煤礦安全新技術(shù)

煤礦安全新技術(shù)1第1頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日第一章概述

礦井通風是礦井安全生產(chǎn)的基本保障。礦井通風指借助于機械或自然風壓，向井下各用風點連續(xù)輸送適量的新鮮空氣，供給人員呼吸，稀釋并排出各種有害氣體和浮塵，以降低環(huán)境溫度，創(chuàng)造良好的氣候條件，并在發(fā)生災(zāi)變時能夠根據(jù)撤人救災(zāi)的需要調(diào)節(jié)和控制風流流動路線的作業(yè)。20世紀80年代以來，隨著煤礦機械化水平的提高，采煤方法、巷道布置及支護的改革，電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，我國礦井通風技術(shù)有了長足的進步，通風管理日益規(guī)范化、系列化、制度化，通風新技術(shù)和新裝備愈來愈多地投入應(yīng)用。以低耗、高效、安全的集約化生產(chǎn)提供安全保障。2第2頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)化改造

礦井通風系統(tǒng)是向礦井各用風點供給新鮮空氣、排出污風的通風方式（進\回風井布置的方式—中央式、對角式、混合式）、通風方法（抽出式、壓入式、抽壓混合式）、通風網(wǎng)絡(luò)（由風流流經(jīng)的巷道及相關(guān)設(shè)施組成）和通風控制設(shè)施（通風構(gòu)筑物）的總稱。近年來，為適應(yīng)綜合機械化采煤的要求，原煤炭工業(yè)部在總結(jié)建設(shè)經(jīng)驗，借鑒國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上于1984頒發(fā)了《關(guān)于改革礦井開拓部署的若干技術(shù)規(guī)定》，作為新井建設(shè)、生產(chǎn)礦井技術(shù)改造和開拓延深的依據(jù)。為適應(yīng)生產(chǎn)集約化，開采深度增加、瓦斯涌出量大的情況，以“針對現(xiàn)實、著眼長遠、因地制宜、對癥下藥、綜合治理、節(jié)能增風”為指導思想，對數(shù)百對國有煤礦進行了通風系統(tǒng)優(yōu)化3第3頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日改造，配合生產(chǎn)礦井井田合并、開采范圍擴大和儲量增多等改擴建工作。這類通風系統(tǒng)優(yōu)化改造主要有以下幾個方面內(nèi)容。

一、通風方式的改革根據(jù)礦井的特點和需要，把中央式通風演變?yōu)橹醒搿獙鞘交旌贤L系統(tǒng)。為適應(yīng)綜采集約化生產(chǎn)，工作面單產(chǎn)超過1Mt/a的要求，對礦井采用分區(qū)域開拓。因此，形成區(qū)域式通風系統(tǒng)，即每個區(qū)域均有一組進、回風井，各個區(qū)域采用相對獨立的通風技術(shù)。它具有通風線路短、風阻小、區(qū)域間干擾小、安全性好，便于選擇主要通風機，使其實現(xiàn)高效節(jié)能的特點，提高了礦井的通風能力和抗災(zāi)能力，適用于特大型礦井或因地質(zhì)條件須把井田劃為若干獨立生產(chǎn)區(qū)域的礦井?？傊?，新建大型礦井通風系統(tǒng)以對角式、分區(qū)式為主，改擴建的生產(chǎn)礦井以混合式為主，表1-1-1表示我國大型煤礦各類通風方式分布狀況。4第4頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日5第5頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日二、主要通風機的經(jīng)濟運行能力的提高為提高主要通風機的經(jīng)濟運行能力，主要開展了以下工作。（1）為適應(yīng)通風系統(tǒng)的變化和生產(chǎn)集約化的要求，20世紀80年代以來，我國相繼出現(xiàn)2K60系列和GAF系列的軸流式風機和G4-73與K4-73系列的離心式風機。20世紀90年代，依托于國家“八五”科技攻關(guān)項目，研制出FD型的對旋式風機。該系列風機具有能耗低、效率高的特點，因而迅速在我國煤礦推廣。在原煤炭部“九五”攻關(guān)項目中，無駝峰式軸流風機的研制成功增大了通風機的穩(wěn)定工作區(qū)域。（2）研制出離心式風機的調(diào)速裝置，如可控硅調(diào)速、液力偶合器和變頻調(diào)速裝置。（3）加強了通風機及其附屬裝置管理，減少風硐、風機內(nèi)部以及擴散塔的阻力損失和漏風，提高了通風機運行效6第6頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日率。在生產(chǎn)礦井進行老、舊風機的運行狀態(tài)改造中，主要查明了通風機特性與通風網(wǎng)絡(luò)風阻特性匹配差，主要通風機選型偏大，風機轉(zhuǎn)速偏高，電機容易偏大，使風機長期處于低效區(qū)運行等問題，提出一整套風機經(jīng)濟運行的辦法，對老、舊風機進行多種方法的技術(shù)改造，如采取更換機芯、改造葉輪和葉片等辦法提高風機運行效率。三、采區(qū)通風系統(tǒng)優(yōu)化布置優(yōu)化采區(qū)和工作面的通風布置，能有效提高通風能力和排出瓦斯的效果。隨著集約化生產(chǎn)和礦井向深部發(fā)展，采區(qū)和采煤工作面的絕對瓦斯涌出量劇增，要求采區(qū)和采煤工作面的通風能力迅速增大。在采區(qū)的通風系統(tǒng)布置方面，出現(xiàn)了3條上山的布置方式，采區(qū)內(nèi)有了獨立的進風和回風上山，利于采區(qū)內(nèi)采煤工作面的掘進工作面的獨立通風，提高了采區(qū)的通風能力和風流的穩(wěn)定性，也為保證采區(qū)的局部反風和作業(yè)人員的安全脫險提供了有利條件。在7第7頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日

