煤礦安全通風(fēng)管理及通風(fēng)事故的防范措施探究

張延水，高 彤，李元偉

（棗莊礦業(yè)集團(tuán)高莊煤業(yè)有限公司，山東 棗莊 277000）

煤炭資源是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要資源，是保障社會生產(chǎn)和生活活力的基礎(chǔ)要素。當(dāng)前形勢下，煤礦安全事故隱患不容忽視，技術(shù)人員應(yīng)精準(zhǔn)把握煤礦安全通風(fēng)管理的核心要素，拓展豐富通風(fēng)安全管理方法，消除通風(fēng)事故隱患，保障煤礦生產(chǎn)有序進(jìn)行。

1 煤礦安全通風(fēng)管理的重要性

社會生產(chǎn)節(jié)奏的加快推動著煤礦企業(yè)生產(chǎn)效能和規(guī)模的同步提升，在一定程度上放大了煤礦生產(chǎn)安全事故的發(fā)生概率，亟須采取行之有效的方法舉措精準(zhǔn)識別潛在安全風(fēng)險隱患，構(gòu)建煤礦安全生產(chǎn)可靠屏障。作為煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵內(nèi)容，煤礦通風(fēng)在實踐中始終占據(jù)著關(guān)鍵地位。近年來，國家相關(guān)部門高度重視煤礦安全通風(fēng)管理技術(shù)的創(chuàng)新與運用，在構(gòu)建煤礦通風(fēng)自動化系統(tǒng)、動態(tài)調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)等方面制定并實施了諸多具有導(dǎo)向的行業(yè)規(guī)范，為新時期煤礦安全通風(fēng)管理提供了重要遵循。同時，廣大煤礦生產(chǎn)企業(yè)同樣立足煤礦生產(chǎn)實際，在拓展豐富煤礦通風(fēng)事故防范路徑等方面進(jìn)行了積極探索，初步構(gòu)建形成了基于煤礦生產(chǎn)全流程的通風(fēng)事故防范體系，成效突出。盡管如此，受限于管理制度、操作規(guī)程與設(shè)備應(yīng)用等條件，當(dāng)前煤礦安全通風(fēng)管理水平尚有較大提升空間，安全保障體系建設(shè)存在一定短板，與快節(jié)奏、高要求的煤礦安全生產(chǎn)節(jié)奏不相契合，需持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)[1]。

2 制約煤礦通風(fēng)管理成效的因素分析

2.1 客觀因素

自然環(huán)境因素是影響煤礦通風(fēng)安全管理的重要因素，需要在通風(fēng)事故防范中有效把握各類環(huán)境條件，以有針對性地制定安全通風(fēng)管理方案。部分煤礦所處環(huán)境復(fù)雜，煤礦開采過程中排放出的瓦斯難以有效排出，造成特定區(qū)域范圍內(nèi)的瓦斯?jié)舛冗^高，無形之中放大了煤礦安全通風(fēng)管理難度系數(shù)，若控制不當(dāng)，甚至容易誘發(fā)形成爆炸等安全事故。實踐表明，部分煤礦生產(chǎn)對自然環(huán)境條件分析不充分，瓦斯?jié)舛群偷乇頊囟认嗷ビ绊懀瑢γ旱V生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。

2.2 主觀因素

2.2.1 安全管理規(guī)范缺失

煤礦安全通風(fēng)管理需要嚴(yán)格遵循安全管理制度規(guī)范，明確安全通風(fēng)管理責(zé)任，在更深層次上構(gòu)建通風(fēng)事故防范機制體系。從當(dāng)前現(xiàn)狀來看，部分煤礦生產(chǎn)單位未能全面建立安全通風(fēng)管理制度規(guī)范，與通風(fēng)事故防范相關(guān)的各類安全指令、法規(guī)和規(guī)章制度等落實不到位，造成安全通風(fēng)管理存在較大盲區(qū)，降低了通風(fēng)事故防范的實效性與針對性。安全通風(fēng)管理應(yīng)急處理能力不強，通風(fēng)事故響應(yīng)速度滯后，背離煤礦安全生產(chǎn)要求[2]。

2.2.2 安全通風(fēng)系統(tǒng)配置不夠

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展與實踐運用，為煤礦安全通風(fēng)管理提供了更為靈活多變的技術(shù)工具與載體，使傳統(tǒng)技術(shù)條件下難以取得的通風(fēng)事故防范效果更具實現(xiàn)可能。但部分煤礦企業(yè)過度側(cè)重經(jīng)濟(jì)成本，狹隘地認(rèn)為引入更加先進(jìn)的安全通風(fēng)系統(tǒng)與設(shè)備會增加生產(chǎn)成本，進(jìn)而在現(xiàn)代化安全通風(fēng)管理體系建設(shè)中長期處于滯后狀態(tài)。受制于此，煤礦安全通風(fēng)管理技術(shù)參數(shù)得不到精準(zhǔn)校核，通風(fēng)量無法根據(jù)瓦斯?jié)舛认禂?shù)等保持動態(tài)化調(diào)整。

