礦井（煤礦）通風系統安全度

摘要 分析了礦井（煤礦）通風系統的安全性，提出了評價礦井通風系統安全性的指標，確定了礦井通風系統安全性等級。

關鍵詞 礦井通風系統工程 指標函數 安全度

1 引言

礦井（煤礦）通風系統是礦井安全生產和災害防治的基礎。礦井通風系統的安全性直接影響著礦井的安全生產和災害的防治。礦井通風系統的安全性是指礦井通風系統結構的安全性。正確地評價礦井通風系統的安全性，以便針對存在的問題提出有效的安全措施，以消除和減少危險，提高礦井的抗災能力。

2 礦井通風系統安全性的評價指標

2.1 評價指標

礦井通風系統安全性是客觀評價礦井通風系統結構的安全程度指標。參考有關文件資料，并根據主從相關原則、回歸關系原則和方向性原則，確定了礦井通風系統安全性的評價指標有：主要通風機運轉穩定、用風地點分區通風且風量滿足要求、礦井風量供需比、礦井通風系統和設備有利于災害的防治、礦井風壓、反風系統靈活可靠通風設備及風門裝有自動監控系統、主要調節風窗數及工作面調節風窗數與回采工作面數之比、隔爆設施齊全等9個指標。

2.2 評價指標的權值

根據各評價指標對礦井通風系統安全性影響的重要程度，應用層次分析法確定了各指標的權值，如表1所示。

2.3 評價指標的函數

根據各個指標與礦井通風系統安全性的關系，求得各指標的函數。

1）主要通風機運轉穩定

①一臺通風機的礦井

f1= 0 k1>0.9或k1<0.2

f1=1 0.5 f1= k1-0.2/0.3 k1=0.2~0.5

② 多臺通風機的礦井

f2=0 k1i>0.9或k1i<0.2或主要回風巷不獨立

f2=1 0.5 f2=k1i-0.2/0.3 k1I=0.5~0.5(min k1i)

其中：k1=HS/Hsmax (3)

式中，HS—通風機風壓，Pa；Hsmax—通風機最高風壓，Pa。

2）用風地點為分區通風且風量滿足要求

f2=n1/N1 (4)

式中，n1—用風地點為分區通風且風量滿足要求數；N1—用風地點的總數。

3）礦井風量供需比

f3=0 k2>1.5或k2<1

f3=1 1<=k2<=1.2 (5)

f3=3-2k2 1.5>=k2>1.2

k2=Q/Q0 (6)

式中，Q—礦井實際供風量，m3/min；Q0—礦井的需風量，m3/min；

4）礦井風通系統和設備有利于災害的防治

f3=n2/N2 (7)

式中，n2—有利于防治災害的地點數；N2—應防治災害的地點總數。

5）礦井風壓

f5= 1 H
f5= 1-(H-h0)/h0 H>h0 (8)

h0=174.95Qf0.42

式中，h0—礦井風壓的閾值，Pa；Qf—通風機的風量，m3/s；H—礦井的實際風壓值，Pa。

（6）反風系統靈活可靠

f6= 0 無反風系統 (10)

f6=(1、(2 有反風系統

(1=10/t (11)

(2 =(/0.4 (12)

其中，(1、(2在[0，1]范圍取值。

式中，t—反風時改變巷道中風流方向所需的時間，min；(=Q(/Q；Q(—反風時通風機供給的風量，m3/min，Q—通風機正常的供風量，m3/min。

（7）通風設備及風門裝有自動監控系統

n

f7=(Pi/n0 (13)

i=1

式中，n0—應裝自動檢控系統的通風設備及風門數；n—已裝有自動檢控系統的通風設備及風門數；Pi—第i個裝有自動檢控系統的通風設備或風門的有效度。

8）主要調節風窗數及工作而后調節風窗數與回采工作面之比

f8=1-d (14)

其中：f8在[0，1]取值

d =0.3(1+0.2(2+(0.1(3/b) (15)

式中，(1—總回風巷調節風窗數；(2—每翼或采區回風巷調節風窗數；(3—回采工作面調節風窗數；b—回采工作面數。

9）隔爆設施齊全

f9=1-e (16)

其中：f9在[0，1]取值

e=0.2C1+0.1C2+0.1C3+0.05C4 (17)

式中，C1—未設隔爆設施的礦井翼數；C2—未設隔爆設施的采區數；C3—未設隔爆設施的煤層數；C4—未設隔爆設施的采、掘工作面數。

3 礦井通風系統的安全度

3.1 礦井通風系統的安全度

礦井通風系統的安全度是指礦井通風系統安全性的程度。依據礦井通風系統安全性的評價指標，當9個評價指標的函數值均為1時，礦井通風系統的安全性最好，安全度最高。在此，礦井通風系統的安全度的計算式為：

9

s=2((ifi (18)

i=1

式中，(i—第i評價指標的僅值；fi—第i評價指標的函數值。

3.2 礦井通風系統安全性的等級

以式（18）計算礦井通風系統最高的安全度值為100，此時礦井通風系統的安全性最好。以此為基礎，通過分析依安全度的大小將礦井通風系統的安全性分為A、B、C、D四個等級，不同的等級應采取相應的安全措施，如表2所示。

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4 應用分析

某礦年生產能力為240萬噸，2個風井，6個回采工作面，3個備用工作面，掘進工作面14個，礦井通風系統存在較多的不安全因素。

依據礦井實際，求得了各指標的函數值。計算的礦井通風系統的安全度為：

9

s=2((ifi =2×（0+9×0.91+8×0.34+6.5×0.5+5.5×0.63+4.5×1+0+2×0.5+1×0.65）

i=1

=85.4

改造后礦井通風系統的安全性為B級，安全性為良好，提高了礦井的抗災能力。

實際應用表明：礦井通風系統安全度定量地說明了礦井通風系統的安全性，即直觀又明確，能進一步促進礦井通風的科學管理。