采煤工作面的通風布置方面，在常規(guī)的U型通風布置的基礎(chǔ)上，提出了U+L型方式（或稱尾巷布置方式），改變了采空區(qū)的流場分布，較有效地防止了采煤工作面隅角瓦斯積聚，促進了采空區(qū)瓦斯的排放。為了防止專用瓦斯排放巷瓦斯超限，又提出和采用了Y型的通風布置方式，單獨供應(yīng)新鮮風流直流稀釋采空區(qū)涌出的瓦斯。此外，還采用了W型和Z型等布置方式，在適宜條件下均取得了較理想的通風效果，大大地改善了采煤工作面的通風條件，保證了安全回采。四、新型通風設(shè)施的使用為適應(yīng)礦井災(zāi)變時期風流控制的需要，研制出能在地面利用礦井環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)或遠程控制系統(tǒng)操作縱井下主要風門的自動系統(tǒng)，解決了災(zāi)變時期，當?shù)V工和救護人員難以到達災(zāi)區(qū)和煙流入侵區(qū)域而按救災(zāi)要求必須開啟或關(guān)閉風門的難題。8第8頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日第二節(jié)礦井通風裝備和儀器儀表的改進一、礦井環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的建立20世紀80年代以來，在全國范圍內(nèi)，大中型礦井已普遍建立起礦井環(huán)境監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)。對重點區(qū)域的通風參數(shù)和有害氣體濃度的連續(xù)監(jiān)測，對于及時連續(xù)了解通風系統(tǒng)的變化，發(fā)現(xiàn)事故隱患，進行災(zāi)變預(yù)警和救災(zāi)工作有重要意義。在實際應(yīng)用中，它對提高礦井安全生產(chǎn)水平和抗災(zāi)能力發(fā)揮了重要作用。二、掘進通風裝備系列化掘進巷道的通風受環(huán)境條件和生產(chǎn)影響大，其可靠性差，常由于局部通風機的停電和風筒的破損，造成掘進巷道內(nèi)無風或風量不足而引起瓦斯積聚，是瓦斯爆炸的多發(fā)地區(qū)。為了對掘進的工作面進行有效地通風，保證局部通風機的連續(xù)運轉(zhuǎn)，已開發(fā)出多種系列的新型局部通風機，包括高效節(jié)能9第9頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日的FD、FDⅡ、KDZ型對旋式局部通風機，無摩擦火花型FSD系列和安全摩擦火花型FDC系列局部通風機等。在低瓦斯礦井普遍實現(xiàn)了采煤工作面與掘進工作面的分別供電，局部通風機實行風電閉鎖。在高瓦斯礦井和突出礦井，實現(xiàn)了以局部通風機供電“三專兩閉鎖”為主的掘進安全技術(shù)裝備系列化，確保了局部通風機的可靠運轉(zhuǎn)和掘進巷道的穩(wěn)定通風。從1988年開始系列化裝備工作，至1993年，在5年時間內(nèi)，國有重點煤礦的瓦斯超限次數(shù)下降了33.2%，提高了掘進工作面的安全水平。三、通風儀器、儀表的改進隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，各種類型的環(huán)境監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)，新型的具有多參數(shù)檢測功能和智能化的氣體濃度通風參數(shù)檢測儀器儀表已應(yīng)用于日常通風監(jiān)測。第三節(jié)礦井通風新技術(shù)10第10頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日一、均壓通風技術(shù)的發(fā)展20世紀60年代以來，均壓通風技術(shù)在控制采空區(qū)或火區(qū)漏風和自燃方面得到較廣泛的應(yīng)用，已取得較顯著的效果。其主要的優(yōu)點是在不停產(chǎn)、不封閉的條件下，減少漏風和瓦斯涌出，抑制自燃、提高生產(chǎn)的安全性。但在一些應(yīng)用實踐中，因?qū)鶋合嚓P(guān)區(qū)域環(huán)境條件變化的影響分析不夠，也出現(xiàn)了一些問題，如均壓效果不佳，部分采空區(qū)自燃控制效果不好，在有煤層群的礦井，自燃由自燃煤層向其它煤層轉(zhuǎn)移，甚至引發(fā)瓦斯爆炸事故。應(yīng)用均壓通風技術(shù)多年的實踐經(jīng)驗和教訓顯示，均壓通風技術(shù)的應(yīng)用必須加強管理，注意分析均壓措施對相關(guān)區(qū)域的影響。近年來，對均壓通風技術(shù)的研究主要是研究各類均壓通風方法對不同井下條件的適應(yīng)性，并配合均壓通風技術(shù)開發(fā)配套的均壓監(jiān)測、漏風通道檢查裝置，新型阻漏材料，阻漏方法以及均壓自動調(diào)節(jié)等技術(shù)，提高了均壓通風在采11第11頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日空區(qū)和火區(qū)用于減少漏風、防止自燃的實際效果。二、可控循環(huán)風技術(shù)可控循環(huán)風技術(shù)自20世紀80年代起引入我國?？煽匮h(huán)風技術(shù)即有計劃地使生產(chǎn)區(qū)域部分回風返回該區(qū)域的進風流中，同時對通過該區(qū)空氣的質(zhì)量和流量進行監(jiān)控，并采取相應(yīng)的安全措施，以保證在正?；虍惓Ｇ闆r下，均符合《煤礦安全規(guī)程》對風流質(zhì)量的要求。應(yīng)當指出，循環(huán)風是事故重大隱患之一，《煤礦安全規(guī)程》明令禁止。對可控循環(huán)風盡管采取了相應(yīng)的安全措施，并對空氣的質(zhì)量進行監(jiān)控，但在保證正常情況下的安全比較容易，要保證各類異常情況下（如煤與瓦斯突出、積聚瓦斯排放、瓦斯異常涌出等）的安全性難度很大，要求裝備可靠的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)和制定嚴格、規(guī)范的安全措施，并認真落實。因此，可控循環(huán)風技術(shù)是一種嚴格控制使用的技術(shù)，即使不12第12頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日得不在礦井邊遠地區(qū)作為臨時性措施，也必須慎用。三、工作面下行通風技術(shù)回采工作面的下行通風的主要優(yōu)點是降低工作面溫度，進風流避開采區(qū)運輸巷，以避免運輸機巷機電設(shè)備散熱而增加進風流溫度。缺點是回風風流流經(jīng)運輸機巷，機電設(shè)備管理難度加大，其安全性降低。因此，下行風一般在瓦斯涌出量低而地溫高，機電設(shè)備多的礦井有所應(yīng)用，但必須加強通風、瓦斯和機電設(shè)備防爆管理，以保證下行通風應(yīng)用的安全性。根據(jù)2001年版的《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，有煤（巖）和瓦斯（二氧化碳）突出危險的采煤工作面不得采用下行通風。四、災(zāi)變通風技術(shù)礦井發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故時，為了保證撤人救災(zāi)安全，13第13頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日常常需要調(diào)控風流方向，避免災(zāi)變生成的有毒有害氣體入侵人員撤退和救災(zāi)的線路，減小災(zāi)害影響范圍和減少損失。風流流向的調(diào)控一般是使某些巷道風流反向，需根據(jù)災(zāi)變發(fā)生的位置和礦井系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，選擇局部反風或全礦反風的方式，并保證通風措施的順利實施。近年來，控風技術(shù)有下列改進，目的是提高安全性和可靠性。（1）控風方案的優(yōu)化。應(yīng)用礦井風流穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)模擬技術(shù)，分析災(zāi)變時期風流流動狀態(tài)的時空變化，并根據(jù)撤人救災(zāi)的需要，應(yīng)用經(jīng)驗和定性分析方法，先確定幾種控風方案，再應(yīng)用風流狀態(tài)模擬技術(shù)，分析這幾種控風方案的實施效果，選擇可靠性強、控風措施簡便且便于實施的方案。這就是定性和定量分析相結(jié)合的綜合控風方法。這種方法既可以用于實時救災(zāi)決策，也可以預(yù)先進行，以制定行之有效的災(zāi)變預(yù)防及處理計劃。14第14頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日（2）提高控風措施實施的可靠性。研制出分別由地面監(jiān)控系統(tǒng)、井下遙控系統(tǒng)控制的自動風門，安裝在無人工作區(qū)域或煙流威脅區(qū)域的主要控風點。（3）盡可能減少因反風造成的負面影響。災(zāi)變時期需使風流反向，在保證井下大部分人員安全撤退及救災(zāi)的同時，風流反向可能對原位于進風區(qū)的少數(shù)作業(yè)人員造成威脅。因此，正確的控風方案是既保證災(zāi)害發(fā)生現(xiàn)場人員的安全撤退及救災(zāi)，又盡可能保證因風流反向?qū)⑹艿綗熈魍{的區(qū)域的人員安全撤退，其中包括安全技術(shù)教育，控風設(shè)施的維護，規(guī)定正確的反風程序及各區(qū)域人員撤退程序，保障信息、信號系統(tǒng)暢通等措施的制定和實施。五、礦井熱害治理礦井熱害隨開采深度及井下機電設(shè)備數(shù)量的增加而日趨嚴重。礦井熱害的處理一般采取降溫技術(shù)，分為人工制冷降15第15頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日溫和加強通風降溫?！傲濉薄ⅰ捌呶濉逼陂g我國在風溫預(yù)測及降溫方法研究方面取得重要進展。在新汶孫村礦和平頂山八礦等熱害嚴重礦井建立了井下和地面集中制冷系統(tǒng)。近年來主要是通過風流與巷道圍巖的熱交換計算技術(shù)的改進，使風流降溫的熱負載計算更加準確，進而為優(yōu)選制冷系統(tǒng)設(shè)備或制定通風降溫方案提供了依據(jù)。16第16頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日第二章礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計及可靠性評價第一節(jié)概述礦井通風系統(tǒng)由通風動力及其裝置、通風網(wǎng)絡(luò)和通風控制設(shè)施組成。礦井通風系統(tǒng)隨著礦井生產(chǎn)的進行而不斷地發(fā)生變化，采掘工作面的推進與接替，采區(qū)的準備、投產(chǎn)與結(jié)束，礦井開拓延伸等工程的不斷進展，使通風系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上隨時間發(fā)生變化，也使通風系統(tǒng)正常運行的自然條件發(fā)生變化，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化通常是可以被預(yù)見和規(guī)劃的。此外，由于采礦活動的影響，通風巷道和通風設(shè)施的變形、老化，使風阻增大，風門、風墻漏風量增大；各種通風動力設(shè)備也因磨損、銹蝕，性能逐漸降低，壽命縮短。從而使通風系統(tǒng)運行參數(shù)發(fā)生變化，且這些參數(shù)的變化是隨機的。因此礦井通風系統(tǒng)嚴格意義上說是一個動態(tài)的、隨機的系統(tǒng)。17第17頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日

