1、地下礦井通風系統可靠性分析摘 要：地下礦山通風系統是保證向井下連續輸送必要數量的新鮮空氣、稀釋并排除有毒有害氣體和礦塵，并為礦工創造安全舒適工作環境的根本措施。文章針對礦山礦井通風系統存在的問題進行了分析。關鍵詞：地下礦井；通風系統；可靠性隨著我國對能源需求量的增加和開采強度的不斷加大，礦井通風系統穩定性問題比以前顯得更加突出。而礦山通風的目的是控制污染物的濃度和空氣溫度，使之達到安全衛生標準，以保障礦工的勞動安全和健康，提高勞動生產率。通過對許多事故的調查分析，發現絕大多數瓦斯爆炸的原因都涉及到礦井通風的問題，大多因為通風系統不合理或者通風設施不全、風量不足等原因導致瓦斯過多積聚，達到爆炸極

2、限而爆炸。因此，做好金屬地下礦山礦井通風系統對保障礦工的勞動安全和健康，提高勞動生產率有著重要的意義。1 礦井通風系統礦井通風系統是由向井下各作業地點供給新鮮空氣、排除污濁空氣的通風網絡和通風動力及通風控制設施等構成的工程體系。一個完整的通風系統必須包括通風網絡、通風動力和通風控制設施等。在礦井生產時期，其任務是利用各種動力，以最經濟的方式，向井下各通風地點提供足夠的新鮮空氣，稀釋并排出的炮煙等各種有害物質，降低地熱危害，為井下員工創造符合法律法規規定的良好工作環境；發生生產安全事故時，能有效地控制風流方向和大小，與其他措施相結合，防止生產安全事故災害的擴大，進而達到消除事故災害的目的。人們將

3、其在一定條件下、一定時間內，實現上述任務的能力程度稱為礦井通風的可靠性。2 礦井通風系統的可靠性及數學模型根據安全人機工程學理論，人機系統是由人、機、環境等子系統組成。在礦井通風系統中，“人”是指參與礦井通風系統的管理者、決策者和維護礦井通風系統正常運轉的操作人員，以及由他們所引起的行為結果，如組織管理和各種規章制度等；“機”為礦井通風系統的各種硬件設施，包括礦井通風動力、礦井通風網絡、礦井通風設施、局部通風系統、礦井通風監測系統等；“環境”是指礦井通風系統存在于礦井生產系統這個大環境中，是礦井生產這個大系統中的子系統。按照安全人機工程學理論，可將礦井通風“人機環境”系統可靠性定義為：由人、機

4、、環境組成的工作系統，在規定的條件下，規定的時間內，無差錯地完成規定任務的能力。而可靠性的一個重要的定量指標為可靠度。因此，“人機環境”系統的可靠度可定義為：由人、機、環境組成的工作系統，在規定的條件下，規定的時間內，無差錯地完成規定任務的概率，表述為數學公式為：rsn/n0×100 %式中，rs：系統的可靠度；n0：系統執行任務的總次數；n：系統無差錯完成任務的次數。礦井通風“人機環境”系統的可靠度是受人、機、環境3個因素的影響，即系統的可靠度是人、機、環境三大因素的函數，其通用表達式為：rsf（rh，rm，re）式中，rs：通風系統的可靠度；rh：人的可靠度；rm：機的可靠度；r

5、e：環境的可靠度。由于人的可靠度和機的可靠度都直接受到環境因素的影響，為了便于對系統進行定量評價，這里假定人的可靠度和機的可靠度都是環境的隱函數。這時礦井系統的可靠度可以簡化為：rsf（rh（e），rm（e）式中，rs：系統的可靠度；rh（e）：受環境因素影響的人的可靠度；rm（e）：受環境因素影響的機的可靠度。由上式可以看出，礦井通風“人機環境”系統的可靠度可以簡化成由人的可靠度和機的可靠度兩部分組成。假定某礦井通風系統根據實測和統計分析其人的可靠度為rh（e）0.80，機的可靠度rm（e）0.90，則有：rsrh（e）×rm（e）0.80×900.72。為了提高系統的可

6、靠度，若單純只對機器進行改進，并將其可靠度提高到rm0.999，則系統的可靠度為0.799。由此可見，即使花費很大的投資來單純提高機器的可靠度，而不去提高人的可靠度，那么系統的總體可靠性仍然得不到明顯改善。3 金屬礦山礦井通風系統存在的問題金屬礦山礦井的通風系統雖經多年建設與調整，取得了一些進展，但由于采礦作業不正規、通風設計不完善和通風技術管理水平不高等原因，仍存在不少問題。（1）礦井生產為多中段同時作業，中段之間缺少回風巷道，各中段之間采場排列位置不規范，加上爆破后二次破碎作業頻繁，因此，采場間風流串聯，煙塵污染嚴重。（2）由于中段和采取通風網路不健全，或由于風量調節設施不健全，對作業工作

