我國煤礦通風設備標準研究

鄒銀輝，巨廣剛

(1.瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室，重慶市九龍坡區，400037；2.中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶市九龍坡區， 400037)

我國能源資源的稟賦特點決定了在保障能源安全前提下，在相當長的時間內，煤炭還將作為我國的主體能源，但隨著新能源的崛起煤炭在一次能源消費中的比例將逐步降低。煤炭領域作為實現碳達峰碳中和的主戰場，面臨的挑戰巨大。《“十四五”現代能源體系規劃》明確提出，立足以煤為主的能源結構和基本國情，抓好煤炭清潔高效利用，促進新能源占比逐漸提高，推動煤炭和新能源優化組合。“雙碳”目標下，煤炭生產將逐步形成優質高效的數字化、智能化新產業和新業態。以科技賦能設備智能化、采掘無人化、運行自動化和地面無煤化，可推動煤炭供給動態調節科學化。煤礦智能化是煤炭工業高質量發展的核心技術支撐，加快推進煤礦智能化建設，對提升煤炭安全保障水平、促進煤炭工業高質量發展具有重要意義。礦井可靠的通風系統是井下煤炭安全生產的基石，在智能化開采背景下發展智能通風技術裝備是保障我國發展少人化、無人化煤礦的必由之路[1-3]。

標準是經濟活動和社會發展的技術支撐，是國家基礎性制度的重要方面。標準化在推進國家治理體系和治理能力現代化中發揮著基礎性、引領性作用。為促進我國礦用通風設備技術的發展，筆者介紹了我國礦用通風設備標準的發展歷程，對礦用通風設備標準現狀進行了梳理和分析，探討了礦用通風設備標準的發展趨勢，旨在為我國煤炭產業的高質量發展提供參考和依據。

1 我國礦用通風設備標準化組織

煤炭行業煤礦安全標準化技術委員會通風技術及設備分會(以下簡稱“通風分會”)在中國煤炭工業協會和煤炭行業煤礦安全標準化技術委員會領導下，開展我國煤礦通風技術及設備標準化技術工作，組織、負責全國煤礦通風技術及設備專業的標準化技術歸口工作。

中煤科工集團重慶研究院有限公司作為通風分會的掛靠單位，在礦用通風設備技術、產品等領域開展基礎通用、設施設備、測試方法等方面的標準制修訂工作，推動我國礦用通風設備研發、標準研制和產業發展一體化。

2020年，通風分會進行了換屆改選，第四屆標委會31名委員由生產企業、研究院所、煤礦用戶、安全監察機構、認證機構、檢測機構、高校等具有較高理論水平、豐富實踐經驗、熟悉標準化工作的人員擔任，結構較合理。根據國家礦山安全監察局、國家能源局、中國煤炭工業協會和煤炭行業煤礦安全標準化技術委員會標準制修訂計劃的安排，通風分會積極開展標準制修訂項目申報、標準審查、資料上報、標準精簡整合、標準復審等日常工作，精心編制本專業領域內的“十五”至“十四五”時期標準發展規劃，積極參加上級主管部門組織的標準工作會、研討會等。“十三五”期間，召開標準審查會3次，審查修訂國家標準1項，制修訂煤炭行業標準12項，制訂能源行業標準 14項，有力推動了標準工作發展。制修訂的標準不僅規范了煤礦通風技術及設備，也為煤礦通風參數計算、通風設備研發制造、檢測檢驗、安標認證、現場管理等提供了依據，同時有助于淘汰落后技術、材料和產品，促進了產業結構調整優化，更重要的是可有效避免因煤礦通風設備引發安全事故造成的人員傷亡，為保障煤礦安全生產和礦工生命健康提供重要的技術支撐。

2 我國在編和在研礦用通風設備標準動態情況

我國在20世紀90年代通風分會成立后，便開始了我國礦用通風設備產品、技術和方法標準的研究，并按照上級主管部門要求，為適應煤礦用通風技術及設備技術發展，完善煤礦通風標準體系，標準覆蓋了通風技術、通風設備、通風監測、通風管理、通風配套及安全性等領域。目前現行通風技術及設備標準36項，其中國家標準3項，煤炭行業標準和能源標準33項。主要標準詳見表1。