礦井通風是一個運用多種技術(shù)手段輸送、調(diào)度空氣在井下流動，維護礦井正常生產(chǎn)和勞動安全的動態(tài)過程。在生產(chǎn)期間其任務(wù)是利用通風動力，以最經(jīng)濟的方式，向井下各用風地點供給質(zhì)優(yōu)量足的新鮮空氣，保證工作人員的呼吸，稀釋并排除瓦斯、粉塵等各種有害物質(zhì)，降低熱害，給井下創(chuàng)造良好的勞動環(huán)境；在發(fā)生災(zāi)變時，能有效、及時地控制風向及風量，并與其它措施結(jié)合，防止災(zāi)害的擴大，最大限度地減少事故損失。人們將礦井通風系統(tǒng)實現(xiàn)上述任務(wù)的綜合能力稱為礦井通風系統(tǒng)的安全可靠性。剖析歷次煤礦重大災(zāi)害事故發(fā)生及擴大的原因，無不與礦井通風系統(tǒng)有著密切的關(guān)系。因此，建立一個既能滿足日常生產(chǎn)需風，保證風向穩(wěn)定、，風質(zhì)合格，在災(zāi)害時期又能保持通風設(shè)備運行可靠、穩(wěn)定、能快速實現(xiàn)風流控制的通風系統(tǒng)是至關(guān)重要的。18第18頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日第二節(jié)通風系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計原則礦井通風系統(tǒng)的設(shè)計是礦井設(shè)計的一個重要組成部分。通風設(shè)計的好壞關(guān)系到礦井在整個服務(wù)年限內(nèi)的生產(chǎn)、效率及安全狀況。對于新建礦井，在進行開拓、開采設(shè)計的同時，必須進行通風設(shè)計。生產(chǎn)礦井在擴建和水平延深時也要進行通風設(shè)計，以適應(yīng)開拓和開采的需要，滿足整個開采年限內(nèi)各個時期的通風要求，保證各個時期的合理通風。一、礦井通風系統(tǒng)設(shè)計原則和基本要求礦井通風系統(tǒng)總的設(shè)計原則是：系統(tǒng)簡單，安全可靠和經(jīng)濟合理。具體應(yīng)符合如下的一些基本要求。（1）每個礦井必須有完整的獨立通風系統(tǒng)；（2）礦井進風井口必須布置在不受粉塵、灰塵、有害和高19第19頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日溫氣體浸入的地方；（3）進、回風井之間和主要進、回風道之間的每個聯(lián)絡(luò)巷中，必須砌筑永久性擋風墻；（4）每個生產(chǎn)水平和每個采區(qū)都必須布置單獨的回風道，實行分區(qū)通風，將其回風流直接引入到總回風道或主要回風道中；（5）礦井主要通風機的工作方式一般應(yīng)采用抽出式通風。在地面有小窯塌陷區(qū)或山區(qū)回風井分散時，可采用壓入式通風；（6）根據(jù)礦井開拓系統(tǒng)選擇合理的通風系統(tǒng)。二、通風系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容與步驟一個完整的通風設(shè)計應(yīng)包括以下內(nèi)容。20第20頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日（1）根據(jù)礦井的開拓布置，提出礦井通風系統(tǒng)布置方案，進行技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇最佳的通風系統(tǒng)；（2）計算礦井的供風量；（3）計算礦井通風總阻力；（4）根據(jù)礦井容易和困難時期的總風量和總阻力選擇礦井主要通風機及其設(shè)備；（5）計算礦井通風費用；（6）編制礦井通風設(shè)計說明書。三、礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化礦井通風的優(yōu)化主要是通風系統(tǒng)的優(yōu)化。選擇好礦井通風系統(tǒng)是關(guān)系到整個礦井的安全和正常生產(chǎn)的重要問題。它的主要內(nèi)容是如何合理選擇通風系統(tǒng)及評判通風系統(tǒng)的優(yōu)劣。21第21頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日一旦確定某一通風系統(tǒng)，應(yīng)該對該通風系統(tǒng)的優(yōu)劣進行適當?shù)脑u判，根據(jù)評判結(jié)果對通風系統(tǒng)進行優(yōu)化選擇。評價內(nèi)容包括確定評價指標、求出各評價指標權(quán)值和選擇評價方法。（一）礦井通風系統(tǒng)的評判指標對通風系統(tǒng)優(yōu)化評定，其指標可歸納為三個方面，再細分若干子指標（如圖1-2-1），其中，子指標可根據(jù)對通風系統(tǒng)分析的要求不同進行增減。（二）礦井通風系統(tǒng)評判指標的權(quán)值及其確定所有評判指標包括定量和定性指標，各自對通風系統(tǒng)影響的重要程度也不相同。為了能確切反映出各評判指標對礦井通風系統(tǒng)影響的重要程度，可對評判指標賦予一定的數(shù)量值，表示其對通風系統(tǒng)的重要性程度，這個數(shù)量即“重要性系數(shù)”或“權(quán)值”。22第22頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日圖1-2-1礦井通風系統(tǒng)評判指標層次圖

