礦井采掘工程施工中的通風技術及安全管理分析

張 蒼，李 洋，類成楠

近年來礦井采掘行業(yè)在國家的支持下有了很大程度的發(fā)展，但是在安全方面仍然存在不少問題。礦井采掘工程的施工環(huán)境開放度很低，絕大多數都是在一種密閉的環(huán)境下展開的，并且在施工的過程中需要數量較多的施工人員，這就會讓施工的空間更加狹小，再加上期間產生的粉塵等有害物質，便進一步加重了礦井采掘工程施工環(huán)境的惡劣程度。所以，提升礦井采掘工程的通風效果與安全管理水平是非常有必要的。

1 我國礦井采掘工程的施工現狀

目前，我國礦井采掘工程中比較常見的工程就是長巷道的施工工程。在長巷道掘進工程中常見的巷道長度都是比較長的，基本上在三千五百米至五千五百米之間，而正是由于這些巷道的長度過長，最終很難在這些巷道內形成可以貫穿的風流。在這種情況下，就必須要利用相關的通風設備，借助相應的通風技術，以此來確保長巷道內部的空氣處于流動的狀態(tài)，進而提升空氣流通的效果。但是在實際的施工過程中，這些長巷道內還存在一些通風的死角，并且在應用相關的通風技術之后還是沒有將有毒氣體、有害氣體徹底清除干凈。另外，很多礦井采掘工程項目都沒有完善相應的安全管理制度，在施工的過程中常常會出現許多安全事故。由此可見，我國礦井采掘工程的通風技術水平還需要進一步的提高，并且工程的安全管理工作也需要進一步加強。

2 我國礦井采掘工程中常見的通風技術

2.1 采用均壓通風技術

現階段，我國礦井采掘工程中比較常見的通風技術有均壓通風技術，就是指讓通風設備保持著均壓的狀態(tài)，其中包括風機設備。如果通風設備沒有處于均壓的狀態(tài)，那么就很有可能會造成易燃氣體涌入的嚴重后果。在施工的過程中，相關工作人員難免會需要調試通風設備，那么這時候就需要注意幾點事項：第一點，如果出現了停風情況，施工人員需要對其進行處理，那么這時候就需要調試一下風機，讓它的調量門可以隨時隨地自由的開啟。第二點，施工人員在調試風窗-風機的時候需要格外注意溜子道的截止門，必須要將其關閉，呈現出緊密閉合的狀態(tài)。第三點，在施工的過程中要注意溜子道風口的距離，尤其是與工作面之間的距離。第四點，調量窗的面積也是有規(guī)定的，不能夠隨意設置，應該讓它的面積符合規(guī)定的標準。第五點，在礦井采掘工程的施工現場需要實時監(jiān)測礦井風量的變化情況，并且需要對其進行嚴格的控制。第六點，在施工現場中有一些環(huán)節(jié)和設備需要有工作人員來專門看護，比如與通風息息相關的風筒與風門。第七點，針對施工現場的通風效果，相關施工和管理人員每天都需要進行調試，確保施工現場通風效果能夠達到一種理想的狀態(tài)。第八點，如果在施工的過程中需要將風門換到另外一個位置，那么首先需要先裝訂外風門，并且要裝訂規(guī)范，然后再開展內風門的拆除工作。

2.2 采用B 型通風技術

在礦井采掘工程中，首先將架設的通風聯絡巷進行并聯，然后讓其擁有通風網絡，之后就可以通過回風巷來進行增阻，這樣就可以有效、合理的控制易燃氣體，以此來避免出現易燃氣體涌入工作面的現象。這便是B 型通風技術在現階段礦井采掘工程中的具體應用。在傳統(tǒng)的U 型通風技術應用中，只有改變了施工現場的通風量，才可以利用該技術實現安全通風的目標，而一旦礦井中出現了漏風等現象，再來使用U 型通風技術就會面臨較大的難度。但是B 型通風技術恰好可以解決這一問題，即便是施工現場有漏風的問題，最終也不會影響通風的效果。將B 型通風技術應用在礦井采掘工程中可以改善現場的施工環(huán)境，解決許多棘手的問題，比如易燃氣體含量超限，還能夠提高施工現場的安全性。不過在運用B 型通風技術的時候，工作人員還需要防止易燃氣體涌入工作面，那么這時候就需要通過運移易燃氣體的方式來對其進行合理控制。

2.3 采用雙U 型通風系統(tǒng)

