救生命财产。所以，突出了做好防火工作的重要性。随着堵漏风技术的应运而生，在确定火灾现场之后，对现场通风口予以封闭，能够加强对助燃气体浓度的控制，使火势随之减弱，直至熄灭，大幅度降低火势的蔓延速度，为救援工作的开展提供时间。在堵漏风操作期间，通常可以运用封锁巷道、填补隔离带、输入惰性气体等多种方法。以封锁巷道方法为例，在确定火灾现场之后，对巷道、通道等通风区域全部封闭之后，可以有效阻止火势的蔓延。在相对比较空封闭的空间中，例如建筑物、仓库等等，运用封锁巷道方法，能够在短时间之内，形成对火势的有效抑制。3.2.4 通风系统和气体浓度控制 在矿井生产作业中，通过通风设备，可以为内部气流提供运动能量，形成恒定的内部气流，有利于减少对有害气体的排放。为保障气流排放的有效性，在通风设备的运作期间，可以通过引导和控制的方式，使气流沿着相应的通道排除。在此期间，通风设备可以作用于矿井中，在维持相对稳定的气体浓度时，有效减少火灾与爆炸等事故的发生5。在组织开展通风设备操作维护、管理等工作时，应选择恰当的操作位置，为监控、管理等工作的开展提供便利。通过定期开展维护和检修工作，不仅可以保障通风设备的正常运行，还可以延长其使用周期，减少故障的发生。根据矿井的实际情况，需要选择合适的通风系统，针对系统的类型、规模和布局进行确定，综合考虑矿井的特点和需求，及时做好优化和完善等工作。为实现对气体浓度的有效控制，可以通过对气体泄露行为做好分析和预测，加强对气体泄漏规律的研中国科技期刊数据库 工业 A-104-究，保障制定的预防措施具备针对性。结合与矿井相关的多学科信息，以地质工程环境为主，加强对气体来源的管控，通过开发和应用相应的设备与技术，旨在有效降低气体浓度，减少事故问题的发生。4 结束语 为保障煤矿生产作业的安全性，需要突出安装和运行矿井通风系统的重要作用。在该类关键支持设施的作用下，能够形成对煤矿事故的有效预防，同时还可以加强对安全事故的全面控制。因此，在煤矿安全事故中，矿井通风系统的作用不可替代，通过加强对通风系统的有效管理，保障系统设计和布设的合理性，可以有效降低煤矿安全事故的发生几率，加强对矿工生命财产安全的全面保护。因此，随着矿井通风系统的运行，需要对建设、维护等工作引起高度重视，保障系统处于安全、可靠的运行状态。参考文献 1薛傲.煤矿通风系统的优化设计及其在安全生产中的应用J.自动化应用,2023(01):186-188.2董清岭,刘宏伟.矿井通风系统安全评价中融合信息技术具体措施J.中文科技期刊数据库(全文版)自然科学,2023(03):3-4.3何家仁,侯平智.煤矿通风安全预警系统研究与分析设计J.工业控制计算机,2022(10):2-3.4董鹏.煤矿通风作用和煤矿通风安全管理的思考J.环球市场,2022(33):1-2.5孙祥佼.煤矿通风安全系统脆性研究D.徐州:中国矿业大学,2016.