23第23頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日確定指標“權(quán)值”的方法：（1）均值法，即由一批有經(jīng)驗的專家，對每個指標的權(quán)值評分，再計算出各位專家對每個指標評分的平均值，以此作為每個指標的權(quán)值。根據(jù)此法變化而來的還有統(tǒng)計值法、改進型專家調(diào)查法。這一方法的優(yōu)點是權(quán)值確定直接、簡單；其缺點是，當評價指數(shù)較多時，專家難以把握各指標間的細微差別，因而較難準確地給出指標正確的權(quán)值。（2）按相對重要性排序的矩陣法，即通過對評價對象的所有指標比較分析，對評價指標進行排序，然后作定量轉(zhuǎn)化，最后求出評價指標權(quán)值。目前通風系統(tǒng)眾多的評價法中，為了要從整體上反映通風系統(tǒng)的本質(zhì)，引入了眾多的指標，這些指標的“權(quán)值”是不變的。而對于某一具體的通風系統(tǒng)，當其中某一或二個指標的“權(quán)值”因特殊情況變得非常重要時，對評價對象的評價結(jié)果而言可能出現(xiàn)偏差，其原因是因為評價指標太多，使處于24第24頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日特殊情況下的少數(shù)指標的重要度被中和，失去了評價的公正性，所以“權(quán)值”應(yīng)根據(jù)時空的改變而變化，在不同條件下取不同的“權(quán)值”。變權(quán)反映了指標的本質(zhì)屬性，解決了因指標過多而引起的不合理現(xiàn)象。（三）優(yōu)化通風系統(tǒng)的評判方法對于用評判指標及其權(quán)值評判通風優(yōu)化方案，常用的有3種評判方法，即多目標決策法、模糊綜合評判法和層次分析法。（1）多目標決策法。即利用專家的集體智慧和綜合分析能力，以“權(quán)值”和“評價值”的形式，對各個通風系統(tǒng)的各類指標進行直觀判斷與分析，計算出每個方案中各個指標的評價值（Ei）和其權(quán)值（Wi），再計算出各個指標的積分值（Ei×Wi），最后求和計算出每個方案的總積分值Mj，選取Mj值最高者為最優(yōu)通風方案。