7、面不能實現按需分風，影響作業面的通風效果，并造成風流浪費。（3）金屬地下礦山開采方法多用空場采礦法，留下了大量的采空區沒有充填或封閉，井下破碎硐室和集中放礦溜井等局部污染缺乏控制措施，容易造成入風系統風流污染。（4）金屬地下礦山多在山區，由于井口間有高差和氣溫變化，仍受自然風壓影響，使井下部分巷道風流方向不穩定。一般來說，在主扇總風壓作用較薄弱的地帶，在沒有輔助扇對風流進行控制，容易受自然風壓影響，造成風流混亂。如抽出式通風系統中各通達地表的入風口和采空區、塌陷區之間，有可能風流反向，使入風道變為排風道。壓入式通風系統中各通達地表的排風井、塌陷區和中立的提升井之間也可使排風井變為入風井，煙塵倒

8、流。造成這種現象的主要原因是通風系統不嚴密，漏風風路太多，主扇不能發揮應有的作用。另外，主扇過于集中，不能對全風路進行有效控制。（5）礦井漏風嚴重，有效風量率低。抽出式通風的礦井，通過地表塌陷區和采空區，直接漏入回風道的短路風流，有時可達主扇風量的40%50%。造成這種漏風的原因，首先是由于開采上缺乏統一規劃，過早地形成了地表塌陷區；在回風道上沒有保留必要的隔離礦柱；對塌陷區和采空區未及時進行充填或隔離。壓入式通風的礦井，通過井底車場的短路漏風量也很高。產生這種漏風的原因，主要是風門失效，無其他控制措施。有些礦山井下作業面分散，廢舊坑道不能及時封閉。此外，井口密閉、反風裝置、井下風門、楓橋、擋

9、風墻等通風構筑物不嚴密，也造成較大的漏風。（6）主扇風硐、擴散塔以及井下楓橋等通風構筑物的空氣動力性能差，局部通風阻力大，增大了通風能耗。（7）通風管理水平不高，沒有配備專門的通風技術人員和通風工，或雖配備了通風技術人員和通風工，但技術水平和操作水平低下，沒有持證上崗，滿足不了礦井通風需要。4 采取的安全技術措施針對以上存在的問題，根據安全人機工程學理論，要想增加礦井通風系統的可靠度，需從人的因素、通風系統設施的因素和環境的因素綜合考慮，采取相應的安全技術措施。（1）完善礦井開拓等主要系統，解決風流串聯污染問題。礦井開拓運輸、通風、排水及避災逃生等系統的建立直接為礦山開采及安全生產服務，貫穿于

10、礦山開采的全過程。每個礦山都應該為實現自己的開采目的、確保安全生產建立合適的開拓及相關系統，并應在系統形成后方可投入生產，生產中亦應隨時保持其正常的運轉。建立和完善礦井的安全生產系統應是礦山深入整治的工作重點，是礦山實現本質安全生產的基本條件。（2）重視礦房布置、開采順序及相關結構要素的確定，減少漏風，提高有效風率。地下開采礦山大量人員集中的主要作業場所及事故高發地點均在于各開采礦房，礦房布置、開采順序及相關結構要素確定的合適與否直接影響礦山作業的安全。（3）正確使用通風動力，平衡風壓；利用新材料、新工藝研制新型通風構筑物。（4）研究通風系統中風流變化的規律，特別是各種動力因素、熱力因素所引起

11、的風流變化及其危害性；研究保持井下風流穩定可靠的有效控制方法。（5）研究井下破碎硐室、放礦溜井等局部污染源粉塵擴散規律，合理設計局部凈化系統，采取防止風流污染的措施。（6）加強礦井通風系統的檢測工作，配備相應的檢測儀器，運用正確的檢測方法，發現問題及時整改。（7）加強對礦井通風管理工作，配備相應的通風技術人員和通風工，加強培訓，提高從業人員素質，持證上崗。5 結束語礦井通風系統是保證煤礦和金屬礦山安全生產的重要一環，作為專業人員和各個相關部門都應從心理上和行動上對它予以充分重視，對由人、機與環境組成的通風系統可靠性，除了研究機的可靠性外，還應該對人和環境的可靠性進行全面而深入的研究。只有這樣，

12、才能對系統的可靠性獲得全面的了解，采取相應的安全技術措施進行整改，提高礦井通風系統的可靠性，防止因通風系統原因造成生產安全事故，確保生產順利進行。參考文獻：1劉永剛.礦井通風系統可靠性分析與評價j.致富時代（下半月），2010（04）.2汪順達.提高礦井通風系統可靠性的技術措施j.礦業安全與環保，2008（s1）.abstract: the underground mine ventilation system is to ensure that transport the necessary amount of fresh air to the underground continuous, dilute and eliminate toxic and harmful gases and mineral dust, and