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[摘 要]本文笔者阐述了矿井通风系统的特点，提出了矿井通风系统分析影响因素，探讨了矿井通风系统安全性优化。具有重要的现实意义。
[关键词]矿井通风系统；安全性
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0105-01
引言
矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，担负着连续不断地供给新鲜空气，排出有毒有害气体，保证矿井和作业人员生命安全的重要任务，因此，通风系统的安全性对于整个矿井的安全生产至关重要。下面笔者讨论了矿井通风系统。
一、矿井通风系统的特点
矿井通风系统是一个复杂的、随机的、非稳定的动态系统。
（1）矿井通风系统的复杂性
矿井通风系统是由诸多变量组成的一个复杂系统，就大型矿井而言，网络分支可达300～600条，网络节点数一般为300～500个，角联分支数约占总分支数15%～45%，全矿巷道长度约为50～200km。通风设施数目数十个，用风地点一般有15～40个，甚至上百个自然条件也很恶劣，开采深度从400～1000多米不等，煤层厚度0.5～6.5米，煤层倾角从0°～90°褶曲、断层、沉陷等地质构造复杂、发育.瓦斯涌出量也变化很大，诸多的因素使通风系统成为一个复杂的系统。
（2）矿井通风系统的动态性
矿井通风系统结构随着煤矿生产的进行而不断地发生变化。采掘工作面不断推进、接替，采区的准备、投产、结束与接替；矿井开拓延伸等工程的不断进展，使通风系统在网络结构上随时间发生变化，也引起通风系统正常运行的各个因素，如瓦斯、温度、煤尘等发生变化；此外，由于采矿活动的影响，通风巷道受压变形、断面缩小，冒顶事故时有发生；通风设施受压变形，漏风率增大；各种通风设备也因磨损、锈蚀性能衰退、通风机性能也逐渐减弱。从而使系统的通风参数发生变化，而且各种参数的变化是随机的.可见通风系统是一个动态的随机的系统。
二、矿井通风系统分析影响因素
（1）通风网络
空气在为进行生产或通风及其它特殊用途而掘出的井巷中流动，满足生产和安全的需要。空气流过的井巷就组成了矿井通风系统的通风网络。通风网络由通风巷道、通风构筑物组成。通风巷道按其位置在网络中的相互关系可分为并联巷道、串联巷道和角联巷道。
矿井通风网络属于大型复杂网络，对于这样一个具有上百条分支的大型复杂网络，存在许多角联分支。如何确定出这些角联分支本身自然就是一件比较困难的事。通过寻找网络中各条风路的敏感性，以此判断风路对风网稳定性的影响程度；风网是一个动态变化的网络，这种方法没有考虑风阻、风压的动态变化，因而很难对整个通风系统的稳定性给出正确评价。
（2）通风动力
矿井的通风动力装置有两大类，一类是主要通风机：另一类是局部通风机或辅助通风机。其中以主要通风机对通风系统稳定性的影响最大、最直接。矿井主要通风机分离心式和轴流式，它通过机械为矿井通风提供动力，一般为负压通风。矿井通风系统中主要通风机设备有效度很高，其影响虽然重大，但一般发生故障的概率很低。局部通风机在矿井通风系统中往往用在掘进或局部需调整风量满足临时需要，而其他通风部分改动困难、不经济或改动无法满足需要时。由于局部通风机在通风网络的某个分支上加上了一定的动力，从而明显改变网络中风流的分布状况，影响矿井通风系统的稳定。
（3）阻力分布
由于不同的通风巷道的断面积、支护形式、断面形状、长度以及风量不同，从而它的阻力大小也不同。矿井通风阻力分布的状况直接影响到矿井通风情况及风量调节能力.