25第25頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日（2）模糊綜合評判法。由于不同的專家對某些指標權(quán)值的認定存在一定的模糊性、隨機性，而且還涉及心理因素，精確表述較為困難，因此，不同專家給出的權(quán)值可能存在較大差異，一般僅給出一個大致的范圍和評價模糊語。這樣，就可應(yīng)用模糊數(shù)學理論進行綜合評定。先確定各個評判指標的權(quán)值，然后計算出每個評判指標在各個方案中的隸屬度即rij，并建立每個指標的評判矩陣，最后按隸屬度大小確定最優(yōu)方案。（3）層次分析評判法。即把各個通風方案分解為有序的遞階層次結(jié)構(gòu)，通過對每一層次的比率標度，構(gòu)成判斷矩陣，并計算出其矩陣的最大特征根和相應(yīng)的特征向量，再計算出每一層次指標對上一層次指標的相對重要性權(quán)值和排序，最后根據(jù)計算的層次總排序，確定最優(yōu)方案。通風系統(tǒng)優(yōu)化，最重要的是選擇能確切反映方案優(yōu)劣的評判指標，合理確定每個指標在優(yōu)化方案中的重要程度。26第26頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日第三節(jié)礦井通風系統(tǒng)安全可靠性評價指標體系礦井通風系統(tǒng)的發(fā)展過程一般要經(jīng)歷規(guī)劃設(shè)計、施工、投產(chǎn)運行、改造、衰退老化直到報廢終止。因此，它的可靠性首先取決于原始設(shè)計數(shù)據(jù)與計算方法的可靠性。當系統(tǒng)投入運行后，實際井下風量與風質(zhì)參數(shù)的變化可以反映出系統(tǒng)設(shè)計階段預(yù)測結(jié)果的可靠性以及實際系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。影響礦井通風系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素包括通風網(wǎng)絡(luò)、通風設(shè)施和通風動力裝置三大部分。通風網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其通風阻力分布合理性、通風設(shè)施質(zhì)量和布置合理性、通風動力裝置（包括主要通風機（輔助通風機）和局部通風機）運行可靠性，是通風系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。礦井通風防災(zāi)救災(zāi)系統(tǒng)指為防止礦井重大事故發(fā)生及事故范圍擴大，減少事故損失和降低人員作傷亡程度所建立的安全保障體系。它是保證礦井通風系統(tǒng)安全可靠性的重要措施。27第27頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日