2.2.3 作業(yè)人員安全意識淡化

現(xiàn)場作業(yè)人員在煤礦生產(chǎn)中始終扮演著不可替代的關(guān)鍵角色，其是執(zhí)行安全通風(fēng)管理相關(guān)規(guī)范，落實通風(fēng)事故防范責(zé)任的直接實施者與操作者，其安全意識的強弱與工作成效密切相關(guān)[3]。個別煤礦生產(chǎn)作業(yè)人員安全意識與責(zé)任意識淡化，違反安全規(guī)定違規(guī)作業(yè)行為不同程度地存在，成為誘發(fā)通風(fēng)事故的重要因素。部分煤礦企業(yè)安全管理人員心存僥幸，盲目地加大開采作業(yè)負(fù)荷強度，延長生產(chǎn)周期，形成不良影響。

3 煤礦安全通風(fēng)管理及通風(fēng)事故的防范措施分析

3.1 提高管理技術(shù)，強化環(huán)境管理

在煤礦安全通風(fēng)管理中，應(yīng)根據(jù)自然環(huán)境條件，全面客觀地掌握可能造成通風(fēng)事故的自然因素，在了解通風(fēng)情況和開采條件的基礎(chǔ)上，分門別類地制定符合實際的安全通風(fēng)管理策略，提高安全通風(fēng)管理技術(shù)。加強煤礦安全通風(fēng)管理的過程監(jiān)督，將動態(tài)化、全程化與全流程的安全監(jiān)督融入煤礦生產(chǎn)開采全過程，及時糾正現(xiàn)場作業(yè)過程中常見的違規(guī)作業(yè)行為，建立系統(tǒng)化的安全通風(fēng)管理體系。由煤礦生產(chǎn)自然環(huán)境誘發(fā)的通風(fēng)事故具有較強隱蔽性，必須遵循前瞻性原則要求，有效監(jiān)控礦井中氣體濃度及有害氣體、粉塵濃度等，提前識別安全隱患，將通風(fēng)事故安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。密切監(jiān)測煤礦生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境變化狀況，采用自然通風(fēng)和機械通風(fēng)相結(jié)合的方式，降低礦井內(nèi)瓦斯?jié)舛萚4]。

3.2 制定安全通風(fēng)管理制度，嚴(yán)格落實通風(fēng)事故防范責(zé)任

根據(jù)以往煤礦通風(fēng)事故發(fā)生的一般規(guī)律與現(xiàn)實特點，總結(jié)分析安全通風(fēng)管理制度存在不足，對其中不符合通風(fēng)事故防范要求、不符合煤礦安全生產(chǎn)作業(yè)規(guī)范的規(guī)定內(nèi)容進(jìn)行修訂完善，始終發(fā)揮安全通風(fēng)管理制度在實踐中的基礎(chǔ)作用。明確煤礦生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)、流程與步驟的通風(fēng)安全管理職責(zé)，針對可能誘發(fā)通風(fēng)事故的客觀因素和主觀因素等，分類制定安全職責(zé)，匯聚形成穩(wěn)定有序的通風(fēng)事故防范職責(zé)體系，并將通風(fēng)事故防范納入煤礦生產(chǎn)戰(zhàn)略體系。按照國家強制性安全管理標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)設(shè)立煤礦安全通風(fēng)管理計劃，采用彈性化的通風(fēng)事故防范理念，將安全通風(fēng)管理與煤礦生產(chǎn)技術(shù)充分結(jié)合起來，視具體情況，對安全通風(fēng)管理制度規(guī)范進(jìn)行充實完善。

3.3 引入自動化技術(shù)，保持安全監(jiān)測與優(yōu)化

搭建基于自動化技術(shù)的煤礦安全通風(fēng)管理系統(tǒng)平臺，將煤礦生產(chǎn)作業(yè)中的各類技術(shù)參數(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化與整合[5]，在相對范圍內(nèi)形成通風(fēng)安全監(jiān)測模塊，保持對礦井各類技術(shù)參數(shù)的精準(zhǔn)采集，并將其導(dǎo)入系統(tǒng)平臺，提高通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備響應(yīng)效能。按照分散監(jiān)測和整體控制的構(gòu)造方式，在礦井范圍內(nèi)設(shè)置若干精密監(jiān)測裝置，發(fā)揮其自動監(jiān)測功能作用，將數(shù)據(jù)信息傳向通風(fēng)量控制單元，使之根據(jù)礦井環(huán)境參數(shù)自動生成通風(fēng)方案。