三、矿井通风系统安全性优化
在进行矿井通风系统安全优化分析时，通风系统的稳定性和可靠性是诸多因素中的核心因素，是对矿井通风系统安全性分析的中心环节。通风系统的优劣直接影响着矿井安全生产及其经济效益，决定着矿井的生产能力和抗灾能力。通风系统的稳定性和可靠性主要包括：首先，在一定条件下能保证各个采区及矿井的通风安全和创造良好的劳动环境；第二，通风系统简单、串联风路少，通风设施布置合理、坚固可靠，已采区及其报废的巷道密闭严密，有利于防止自然发火和防尘，抗灾能力强。第三，主扇运行稳定，故障少，无喘振，多风井联合系统之间无严重干扰，工况合理。稳定性指风流波动程度，可靠性指风流数量、质量在规定范围内的程度，所以，二者的关系可总结为：稳定未必可靠，可靠亦未必稳定，十分不稳定必不可靠。通风系统的可靠性和稳定性就是通风系统安全性的两个重要特征，两者互相配合才能使矿井通风系统安全性处在更佳的状态。
1、通风系统的稳定性
矿井通风系统的稳定性，主要取决于主要通风机的台数、主要通风机的相对位置以及其风压大小，通风网路的结构形式。局部地区和采区的风流的稳定性，取决于局部或采区的通风系统。
（1）风路稳定性。风路稳定性包含两方面的内容：一是风路风流大小变化，二是风流方向的改变。风路分为普通风路和角联风路。对于普通风路，只会发生风流大小的变化，在角联风路中有可能发生风路方向的改变。大量角联分支的存在，使得通风系统总风阻下降，但在灾变时期是十分有害的
（2）系统风流稳定性。根据矿井通风网路中各风道风量的最优回归方程，可以确定出影响通风网络风流稳定性的主要风路；在煤矿生产的实际过程中，保持矿井通风系统中风流稳定，要求主要通风机稳定；建立矿井通风网路中各风道（仅指风机风路和用风风路）的最优回归方程，并确定影响网路风流稳定性的主要风路之后，便可采取针对性措施，把主要影响风路的风阻控制在一定范围内，从而保证矿井网路的风质、风量稳定，保证矿井的安全生产。
风路稳定性分析时，首先要要收集整理矿井通风系统的基本资料；其次要分析通风网络结构，找出通风系统中的角联巷道和重要巷道作为分析评价的重点；第三要进行通风系统自然分风计算，获得基本数据，在此基础上，根据需要，进行风路增阻（降阻）模拟计算，建立风路稳定性系数矩阵；最后，计算上述稳定性指标值，通过分析和评价，筛选出影响通风系统稳定性的关键巷道[3]。通风系统的稳定性影响到系统安全性中井巷风流的稳定性、主要通风机的稳定性以及矿井等级孔。
2、通风系统的可靠性
矿井通风系统在运行过程中保持其工作参数值的能力，以维持井巷中必需的满足要求的清洁风量的供应。所谓矿井通风系统的工作能力是指通风网络的风量分配符合规定要求。具体讲通风系统可靠性应包含以下几方面的内容：①在生产时期利用通风动力，以最经济的方式向井下各用风地点供给保质保量的新鲜风流；②保证作业空间有良好的气候条件；③冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘；④在发生灾变时，能有效、及时地控制风向及风量，并与其它措施结合，防止灾害的扩大，进而消灭事故。可靠性因素可解释为影响通风系统风量分配的因素。
从可靠性的角度来看，决定通风系统各部分通风阻力的原始数据是否符合实际特别重要。有些数据是指支护方式、巷道横断面、矿井漏风量等空气动力特性的数据。矿井通风系统各部分的空气动力阻力（即巷道、通风设施等的风流阻力）是决定井下总入风量的几个主要因素中的一个因素，同时也用于确定通风网络相对风量的分配。主要扇风机装置的工作保持稳定状态十分重要，在矿井的全部生产期间，必须使其变化不超过规定范围。对于矿井通风系统安全性来说，可靠性主要影响反风系统的灵活性、用风点风量情况、矿井风量供需比以及矿井风压，而抗灾能力是可靠性与稳定性结合起来共同决定的。
结语
综上所述，矿井通风系统安全可靠状况直接决定着整个矿井的安全或危险程度，是煤矿安全工作的重中之重。对矿井通风系统的分析研究，可以及时发现矿井通风系统中存在的问题和安全隐患，优化通风设计，调整和改造现行系统，准确编制应急预案，指导通风安全管理。
参考文献
[1] 蔡卫.矿井通风系统安全性评价及其应用[J].煤炭学报，2004 （4）.
[2] 罗玉永，周图文.矿井通风系统可靠性研究[J].科技资讯，2009.01.