礦井通風安全監(jiān)測是檢查礦井通風效果的必不可少的手段。通過監(jiān)測可能掌握礦井通風的狀況，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，以便采取措施，防止災(zāi)害發(fā)生。礦井通風監(jiān)測的內(nèi)容包括兩方面，一是通風設(shè)備和設(shè)施的狀態(tài)參量監(jiān)測，另一是主要通風參數(shù)和氣體濃度等數(shù)據(jù)參量監(jiān)測。狀態(tài)參量有主要通風機、輔助通風機和局部通風機的開停，風門開關(guān)狀態(tài)等判斷。數(shù)據(jù)參量有O2、CH4、CO2、CO和粉塵等濃度測量，風速、溫度、濕度和壓力等。根據(jù)礦井通風系統(tǒng)的內(nèi)涵與所涉及的范圍，可以從許多不同的側(cè)面提出反映該系統(tǒng)可靠性的指標。本著“能夠確切地反映系統(tǒng)可靠性特征；具有獨立明確的物理意義；避免用多種指標反映一個特征；符合科學、可測、可比、簡明和可操作”的原則，將通風系統(tǒng)安全可靠性評價指標體系分為三大類。第一類是日常礦井通風系統(tǒng)可靠性B1，包括前7大項29小項指標，在計算各項指標權(quán)重時，把CO、CH4、CO2、和O2的最高污染度作為一項指標。第二類是礦井通風防災(zāi)救災(zāi)系統(tǒng)可28第28頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日靠性B2，包括5小項指標。第三類是礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)可靠性B3，包括2小項指標。通過大量調(diào)研、統(tǒng)計分析、理論研究，并參與有關(guān)技術(shù)規(guī)范、法規(guī)和經(jīng)驗，確定出各指標評價分級的界定范圍值。如表1-2-1所示。29第29頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日30第30頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日