建設(shè)煤礦安全通風(fēng)管理數(shù)據(jù)庫，對自動化技術(shù)運行所采集到的安全通風(fēng)參數(shù)進(jìn)行集中管理，研判分析煤礦生產(chǎn)作業(yè)可能誘發(fā)形成的安全隱患，總結(jié)安全通風(fēng)規(guī)律。密切監(jiān)測裝置、總控中心和通風(fēng)設(shè)備之間的邏輯關(guān)系，充分利用通風(fēng)機電機轉(zhuǎn)動控制風(fēng)量，優(yōu)化頻分制和時分制控制流程。

3.4 強化通風(fēng)安全意識，選好巷道的貫通地點

定期組織煤礦生產(chǎn)作業(yè)人員參加專項培訓(xùn)與學(xué)習(xí)，由業(yè)內(nèi)專業(yè)人士為其講解煤礦安全通風(fēng)管理所面臨的新形勢與新任務(wù)，強化鞏固安全風(fēng)險意識，將通風(fēng)事故防范要求與煤礦生產(chǎn)有機結(jié)合起來。建立高效穩(wěn)定的通風(fēng)事故防范方案，優(yōu)化安全通風(fēng)管理各項流程，積極組織開展煤礦通風(fēng)事故應(yīng)急模擬培訓(xùn)，提高通風(fēng)事故應(yīng)急響應(yīng)能力。提升煤礦生產(chǎn)作業(yè)人員安全技能，做到精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)通風(fēng)安全隱患，科學(xué)高效地降低礦井內(nèi)部瓦斯?jié)舛取槌浞职l(fā)揮煤礦通風(fēng)設(shè)備的最佳效果，應(yīng)科學(xué)選擇巷道貫通地點，選擇煤柱作為控制風(fēng)流的風(fēng)門，配合運用精密檢測技術(shù)方法等，分析與預(yù)判礦井危險系數(shù)。加強對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的管理，定期對系統(tǒng)各項構(gòu)成設(shè)備進(jìn)行檢修維護(hù)，保證正常通風(fēng)效能[6]。

4 煤礦通風(fēng)信息管理系統(tǒng)的實現(xiàn)與應(yīng)用研究

4.1 數(shù)據(jù)采集與處理

煤礦通風(fēng)信息管理系統(tǒng)的實現(xiàn)需要以特定類型的數(shù)據(jù)信息為基本載體，這需要構(gòu)建數(shù)據(jù)采集與處理模塊，對煤礦安全通風(fēng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)采集。在剔除存在明顯偏差的數(shù)據(jù)信息后，使用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。為確保煤礦安全通風(fēng)數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，可根據(jù)通風(fēng)數(shù)據(jù)采集地點差異，分批次校核礦井設(shè)備坐標(biāo)點的相對位置，確保原始數(shù)據(jù)信息能夠轉(zhuǎn)換為可被信息管理系統(tǒng)識別的數(shù)字信息。利用矢量圖處理方法，對數(shù)據(jù)采集過程進(jìn)行矢量化掃描，通過優(yōu)化控制各個子數(shù)據(jù)的銜接邏輯關(guān)系，獲取整體化的數(shù)據(jù)處理效果。采用圖幅拼接方法，將模塊化的通風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接優(yōu)化，消除礦井中可能存在的障礙物影響。

4.2 異種信息集成

在當(dāng)前技術(shù)條件下，如何采用科學(xué)有效的方法集成煤礦安全通風(fēng)的異種信息，保證數(shù)據(jù)信息屬性準(zhǔn)確可靠，向來都是業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點。由于空間數(shù)據(jù)庫中所包含的煤礦安全通風(fēng)管理數(shù)據(jù)類型差異明顯，若僅僅通過組建數(shù)據(jù)庫的方式集成異種信息，則勢必會在一定程度上造成數(shù)據(jù)偏差，難以精準(zhǔn)生成通風(fēng)量控制方案。對此，可選擇具有代表性的異種信息，結(jié)合煤礦安全通風(fēng)管理技術(shù)規(guī)程，建立格柵模型和矢量模型，將礦井內(nèi)部各項數(shù)據(jù)信息清晰直觀地展現(xiàn)出來，形成可視化的參數(shù)模型，便于在多維度內(nèi)構(gòu)建通風(fēng)事故方案[7]。