[3] 刘永辉.矿井通风系统的可靠性[J]煤炭科技，2009.04.
[关键词]矿井通风系统；安全性
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0105-01
引言
矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，担负着连续不断地供给新鲜空气，排出有毒有害气体，保证矿井和作业人员生命安全的重要任务，因此，通风系统的安全性对于整个矿井的安全生产至关重要。下面笔者讨论了矿井通风系统。
一、矿井通风系统的特点
矿井通风系统是一个复杂的、随机的、非稳定的动态系统。
（1）矿井通风系统的复杂性
矿井通风系统是由诸多变量组成的一个复杂系统，就大型矿井而言，网络分支可达300～600条，网络节点数一般为300～500个，角联分支数约占总分支数15%～45%，全矿巷道长度约为50～200km。通风设施数目数十个，用风地点一般有15～40个，甚至上百个自然条件也很恶劣，开采深度从400～1000多米不等，煤层厚度0.5～6.5米，煤层倾角从0°～90°褶曲、断层、沉陷等地质构造复杂、发育.瓦斯涌出量也变化很大，诸多的因素使通风系统成为一个复杂的系统。
（2）矿井通风系统的动态性
矿井通风系统结构随着煤矿生产的进行而不断地发生变化。采掘工作面不断推进、接替，采区的准备、投产、结束与接替；矿井开拓延伸等工程的不断进展，使通风系统在网络结构上随时间发生变化，也引起通风系统正常运行的各个因素，如瓦斯、温度、煤尘等发生变化；此外，由于采矿活动的影响，通风巷道受压变形、断面缩小，冒顶事故时有发生；通风设施受压变形，漏风率增大；各种通风设备也因磨损、锈蚀性能衰退、通风机性能也逐渐减弱。从而使系统的通风参数发生变化，而且各种参数的变化是随机的.可见通风系统是一个动态的随机的系统。
二、矿井通风系统分析影响因素
（1）通风网络
空气在为进行生产或通风及其它特殊用途而掘出的井巷中流动，满足生产和安全的需要。空气流过的井巷就组成了矿井通风系统的通风网络。通风网络由通风巷道、通风构筑物组成。通风巷道按其位置在网络中的相互关系可分为并联巷道、串联巷道和角联巷道。
矿井通风网络属于大型复杂网络，对于这样一个具有上百条分支的大型复杂网络，存在许多角联分支。如何确定出这些角联分支本身自然就是一件比较困难的事。通过寻找网络中各条风路的敏感性，以此判断风路对风网稳定性的影响程度；风网是一个动态变化的网络，这种方法没有考虑风阻、风压的动态变化，因而很难对整个通风系统的稳定性给出正确评价。
（2）通风动力
矿井的通风动力装置有两大类，一类是主要通风机：另一类是局部通风机或辅助通风机。其中以主要通风机对通风系统稳定性的影响最大、最直接。矿井主要通风机分离心式和轴流式，它通过机械为矿井通风提供动力，一般为负压通风。矿井通风系统中主要通风机设备有效度很高，其影响虽然重大，但一般发生故障的概率很低。局部通风机在矿井通风系统中往往用在掘进或局部需调整风量满足临时需要，而其他通风部分改动困难、不经济或改动无法满足需要时。由于局部通风机在通风网络的某个分支上加上了一定的动力，从而明显改变网络中风流的分布状况，影响矿井通风系统的稳定。
（3）阻力分布
由于不同的通风巷道的断面积、支护形式、断面形状、长度以及风量不同，从而它的阻力大小也不同。矿井通风阻力分布的状况直接影响到矿井通风情况及风量调节能力.