表1-2-1中的礦井通風系統(tǒng)等積孔d15與礦井風量和阻力相關(guān)，是衡量礦井通風難易程度的指標。由于礦井風量與礦井產(chǎn)量、瓦斯涌出量和氣候條件等因素有關(guān)，當?shù)V井通風網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和巷道風阻特性確定后，礦井通風阻力就取決于礦井風量的分配。礦井通風系統(tǒng)安全可靠性評價的指標體系，按屬性可分為定性指標與定量指標兩大類。其中定性指標如均壓系統(tǒng)合格度等。定量指標包含了連續(xù)型和離散型兩種。連續(xù)型指標如測量數(shù)據(jù)誤差、用風地點風量供需比、回風段阻力百分比、通風等積孔、有效風量率、風機效率、電機負荷率、外部漏風率等。離散型指標如風機喘振發(fā)生率、局部通風機無計劃停電停風故障發(fā)生率、瓦斯超限頻率、角聯(lián)分支數(shù)、獨立回路數(shù)等。按指標值趨向的優(yōu)劣，可分為越大越好、越小越好和越趨于某一范圍值越好的三類指標，取值越大越好的指標有合格率指標、通風等積孔、有效風量率、風機效率、電機31第31頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日負荷率、裝備達標率等。取值越小越好的指標有測定誤差、有毒有害氣體與粉塵污染度、最高氣溫、瓦斯超限頻率、串聯(lián)通風發(fā)生率、角聯(lián)分支數(shù)、獨立回路數(shù)、回風段阻力比、公共段阻力與最小系統(tǒng)阻力百分比、外部漏風率、主要通風機喘振發(fā)生率等。取值越趨于某一范圍值越好的指標有用風地點風量供需比和主要通風機能力備用系數(shù)。我國通風系統(tǒng)存在的問題及改進途徑。（1）目前礦井通風系統(tǒng)存在的問題。1、主要通風機的運行效率低：據(jù)1982年統(tǒng)計，全國統(tǒng)配和重點煤礦的井口有617對，風井1023處，實際通風能力達315萬m3/min，每年主要通風機耗電19億kw·h，電費1.5億元相當原煤生產(chǎn)總耗電的16%占全國工農(nóng)業(yè)總用電的0.6%以上，造成這種現(xiàn)象原因是風機選型不合理，風機安裝質(zhì)量差，維修不及時等。

32第32頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日2、驅(qū)動風機的電機額定功率過大電機效率低：電機的效率h和功率因數(shù)cosф是隨其負荷率（實際輸出功率與額定功率之比）的變化而變化的。負荷率在1.0附近時，h和cosф最大，當負荷率在0.5以下時，h和cosф迅速下降。經(jīng)調(diào)查，電機負荷低于60%的多達65%以上。3、通過阻力大，阻力分布不合理。據(jù)統(tǒng)計，我國低瓦斯大型礦井的通風總力最大者為1962Pa，中型礦井最大為1177.2Pa，小型礦井最大為735.75Pa：高瓦斯礦大型礦井的通風總阻力最大2452.5Pa，中型最大1962Pa，小型最大1569.6Pa。造成回風巷通風阻力過大的原因是：風量大而通風斷面小，堆積物多，風速過大等。4、風量不足：有的礦井由于全礦或采掘供風量不足，或風量串聯(lián)使用33第33頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日次數(shù)過多，往往造成某些地點瓦斯積聚，礦塵濃度超標，直接威脅著安全生產(chǎn)。次數(shù)過多，往往造成某些地點瓦斯積聚，礦塵濃度超標，直接威脅著安全生產(chǎn)。5、風量調(diào)節(jié)方法欠妥。6、漏風多。（2）改進的途徑：1、主要通風機的合理選型：要選用新生產(chǎn)的高效節(jié)能風機。2、更換電機：要根據(jù)各礦實際要求采取更換低轉(zhuǎn)速，小功率的電機方法，提高電機負荷率，實行經(jīng)濟運行。3、通風系統(tǒng)調(diào)整與改造：34第34頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日

在關(guān)鍵分支上進行降阻，降低通風阻力的途徑有以下幾種：①擴大巷道斷面②降低巷道局部阻力③開掘新主巷④增加并聯(lián)風路⑤調(diào)整采掘布局，實現(xiàn)均衡生產(chǎn)。4、主要通風機時屬裝置的改造：它包括風硐，擴散器和反風設(shè)施等等。附屬裝置合理，施工質(zhì)量好壞，直接影響通風機的裝置效率和節(jié)能效益?？傊?，經(jīng)過對礦井通風系統(tǒng)存在的問題進行分析，主要通風機必須運行效率高，工作穩(wěn)定，并與通風系統(tǒng)相匹配，礦井通風系統(tǒng)必須系統(tǒng)簡單、運行可靠、穩(wěn)定性高、有足夠的新風達到用風地點，有效風量高，通風阻力分別合理，易于調(diào)節(jié)，用風地點獨立通風，限制串聯(lián)通風，工作面不處于角聯(lián)風路，只有滿足以上基本要示，才能做到安全生產(chǎn)，避免重大瓦斯煤塵事故。預(yù)防和控制采掘工作面瓦斯爆炸的技術(shù)