4.3 礦井通風(fēng)參數(shù)測定

礦井通風(fēng)參數(shù)測定的過程同時也是為煤礦通風(fēng)安全管理方案提供基礎(chǔ)依據(jù)與支撐的過程。通過測定礦井通風(fēng)參數(shù)，信息管理系統(tǒng)可在總控中心指令作用下，向各類通風(fēng)設(shè)備發(fā)出信息，隨時調(diào)整優(yōu)化通風(fēng)量，保持通風(fēng)設(shè)備的最優(yōu)負(fù)荷狀態(tài)。在上述過程中，還應(yīng)根據(jù)《礦井通風(fēng)阻力測定方法》等規(guī)范要求，準(zhǔn)確布設(shè)測點，保證礦井內(nèi)測點數(shù)量和密度，以核定礦井通風(fēng)能力，計算井巷風(fēng)阻。科學(xué)調(diào)試精密氣壓計等裝置，精準(zhǔn)采集并記錄礦井?dāng)嗝妗⒕嚯x、濕度、氣壓等參數(shù)，并通過空氣壓氣壓值、空氣濕度值和空氣溫度值等計算礦井內(nèi)空氣密度。對煤礦通風(fēng)歷史資料進(jìn)行預(yù)處理，形成可供通風(fēng)信息管理模塊使用的屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)描述瓦斯?jié)舛冗^度集中的部位。

4.4 煤礦安全通風(fēng)狀態(tài)監(jiān)測

煤礦通風(fēng)事故的防范策略并非一成不變，而是需要根據(jù)礦井內(nèi)部實際狀態(tài)，隨時保持調(diào)整與動態(tài)優(yōu)化，這就需要對礦井安全通風(fēng)狀態(tài)保持有效監(jiān)測。基于通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算方法的通風(fēng)監(jiān)測可細(xì)化分為實時監(jiān)測和人工巡檢監(jiān)測等兩種類型，這兩種不同的狀態(tài)監(jiān)測類型，在適用環(huán)境、監(jiān)測過程與數(shù)據(jù)處理等方面存在顯著差異，應(yīng)結(jié)合煤礦生產(chǎn)所處自然環(huán)境等條件予以綜合擇定。以人工巡檢監(jiān)測模式為例，其通常根據(jù)人工巡檢所記錄的數(shù)據(jù)信息，分析計算特定階段范圍內(nèi)的需風(fēng)量，測定巷道阻力和礦井總阻力等，以調(diào)整煤礦主通風(fēng)機和局部通風(fēng)機的性能狀態(tài)。針對風(fēng)量不足的礦井區(qū)域，若不符合通風(fēng)安全生產(chǎn)要求，則可適度提高該區(qū)段風(fēng)量，以達(dá)到通風(fēng)需求。

4.5 工作面瓦斯涌出量預(yù)測

煤礦開采過程中會在工作面出現(xiàn)瓦斯涌出，當(dāng)超出特定濃度后，易誘發(fā)安全事故。對此，可采用煤礦通風(fēng)信息管理系統(tǒng)預(yù)測工作面瓦斯涌出量，根據(jù)預(yù)測結(jié)果調(diào)整礦井通風(fēng)量。基于信息管理系統(tǒng)的工作面瓦斯涌出量預(yù)測可分為開采層瓦斯涌出量和鄰近層瓦斯涌出量兩部分，二者共同構(gòu)成瓦斯涌出總量。在不同掘進(jìn)工作面下，瓦斯含量、斷面周長、巷道長度、掘進(jìn)速度、涌出初速度和瓦斯涌出量等數(shù)值存在明顯不同，需要結(jié)合煤層原始瓦斯數(shù)值等進(jìn)行校核計算。改善工作面區(qū)域工作環(huán)境，調(diào)整優(yōu)化巷道布置數(shù)量，提高煤礦安全生產(chǎn)的可持續(xù)性[8]。

5 結(jié)語

受礦井結(jié)構(gòu)、管理模式與設(shè)備配置等要素影響，當(dāng)前煤礦安全通風(fēng)管理實踐中依然存在諸多短板與不足，束縛著煤礦開采效能的優(yōu)化提升，需給予重視。因此，技術(shù)人員應(yīng)摒棄傳統(tǒng)陳舊的煤礦安全通風(fēng)管理模式束縛，在宏觀層次優(yōu)化整合通風(fēng)管理要素，積極有效地引入基于信息化技術(shù)的煤礦安全管理工具體系，拓展延伸通風(fēng)事故防范方法鏈條，提高煤礦生產(chǎn)作業(yè)人員安全素養(yǎng)，為全面做好煤礦安全通風(fēng)工作奠定基礎(chǔ)，為促進(jìn)現(xiàn)代煤炭資源開采事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)力量。