雙U 型通風系統(tǒng)與傳統(tǒng)通風技術最大的不同之處就在于系統(tǒng)通風量的大小，很明顯，雙U 型通風系統(tǒng)擁有更大的通風量，能夠輸送更多的空氣。除此之外，這種通風系統(tǒng)還可以加快密閉的施工現場內空氣的流通，進一步提高礦井內易燃氣體排出的速度，讓施工人員可以在一種更加安全、更加穩(wěn)定、更加舒適的環(huán)境下進行施工。雙U 型通風系統(tǒng)被研發(fā)出來之后大大提高了礦井內空氣的置換效率，屬于一種新型的通風系統(tǒng)，可以較好的治理礦井采掘工程中易燃氣體的相關問題，所以在礦山采掘工程中非常受歡迎。

3 現階段礦井采掘工程中常見的問題

3.1 高濃度易燃氣體造成安全隱患

在礦井采掘中，經歷一個變質的過程之后產生易燃氣體。構成易燃氣體的成分有很多，其中主要包括甲烷，除了甲烷之外，還有占比較小的乙烷、丁烷等，另外還有一些微量的其他氣體，比如硫化氫氣體和二氧化碳氣體。一般來說，不管是甲烷還是乙烷，都是以氣體的狀態(tài)呈現的，然而這些氣體具有易燃的屬性，一旦遇到了明火就很容易被點燃，如果遇到了比較嚴重的情況，還會直接出現爆炸的問題，對施工現場造成不可挽回的嚴重后果。

3.2 容易造成易燃氣體爆炸

礦井采掘工程的施工現場比較容易發(fā)生易燃氣體爆炸情況，其中最主要的原因還是由于礦井內的易燃氣體濃度較高，并且在內部還具有氧氣，溫度也比較高，這些因素都是造成易燃氣體爆炸的關鍵。如果礦井內的易燃氣體濃度位于百分之五至百分之十六之間，同時氧氣濃度位于百分之十左右，礦井就會產生爆炸。而如果此時沒有加以控制，礦井內的易燃氣體濃度就很難降低，甚至還會繼續(xù)升高，一旦易燃氣體濃度高達百分之三十，礦井內就會開始燃燒。由于礦井中會有較多的施工人員，所以其中必須要有充足的氧氣以供施工人員來呼吸，這就為易燃氣體的爆炸提供了另外一個條件。盡管礦井采掘工程明確規(guī)定施工現場不能夠出現明火，但是在施工的過程中難免會疏忽一些因素，比如由于電氣摩擦而產生的火花，又或者是礦井內部的礦物出現了自燃的情況等，這些不太容易控制的因素都會讓礦井內出現爆炸的現象。

3.3 工作人員專業(yè)度不高

礦井采掘工程中工作人員的專業(yè)度是安全管理環(huán)節(jié)中非常關鍵的一部分，如果工作人員的專業(yè)度不高，那么工作人員在施工的過程中就很有可能出現違章作業(yè)的行為，并且在處理相關作業(yè)設備方面也無法做到全面、細致。從目前的情況來看，很多礦井采掘施工人員在工作的時候并沒有完全按照規(guī)定的標準來進行，安全意識還比較薄弱，并且有的機器和設備已經工作了很長時間，溫度已經升的很高了，施工人員并沒有及時對這些機器和設備采取有效的降溫措施。最后再加上礦井的通風設施比較欠缺，通風效果不理想，就會在很大程度上增加易燃氣體爆炸的可能性。一旦發(fā)生了爆炸，礦井內部及周圍的施工人員就會出現一氧化碳中毒的情況，這對于礦井采掘施工人員的生命安全來說是非常不利的。

4 提高礦井采掘工程施工中通風技術水平的有效策略

4.1 計算礦井掘進巷道的需風量

要想提高礦井采掘工程施工中的通風技術水平，首先需要通過計算出礦井掘進巷道的需風量來對巷道進行通風，有了計算結果，在后期的通風方案設計上就有了可供參考的依據，并且還能根據相關數據來挑選符合規(guī)范的、性能良好的通風設備。在計算需風量之前，需要掌握礦井巷道的掘進長度，然后計算出有毒氣體、有害氣體從礦井涌出的數量，最后再根據這兩方面的數據來計算出需風量。礦井掘進巷道需風量的計算公式為：Q=100R×K×V×f。在這個公式中每個字母都代表了不同的含義，其中字母Q 主要代表需風量；字母R 代表的是有毒氣體、有害氣體從礦井內涌出的量，R 的數值取值是比較固定的，一般情況下為每分鐘0.0364m3；字母K 代表的是長度，這種長度是一種最大值，主要指礦井掘進巷道；字母V 代表的是備用風量系數，字母f 代表的是具體的施工人數。在確定字母V 的數值時，不能夠僅僅依靠某一天的有毒氣體量和有害氣體量，而是要連續(xù)多天觀察之后再確定，最好是七天左右的時間。然后得出有毒氣體和有害氣體涌出的最大數量，計算出氣體涌出的平均量，之后取兩者之間的比值，最終確定V 的數值。確定了V 的數值之后，就可以計算出需風量。