35第35頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日

預(yù)防和控制采掘工用面瓦斯爆炸的技術(shù)屬煤礦開采領(lǐng)域，特別是適用于高突瓦斯礦井。

通過國內(nèi)外全面檢索，預(yù)防和控制采掘工作面瓦斯爆炸的技術(shù)目前主要是杜絕井下明火的產(chǎn)生，將礦井通風量加大稀釋井下瓦斯?jié)舛鹊桨踩珮藴?，進行瓦斯抽放、監(jiān)測瓦斯變化等手段。它們共同的缺點是無法保障采掘工作面放炮過程和機械破煤過程產(chǎn)生大量的煤塵和大量的瓦斯涌出，同時放炮過程和機械破煤過程都要產(chǎn)生火花，甚至引起煤塵瓦斯爆炸。針對上述存在的問題，根據(jù)不同采掘地點條件設(shè)計出預(yù)防和控制采掘工作面瓦斯爆炸的技術(shù)，實現(xiàn)上述技術(shù)有七種方法：第一種方法是向采掘工作面噴灑二氧化碳氣體（干冰）或泡沫。

36第36頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日

通過管道向采掘工作面噴灑二氧化碳氣體（干冰）或惰氣泡沫或空氣泡沫，具體是在掘進工作面放炮前后10秒內(nèi)連續(xù)輸送、噴灑二氧化碳氣體（干冰）或泡沫，使爆破后涌出的瓦斯在二氧化碳氣體（干冰）或泡沫的作用下，失去爆炸性或?qū)⒈埔鸬母鞣N燃燒撲滅，從而實現(xiàn)預(yù)防和控制采掘工作面瓦斯爆炸。第二種方法是向采掘工作面噴灑氮氣或泡沫。通過管道向采掘工作面輸送氮氣或惰氣泡沫或空氣泡沫，具體是在掘進工作面放炮前后10秒內(nèi)連續(xù)輸送、噴灑氮氣或泡沫，使爆破后涌出的瓦斯在氮氣或泡沫的作用下，失去爆炸性或?qū)⒈埔鸬母鞣N燃燒撲滅，從而實現(xiàn)預(yù)防和控制采掘工作面瓦斯爆炸。第三種方法是向采掘工作面噴灑二氧化碳氣體（干冰）和氮氣的混合氣體或其它惰性氣體或泡沫。

37第37頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日

通過管道向采掘工作面輸送二氧化碳氣體（干冰）和氮氣的混合氣體或其它惰性氣體或泡沫，具體是在掘進工作面放炮前后10秒內(nèi)連續(xù)輸送、噴灑二氧

化碳氣體（干冰）和氮氣的混合氣體或其它惰性氣體或泡沫，使爆破后涌出的瓦斯在二氧化碳氣體（干冰）和氮氣的混合氣體或其它惰性氣體或泡沫的作用下，失去爆炸性或?qū)⒈埔鸬母鞣N燃燒撲滅，從而實現(xiàn)預(yù)防的控制采掘工作面瓦斯爆炸。第四種方法是向采掘機截齒噴水系統(tǒng)內(nèi)加入二氧化碳氣體（干冰）或泡沫。通過管道向采煤機截齒噴水系統(tǒng)內(nèi)加入二氧化碳氣體（干冰）或泡沫，具體是在采煤機運行過程連續(xù)噴灑二氧化碳氣體（干冰）或泡沫，使采煤機破煤過程涌出的瓦斯在二氧化碳氣體（干冰）或泡沫的作用下，失去爆炸性或?qū)⒉擅簷C破煤過程引起的各種燃燒撲滅，從而實現(xiàn)預(yù)防和控制采掘工作面瓦斯爆炸。38第38頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日

第五種方法是向采掘機截齒噴水系統(tǒng)內(nèi)加入氮氣或泡沫。通過管道向采煤機截齒噴水系統(tǒng)內(nèi)加放氮氣或泡沫，具體是在采煤機運行過程連續(xù)噴灑氮氣或泡沫，使采煤機破煤過程涌出的瓦斯在氮氣或泡沫的作用下，失去爆炸性或?qū)⒉擅簷C破煤過程引起的各種燃燒撲滅，從而實現(xiàn)預(yù)防和控制采掘工作面瓦斯爆炸。第六種方法是向采煤機截齒噴水系統(tǒng)內(nèi)加入二氧化碳氣體（干冰）和氮氣的混合氣體或其它惰性氣體或泡沫。通過管道向采煤機截齒噴水系統(tǒng)內(nèi)加入二氧化碳氣體（干冰）和氮氣的混合氣體或其它惰性氣體或泡沫，具體是在采煤機運行過程連續(xù)噴灑二氧化碳氣體（干冰）和氮氣的混合氣體或其它惰性氣體或泡沫，使采煤機破煤過程涌出的瓦斯在二氧化碳氣體（干冰）和氮氣的混合氣體或其它惰性氣體或泡沫的作用下，失去爆炸性或?qū)⒉擅簷C破煤過程引起39第39頁，共43頁，2023年，2月20日，星期日的各種燃燒撲滅，從而實現(xiàn)預(yù)防和控制采掘工作面瓦斯爆炸。第七種方法是井下排放瓦斯時，向被排