三、矿井通风系统安全性优化
在进行矿井通风系统安全优化分析时，通风系统的稳定性和可靠性是诸多因素中的核心因素，是对矿井通风系统安全性分析的中心环节。通风系统的优劣直接影响着矿井安全生产及其经济效益，决定着矿井的生产能力和抗灾能力。通风系统的稳定性和可靠性主要包括：首先，在一定条件下能保证各个采区及矿井的通风安全和创造良好的劳动环境；第二，通风系统简单、串联风路少，通风设施布置合理、坚固可靠，已采区及其报废的巷道密闭严密，有利于防止自然发火和防尘，抗灾能力强。第三，主扇运行稳定，故障少，无喘振，多风井联合系统之间无严重干扰，工况合理。稳定性指风流波动程度，可靠性指风流数量、质量在规定范围内的程度，所以，二者的关系可总结为：稳定未必可靠，可靠亦未必稳定，十分不稳定必不可靠。通风系统的可靠性和稳定性就是通风系统安全性的两个重要特征，两者互相配合才能使矿井通风系统安全性处在更佳的状态。
1、通风系统的稳定性
矿井通风系统的稳定性，主要取决于主要通风机的台数、主要通风机的相对位置以及其风压大小，通风网路的结构形式。局部地区和采区的风流的稳定性，取决于局部或采区的通风系统。
（1）风路稳定性。风路稳定性包含两方面的内容：一是风路风流大小变化，二是风流方向的改变。风路分为普通风路和角联风路。对于普通风路，只会发生风流大小的变化，在角联风路中有可能发生风路方向的改变。大量角联分支的存在，使得通风系统总风阻下降，但在灾变时期是十分有害的
（2）系统风流稳定性。根据矿井通风网路中各风道风量的最优回归方程，可以确定出影响通风网络风流稳定性的主要风路；在煤矿生产的实际过程中，保持矿井通风系统中风流稳定，要求主要通风机稳定；建立矿井通风网路中各风道（仅指风机风路和用风风路）的最优回归方程，并确定影响网路风流稳定性的主要风路之后，便可采取针对性措施，把主要影响风路的风阻控制在一定范围内，从而保证矿井网路的风质、风量稳定，保证矿井的安全生产。
风路稳定性分析时，首先要要收集整理矿井通风系统的基本资料；其次要分析通风网络结构，找出通风系统中的角联巷道和重要巷道作为分析评价的重点；第三要进行通风系统自然分风计算，获得基本数据，在此基础上，根据需要，进行风路增阻（降阻）模拟计算，建立风路稳定性系数矩阵；最后，计算上述稳定性指标值，通过分析和评价，筛选出影响通风系统稳定性的关键巷道[3]。通风系统的稳定性影响到系统安全性中井巷风流的稳定性、主要通风机的稳定性以及矿井等级孔。
2、通风系统的可靠性
矿井通风系统在运行过程中保持其工作参数值的能力，以维持井巷中必需的满足要求的清洁风量的供应。所谓矿井通风系统的工作能力是指通风网络的风量分配符合规定要求。具体讲通风系统可靠性应包含以下几方面的内容：①在生产时期利用通风动力，以最经济的方式向井下各用风地点供给保质保量的新鲜风流；②保证作业空间有良好的气候条件；③冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘；④在发生灾变时，能有效、及时地控制风向及风量，并与其它措施结合，防止灾害的扩大，进而消灭事故。可靠性因素可解释为影响通风系统风量分配的因素。
从可靠性的角度来看，决定通风系统各部分通风阻力的原始数据是否符合实际特别重要。有些数据是指支护方式、巷道横断面、矿井漏风量等空气动力特性的数据。矿井通风系统各部分的空气动力阻力（即巷道、通风设施等的风流阻力）是决定井下总入风量的几个主要因素中的一个因素，同时也用于确定通风网络相对风量的分配。主要扇风机装置的工作保持稳定状态十分重要，在矿井的全部生产期间，必须使其变化不超过规定范围。对于矿井通风系统安全性来说，可靠性主要影响反风系统的灵活性、用风点风量情况、矿井风量供需比以及矿井风压，而抗灾能力是可靠性与稳定性结合起来共同决定的。
结语
综上所述，矿井通风系统安全可靠状况直接决定着整个矿井的安全或危险程度，是煤矿安全工作的重中之重。对矿井通风系统的分析研究，可以及时发现矿井通风系统中存在的问题和安全隐患，优化通风设计，调整和改造现行系统，准确编制应急预案，指导通风安全管理。
参考文献
[1] 蔡卫.矿井通风系统安全性评价及其应用[J].煤炭学报，2004 （4）.
[2] 罗玉永，周图文.矿井通风系统可靠性研究[J].科技资讯，2009.01.
[3] 刘永辉.矿井通风系统的可靠性[J]煤炭科技，2009.04.