4.2 設計合理的通風方案

在計算出礦井掘井巷道需風量之后就可以設計出合理的通風方案。一般來講，通風方案一共包含了兩種方式，一種是單行單機模式的，另一種是雙巷平行掘進模式的。針對第一種模式，可以在通風方案中將通風的距離設置為兩千米，選取合適的通風設備和供風設備，比如風筒和備用風機，前者為單行單機模式方案中主要的通風設備，后者就是主要的供風設備。針對第二種模式，可以在通風方案中將通風距離設置為一千米，然后選取合適的位置來安裝通風設備，比如在巷道的拐點處，或者是工作面的中心位置上，通風設備還是以風筒為主，不過應該采用功率更大的風筒。另外，在雙巷平行掘進模式的巷道通風方案中需要保證兩個巷道的設置是一致的，風筒的數量要相同，位置也應該相同，只有這樣才能確保應用這種模式來進行通風的過程是安全的，并且是有成效的。

4.3 對礦井掘進巷道設置合理的通風布局

礦井掘進巷道的通風布局對于整個工程的通風效果來說是至關重要的，所以要根據已經設計好的方案來進行科學、合理的規(guī)劃。首先需要將礦井掘進巷道進行劃分，可以按照上下側來進行，最終分為兩部分，一部分是回風巷，一部分是進風巷。然后通風設備—風筒，應該安裝在掘進巷道的回風巷一側，并且將其速度設置為每秒0.75m，之后選取合適的風機型號。在掘進巷道進風巷的一側需要安裝供風機，這是工程的主要供風設備，并且將其風速設置為每秒0.85m，最后選取最合適的供風機型號。

在安裝相關設備的時候，需要根據施工現場的實際情況來確定通風設備和供風設備的數量，如果想要確保施工現場的通風效果，可以每隔三百米就安裝一個供風機，還有一個風筒。風筒的主要作用就是排出有毒氣體和有害氣體，由回風巷向外排出。供風機的主要作用就是促進新鮮空氣的流通，讓新鮮空氣從進風巷進入，然后流通至工作面，這樣就可以確保工作面的空氣是流通的，大大提高了礦井采掘工程施工現場的安全性。

4.4 調節(jié)主要通風機的工況點風量

在礦井采掘工程的施工現場中如果想要提高風量，就可以通過調節(jié)主要通風機的工況點來實現這一目的。在實際的施工過程中，通風機的工況點會因為一些內在因素和外在因素而發(fā)生改變，比如采掘工作面的增加、減少或者是有轉移情況；又比如易燃氣體涌出量的大小變化；或者是風機由于磨損而導致性能無法像之前產生良好的效果等。在這種情況下，就需要相關施工管理人員及時調節(jié)通風機的工況點。對于軸流風機來說，施工人員可以調節(jié)它的葉片安裝角度；對于離心式通風機來說，施工人員可以調節(jié)它的前導器葉片轉角；另外，施工人員還可以選擇變頻電機來增大施工現場的風量。在進行調節(jié)之前，相關施工管理人員還可以提前擬好調節(jié)的方案，明確每一種方案需要花費的時間和成本投入，以及需要調節(jié)的程度。最后再綜合考慮各項因素來確定調節(jié)的方法。