表1 煤礦通風技術及設備專業領域主要標準

2020年立項并在研標準項目1項：《煤礦用金屬材料摩擦火花安全性試驗方法和判定規則》(GB/T 13813-2008)修訂(計劃號：20204679-T-603)；2021年立項并在研項目3項(“十四五”標準制修訂規劃項目)，分別是《礦用局部通風機低噪聲結構設計與噪聲限定值》(計劃號：能源20210111)、《煤礦用局部通風機智能控制系統》(計劃號：能源20210113)、《煤礦主通風機智能監控和故障診斷系統》(計劃號：能源20210112)。

申報的2022年標準項目《礦用巷道全斷面風量傳感器通用技術條件》《礦用風筒風量傳感器通用技術條件》按中國煤炭工業協會組織的專家評審意見，轉換為團體標準；根據國家標準化管理委員會對國家標準的復審工作安排，通風分會通過專家審核，《風筒涂覆布》(GB/T 20105-2006)復審結論為修訂，已著手組織相關技術人員對標準進行研究。

為適應我國煤礦智能通風技術的發展，建立并完善相應的標準體系，通風分會積極開展相應的技術調研工作，目前已組織相關單位計劃申報2023年《礦用遠挰控制自動風窗技術條件》《礦用遠程控制自動風門技術條件》2項標準，旨在確保我國的礦用通風設備標準體系適應煤礦開采智能化對礦井通風技術提出的新要求。

3 我國礦用通風設備標準化建設現存問題及發展趨勢

3.1 煤礦通風設備標準化建設存在的主要問題

隨著目前我國煤炭開采工藝、地質保障以及災害治理技術的飛速發展，傳統的通風設備技術面臨新的挑戰，與之相配套的標準體系亟需完善與改進。首先，部分標準標齡過長，規定的方法和指標已不適應新形勢發展需要。部分已報批標準遲遲得不到發布(如表1中序號10、11、18、19、22、23、34、35等標準)，影響標準正常使用，對標準制修訂的立項申報工作造成一定影響；其次，對通風的關鍵技術、關鍵領域研究不深，相關標準的引領性不足；第三，對通風設備標準的推廣和交流不夠，收集資料的途徑有限，對先進的通風技術及其設備的發展方向思考和研究的不夠；第四，在煤礦通風設備大型化、智能化、節能環保的大趨勢下，研究院所的研發設計水平、設備生產企業的技術水平，以及通風設備的檢測檢驗能力、相關技術和產品的標準明顯滯后于國家政策和煤礦用戶需求。

3.2 煤礦通風設備及其標準的新需求

礦井通風系統是核心機電設備、工業控制技術、信息技術深度融合的關鍵所在。在“雙碳”背景下，煤炭的采掘工藝飛速發展，隨之引發了礦井通風技術設備功能屬性的升級[5-7]，這給我國礦用通風設備標準化工作帶來了新的挑戰，但同時也是發展的新機遇。

(1)先進的礦井智能通風技術要求盡快出臺與之匹配的標準。礦井智能通風技術代表了我國先進的煤礦通風技術發展方向，其涉及的專業領域眾多，是我國煤炭行業高質量發展的重要組成之一[8-9]。針對目前我國煤礦通風系統普遍存在的風流監測誤差大，風網解算周期長、精度低，風量調控自動化程度及抗災變能力弱等技術難題，部分礦井正在實施智能通風項目建設，但是建設過程中缺乏相應的標準支撐。“十四五”期間需要研究并制訂智能通風技術及其設備的相關標準，推動煤礦智能通風技術發展。“十四五”礦井智能通風技術裝備的研發重點是發展礦井通風動力裝備智能控制技術、井巷風量快速準確測試技術、井巷絕對氣壓準確測試技術、井巷風阻準確快速在線測試技術、井下風量定量調節遠程智能控制技術及裝備、礦井通風系統自恢復與通風系統災變隔離技術與裝備，以實現礦井風量智能準確調控和礦井通風系統災變風流應急控制。

(2)科學合理地規范煤礦用通風機選型標準。煤礦通風是煤礦安全生產的重要保障，是防治其他災害的重要技術手段。煤礦通風網絡與通風機的匹配程度對礦井的安全生產具有至關重要的作用，但在實踐中沒有引起高度重視。因此，科學規范通風機的選型標準對提高煤礦通風網絡與煤礦通風機的匹配狀態，指導礦井通風機選型規范，提升煤礦安全生產水平具有重要意義。同時，可避免煤礦通風設備出現“大馬拉小車”或者“小馬拉大車”現象，并且通過優化通風設備資源還可達到提高通風效率和節能的效果。

