煤矿通风安全预警系统研究与应用

当前，国家对于煤炭能源的需求量不断增加，因此，开采深度的也在不断增加，所面临的环境也具有更多的不确定性。传统的煤矿通风系统中所存在的一些短板，不仅不能保障煤矿生产的工作环境，而且对矿井下技术人员的生命也造成了一定的威胁，例如瓦斯浓度过高，通风系统阻力变大等，都会加大作业难度。所以，面对传统的煤矿通风系统，需要在其基础上，结合矿采的具体环境因素以及矿井上下的气候、地质组成等，设计出一系列方案来对其进行改进，进而提高煤矿开采的整体效率，最大化地保障人员生命安全。

为保障煤矿深矿井开采日常生产的安全顺利进行，需保证矿井通风系统安全运行。矿井通风系统覆盖了井下所有的作业区域，对于生产十分重要。由于各种原因，矿井通风系统会出现一些异常情况，这会导致一些安全事故的发生。随着矿井开采深度的增加，安全事故发生的可能性越来越大，特别是通风安全事故。为此，需采取措施预防通风安全事故。常见的通风安全事故主要有瓦斯超限和气体中毒。

矿井通风系统是指在煤矿开采过程中通过运用通风设备、自然风压以及辅助装置为井下各工作面输送新鲜空气的系统结构，利用该系统可以满足采矿人员的基本生存需求，避免因通风不畅出现中毒等安全事故。目前，井下生产环境较为复杂，安全管理流程不够完善，使得通风难度较大，安全隐患较多，例如因通风不畅导致的瓦斯爆炸、有毒气体浓度超标等，都会给煤矿安全生产带来巨大的威胁。针对上述问题，煤矿企业应承担起相关责任，对矿井通风隐患进行全方位排查，逐级落实通风管理措施，创新科学的通风管理方法，提出应对策略与应急处置方法，保障矿井工作人员的安全以及煤矿生产的顺利进行。

安全生产制度落实的不到位也是当前矿井通风安全事故管理中存在的问题，我国对矿井生产出台了一系列的法律法规，然而在各个生产活动中出现了管理制度落实不到位的问题，相关制度太过形式化，或者是一部分企业在执行制度时，只是为了应付上级部门的检查，并没有将各项制度落实到不同的工作环节，影响安全管理工作的顺利进行。另外由于安全管理制度执行得不到位，一部分生产人员出现了思想松懈的问题，只是按照以往的工作经验进行煤矿生产，并且认为在生产活动中不会产生任何的安全问题。导致现场生产活动中安全事故频发，无法帮助煤矿企业获得预期的生产效益。

首先，一些煤矿管理者虽然能够意识到煤矿中通风设备的安放和系统的设置有着重要的作用，但仍然一味节约成本，采购的通风设备并不是最先进和科学的，甚至质量一般，价格较低，这样一来，在具体使用中也会无法加强通风设施建设的安全度。其次，一些煤矿在通风设备设置中缺少顶层设计理念，设计的通风系统难以符合具体的开采要求，后期开采深度逐渐加深，通风问题也会日渐凸显。

采矿企业为了扩展自身的利益空间，减少了在通风安全管理工作中的资金投入力度，并未积极引进先进的通风设备及施工工艺，对通风系统的安全性能产生了不利影响。同时，监督管理单位并未严格落实矿井通风安全检查工作，执法力度较弱，并没有整顿违规企业的生产过程。调查显示，矿井生产中存在着大量的一氧化碳及粉尘等有害物质，需要相关法律制度约束，有效降低空气污染物含量，提高安全监管水平。

矿井通风网络系统的建立主要分为三个阶段，分别为矿井通风电子数据模型的建立、优化通风系统的建立以及备用通风系统的建立。在这个过程中，不仅需要实现硬件的升级，软件的改进也十分重要。矿井通风网络系统需要建立在原有系统的基础上，对当下矿井内的实际情况进行分析，进而完善网络系统所需要的数据。这些数据的表达形式涵盖了多个方面，比如网络树点、拓扑及设备等。数据模型的建立对于实现通风网络系统的优化，以及对整个通风系统的数据传输及传感设备的改进有着重要的作用。煤矿内通风网络系统的优化改进，有效地提高了矿井的生产效率，降低了后期维修和维护成本，极大地减少了煤矿企业的经济损失，保障了工作人员的生命安全。煤矿网络系统模型的建立不仅需要对系统本身进行优化，其计算方法也应当有一定的改进，只有这样才能保障数据传输的可靠性，使得控制系统可以快速、准确地接收到矿井下的环境情况并提出解决方案。在计算方法和系统本身都有提升的情况下，煤矿中的通风系统才会得到有效改进，适应越来越复杂的井下条件。在实际工作中，传统的计算方法应用于现在的矿井中并不合适，原因是：a)矿井开采深度变深导致井下的一些参数与计算出来的数值存在较大的差异；b)传统的计算方法仅适用于通风系统单向回路的情况，但目前井下的回路较为复杂，传统方法已经难以满足要求。综上所述，为了满足现阶段煤炭开采的要求，需要在建立煤矿通风系统的同时对其网络计算方法进行优化，以保证数据的可靠性，使通风系统能够更加安全、稳定地运行。

风流状态预警分析是对井下通风系统各主要分支的风速、风量等是否满足要求进行分析，当发现不满足要求时即会进行报警。可根据巷道功能差异设定允许风速，依据传感器获取的数据以及通风网络解算得到的矿井通风系统各分支风速、风量，当某巷道风速超过运行值时即会进行报警。对监测及通风网络解算得到的巷道分支风速、风量数据进行分析，筛选出风流不稳定巷道并重点监测。

用风点有效风量应能满足使用需要，是通风系统安全预警中一个需要重点关注的方面。在采煤工作面、巷道掘进工作面等主要用风点，通过安装传感器对通风数据进行实时监测，并分析采掘作业面风量、风速等是否存在异常情况，当存在异常时及时发出预警信息。

通风系统运行可靠性可采用安全可靠性、经济性以及技术性等指标判定。将预警等级分为三个级别，分别为重警、轻警以及无警。重警表示井下存在不合格、需要整改处；轻警表示井下通风系统基本可靠，需要强化巡检，并对潜在的隐患进行处理；无警表示通风系统评价合格。

矿井通风安全管理的主要目的是通过对通风系统中的一些参数进行调节，使通风系统运行处于安全状态，主要包括对矿井风量的合理分配、防止瓦斯积聚、通风设施设置及瓦斯安全检查。矿井通风安全管理还存在着一些不足，严重影响矿井通风安全，主要有矿井通风线路设计不合理、通风网络管理不到位及通风设施设置不当。为了保证矿井通风的安全性，需根据具体情况采取一些安全措施，不断完善安全预警系统，为工作人员生命财产安全提供保障。(索佳伟)

来源： 澄合矿业公司对标管理平台