4.5 解決通風阻力的問題

現階段，有些礦井采掘工程的采掘范圍非常大，并且涉及到多個采區(qū)同時開采的情況，這時候就需要解決通風阻力的問題。施工人員可以通過減少巷道的長度；確保巷道的壁面沒有其他雜質，是光滑的；盡可能的增大斷面的面積等方式來降低礦井與巷道之間的阻力，從而降低通風的阻力。在處理局部通風阻力的過程中，需要注意一些問題，首先，不能夠為了降低阻力就突然擴大斷面；其次，在設計井巷轉彎的角度時也應該進行嚴格控制，盡量讓轉彎的角度小于九十度；另外，相關施工人員要及時清理礦井采掘工程中主要巷道內的障礙物，不能夠出現有木料堆積的情況，在巷道內也不可以停放任何車輛。通常情況下，施工人員可以采取氣壓計基點法來確定礦井采掘工程中的通風阻力，并且還可以根據這種方法來計算出其中的摩擦阻力系數。施工人員需要掌握礦井進風段的阻力大小，還有用風段和回風段的阻力大小變化情況，以及在這三個位置上阻力的分布規(guī)律。如果這三個部分阻力的占比符合標準，即比重為25：45：30，那么這就可以說明此時礦井的通風阻力是比較合理的，通風系統(tǒng)也能夠達到安全使用的標準。如果經過計算之后，發(fā)現礦井的通風系統(tǒng)還是存在問題，那么就可以對其進行解算，在解算的過程中尋找到問題所在點，然后采取具有針對性的措施加以解決。

5 提高礦井采掘工程施工中安全管理水平的有效策略

5.1 確保礦井采掘工程工作面供風的連續(xù)性

礦井采掘工程中工作面的通風與供風是不容忽視的環(huán)節(jié)，所以必須要確保工作面供風的連續(xù)性與有效性。首先，安全管理人員要嚴格檢查供風的設備，檢測供風設備是否可以正常進行供風。供風設備比較常見的問題就是局扇無法正常運行，而一旦出現了這種情況就會導致工作面內的易燃氣體濃度越來越高。針對這種問題，安全管理人員可以考慮在工作面內增加局扇的設備數量，最好是安裝三臺，這樣就可以讓其中的兩臺來進行作業(yè)，還剩一臺局扇可以當做備用機器，以備不時之需。局扇的數量增加之后，電源數量也應該進行相應的增加，所以安全管理人員應該設置三趟電源以供多臺設備共同使用。

5.2 加強礦井采掘工程易燃氣體的檢測力度

在礦井采掘工程的安全管理環(huán)節(jié)中，相關管理人員需要加強易燃氣體的檢測力度。首先，施工人員需要在工作面上安裝封閉裝置，主要用于封閉工作面上的易燃氣體；另外，還需要安裝監(jiān)測探頭，這樣就可以實時監(jiān)測工作面的易燃氣體含量變化情況。除此之外，施工單位還可以選擇讓檢測人員攜帶易燃氣體含量檢測儀來進行檢查，確保工作面的安全與穩(wěn)定。如果施工工作進展到放炮和裝藥的環(huán)節(jié)，或者是打眼的環(huán)節(jié)，相關完全管理人員需要提前檢測工作面的易燃氣體濃度。

5.3 設置礦井采掘工程的安全生產標準

在礦井采掘工程的安全管理環(huán)節(jié)中，除了要加強對各種設備的管理，加強易燃氣體濃度的檢測以外，還需要建立起規(guī)范的、科學的安全生產標準，讓施工人員在施工的過程中具有明確的標準來參照，同時也能規(guī)范施工人員的操作行為。那么在安全生產標準中，需要明確規(guī)定施工人員的操作時間，合理安排施工人員的休息時間，設置好輪班制度，保證施工人員能有足夠的時間用來休息，以此來提高施工人員工作的有序性，提高施工的效率。通過這種方式讓礦井采掘工程的施工人員在安全生產標準制度的引導下，能夠更加安全的進行作業(yè)。

5.4 做好礦井采掘工程施工現場的防范工作

在很多礦井采掘工程中都會遇到比較復雜的地勢地形，比如地理構建的結構非常復雜等，那么這時候就需要相關安全管理人員做好現場的防范工作。首先，安全管理人員要嚴格監(jiān)督掘進工作各個環(huán)節(jié)的進展情況，然后進一步檢測施工現場掘進工作中支架的強度。另外，安全管理人員還需要檢查礦井采掘工程項目中的斷面是否有超前鉆孔，巷道處也同樣需要設置超前鉆孔。只有做好了施工現場的防范工作，才能有效避免安全事故的產生。

6 結語

礦井采掘工程中的安全問題涉及到方方面面，影響因素也有很多，其中最主要的就是通風技術的應用，還有通風設備、供風設備的選擇，以及安全管理工作的開展情況。在今后的礦井采掘工程施工中，相關施工人員和安全管理人員首先需要認識到幾種常見的安全問題，比如易燃氣體爆炸等，然后通過確保礦井采掘工程工作面供風的連續(xù)性、加強礦井采掘工程易燃氣體的檢測力度、設置礦井采掘工程的安全生產標準、做好礦井采掘工程施工現場的防范工作等措施來提高通風技術的應用水平，增強施工現場的安全性。