(3)迫切需要研發和生產低噪通風設備并出臺相關標準。通風設備在運行過程中由于氣流以及電機運轉將產生氣動與機械的噪音。噪音超過一定限值將對人體產生危害，并影響煤礦井下的作業安全。礦用通風設備噪音對人體的危害主要來自于井下用的局部通風設備[10]。目前國內局部通風機生產企業有60余家，葉輪直徑為Ф400～1 120 mm，電機功率3～220 kW。常規噪聲85～110 dB(A)，近年來，國內部分研究院所、生產企業在低噪聲通風機研制開發方面取得明顯效果，噪聲降至85 dB(A)以下，部分降至75 dB(A)以下，但消音結構設計、材料、降噪效果不同，產品質量參差不齊。現行《通風機噪聲限值》(JB/T 8690)和《煤礦用局部通風機技術條件》(MT/T 222)僅對通風機比A聲級進行了規定，未規定通風機進出口和機殼輻射噪聲。

(4)迫切需要應用高分子材料無鹵低煙低毒通風設備并出臺相關標準。隨著國家推進新材料產業發展戰略，對高分子材料制品使用安全性和環保性的要求日益嚴格，需要進一步完善高分子材料產品無鹵低煙低毒檢測技術。高分子材料制品生產過程中可能存在鉛、汞、鎘等重金屬，多溴聯苯、多溴二苯醚等有機污染物。

分子材料制品在燃燒過程中會產生有毒有害煙氣(CO、SO2、HCl、HBr、HF等)，產生對人體呼吸系統有強烈刺激性的氣體也是火災事故中導致人員傷亡的一個重要因素。風筒涂覆布類非金屬制品要滿足阻燃抗靜電等安全性能要求，在需要添加不同組分有害增塑劑、阻燃劑、鹵化物、抗靜電劑等材料時，現行標準要求內容單一，對產品發展導向性不足，不能適應高分子材料制品安全性和環保性檢驗需求，且有害煙氣檢測標準及檢驗能力尚屬空白。因此，需要提高非金屬制品毒性分析實驗能力，制定《礦用高分子材料制品有毒有害物質限量試驗方法》，并提出合理的技術要求、檢測方法，以保障煤礦安全生產和職工身體健康。

(5)亟需出臺礦井排放氣體和粉塵治理標準。在煤礦井下正常生產過程中，采、掘、運工作所產生的有毒有害氣體(甲烷、CO等)和粉塵(煤塵、巖塵)均由主通風機抽出排出礦井，進入大氣，對周邊大氣和工業區、生活區環境造成一定污染。目前，已有研究院所對乏風的回收利用進行研究，但應用效果不佳，為了礦山綠色發展和環境保護，應加強對礦井排放的氣體和粉塵治理技術裝備及技術標準的研究。

4 我國礦用通風設備標準化的發展路徑

未來我國礦用通風設備標準化工作應從以下3個方面開展，以更好地服務我國能源發展戰略的推進以及煤炭先進產能的釋放。

(1)加大“產、學、研、用”合作力度，加強關鍵技術領域標準研究，將先進適用科技創新成果融入標準，提升標準水平，緊跟國家和時代需求，在安全、智能、綠色、環保、節能、減排等方面，選擇技術成熟度高、技術水平先進的領域推動我國礦用通風設備標準化的發展，提升標準化技術支撐水平。

(2)拓寬我國礦用通風設備標準的類型，提升標準制修訂水平，制定安全可靠、國際先進的通用技術標準，包括關鍵核心的技術標準和先進工藝、設備以及產品的應用標準。

(3)系統應用我國礦用通風設備標準，這些標準要覆蓋先進的通風設施或設備的控制系統、井下通風系統關鍵參數的精準測試或感知、礦井通風系統調控可行性評價與策略等方面，從而適應通風設備智能化水平，并確保相關標準的廣泛應用。

5 結語

標準體系建設對于推廣應用先進科技成果，規范生產經營行為，提高安全生產水平和生產效率均具有重要意義。礦用通風設備標準是礦用通風設備研發機構、檢驗檢測機構、制造企業、用戶銜接的重要橋梁。結合“雙碳”背景下我國的能源發展戰略，應將我國礦用通風設備標準化體系打造成為既推動專業領域間合作，又助力我國礦用通風設備技術創新和產品產業成長的平臺。

通風分會將加強組織管理，充分發揮國家標準化管理委員會作用，不斷完善標準體系建設，積極搭建標準化管理組織與產業界之間的橋梁，促進標準體系融合，推進先進通風技術及設備標準制修訂，促進標準化工作高質量發展，促進國內國際標準互聯互通，推動我國具有自主知識產權的先進技術通過標準化形式“走出去”。