浅谈矿井通风系统动力学模型研究与应用

摘 要：文章主要从动力学角度对矿井通风系统优化及管理进行分析研究，将通风系统依次划分成矿井通风工作参与者、矿井通风设施设备、矿井通风管理工作和矿井自然条件四个子系统进行对比分析，提出维护矿井通风系统安全运行的长效机制，为矿井安全高效开采提供可靠的通风保障，也为今后持续搞好通风安全管理工作提供了宝贵经验。

关键词：通风系统;动力学;研究应用

1 概述

安全管理学认为：系统由四个要素构成，即：人、机、管、环。对于矿井通风系统的研究也不例外，文本依据这一思路，将通风系统依次划分成：矿井通风工作参与者（“人”角度）;矿井通风设施设备（“机”角度）;矿井通风管理工作（“管”角度）和矿井自然条件（“环”角度）四个子系统，其中自然条件因为受制于矿井实际的地质条件地貌影响，故在系统模型中只作为辅助影响因素考虑。下面着重分析其他三个系统内部的主要因素，进而来构建矿井通风系统的系统动力学模型。

2 系统的划分与研究边界的确定

2.1 矿井通风参与者子系统

人作为矿井通风系统整个环节中最为核心的部分，可以从以下几个方面来构建矿井通风参与者子系统：

1）特殊人员合格度。矿井通风系统有許多特殊设备，相关的管理人员需要获得相应的资质证书才可上岗工作。他们对于设备、机械的熟悉与了解程度会对系统的安全运转起到极其重要的影响。

2）人员文化程度。文化程度水平的高低可以直接影响员工的工作技能、安全培训效率和接受新知识的能力，从而影响安全工作。文化程度越低，对问题的认识能力就越有限，导致其安全素质低下，形成安全隐患。

3）从业年限。从业年限也是对人员操作技能，事件处理能力及应急能力的综合反映。一般来说，从业年限越长，经验相对越丰富，其意识也较强，遭遇到突发事件处理的技巧则成熟，安全素质相对较高。

2.2 矿井通风设施设备子系统

良好的设备设施能保证通风任务的顺利完成，装备设施的性能发挥的越完善，操作装备的熟练技术程度和应用水平就越高，则系统越趋近于安全。通风设施设备系统包括有：

1）风门、风窗、密闭设施。合理设置通风构筑物，并使其经常处于完好状态，减少漏风率，提高有效风量，这些都是通风管理部门的基本任务。

2）供电系统。通风设备设施大部分是需要靠电力来进行工作的，例如主通风机、局部通风机和电动风门等。合理、充分、安全地供电会极大地保障系统运行的稳定性。

3）安全监测设备。井下工作场所、工作环境是动态变化的，为了实时观测通风系统运行情况，要设置各种安全监测设备系统来进行有关参数或状态的监测并对有关环节加以控制。

2.3 矿井通风管理工作子系统

通风安全现代化管理就是运用现代管理学的理论和方法并结合安全科学理论与技术，其基本任务是发挥人的主观能动性作用，预防事故发生。

1）人员管理。必需要对从业人员进行有效的管理，以人为管理的动力和对象，通过完整的制度和安全技术措施，把人的潜力和能力充分地释放出来，实现通风管理工作的提高。

2）设备管理工作。井下的一切通风设施，例如风门、风窗、密闭墙等设施必须要有专人定期检查与维修管理，由于井下的生产是不断动态变化的，对于所有的通风设备与设施，应随生产的不断变化而及时进行通风调整和风量调节。

3）科技研究创新。科技理论对于指导安全生产实践具有重要的导向作用，而安全关键技术研究则是理论应用于实践，同现场进行结合来解决实际问题的过程，着力提升通风系统的防灾抗灾能力。

3 维护矿井通风系统安全运行的长效机制建议

3.1 矿井通风参与者方面

通过系统动力学仿真模型的研究亦表明，对矿井通风参与者子系统中人的投入，其结果会对系统总安全水平影响最为直接。

1）提高人员素质。一是提高员工的业务素质。从具体的手段来讲，可以通过完善、严格的用工制度，建立健全考核制度等来保证人员的基本文化素质达标。二是要培养员工良好的心理素质。在实际工作中不仅要依靠各种规章制度，更要求生产人员应具有稳定的心理素质来保证安全。

2）加强人员的教育与培训，不断提高各级各类管理人员的管理水平。首先，培训作为针对煤矿生产的继续教育组成部分，必须密切联系生产实际并注重其实际效果，不得流于形式。其次，加强技术岗位的训练与培训，调动员工学技术、学业务的积极性，从而提高要害关键岗位的保险度。

3.2 矿井通风设备设施方面

开展高效、安全、集约化矿井通风系统综合配套技术和通风设备的研究，是保证通风安全的关键途径。主要可以从以下几个方面进行：

1）对矿井主通风机进行优选与改进。选用高效率、低噪音、曲线较平缓的新节能型风机，适应于不同生产布局的需风要求，能够保证长期安全运行外，还可以兼顾由于采区生产的前、后期及其巷道布置的变化造成的不同通风要求，做到高效运行。

2）发展煤矿安全综合监控技术。煤矿环境监控、煤矿生产监控、瓦斯抽放泵站监控等多种信息管理于一体的多功能综合性监测监控系统，必将会应用于生产实践中，这对于改善煤矿通风安全生产状况也起到了积极推动作用。

3.3 矿井通风管理工作方面

任何失误都可以归结到“管理”问题上来，所以为达到通风系统本质安全化，建立健全管理制度，提高管理水平工作也是一个相当重要的方面。

1）提高管理人员管理水平。明确责任，凡任何事故出现后都必须进行逐级追查分析，以找出事故发生的真正原因，总结出应汲取的教训，制定出防范此类事故再次发生的措施。

2）完善对工作制度、设备、物资的管理。合理的劳动组织，人员安排计划等需要认真分析与规划，如果设备管理不到位，不仅会使设备安全预防性能丧失，更会使诱发事故危险性滋生，从而导致事故发生。

3）加强科技创新研究。科技是实现和创造本质安全矿井通风系统的唯一技术手段，尽快培养和引进各种专业技术人才，最终要造就一支具有高水平的、创新能力的煤矿安全生产科技队伍。

4 结论

鉴于矿井通风系统的系统复杂性，而系统动力学又有极强的系统问题处理能力，根据安全管理学中认为系统由人、机、管、环四个基本要素构成的观点，将矿井通风系统划分为矿井通风工作参与者子系统、矿井通风设施设备子系统、矿井通风管理工作子系统和矿井自然条件子系统。本文提出的维护矿井通风系统安全运行的长效机制是基于矿井通风系统动力学仿真研究的结论，这不仅使构建的预防机制可行，而且使防范机制更具有针对性、有效性。本文从矿井通风工作参与者、矿井通风设施设备、矿井通风管理工作三个层面入手，从安全管理、安全科技、员工素质和安全文化建设等不同层面提出了具体建议，力图进一步完善矿井通风系统事故防范的长效机制。

作者简介

高金晓（1982-），男，河南舞阳人，工程师，毕业于河南理工大学，现在平顶山天安煤业股份有限公司一矿通修区工作，研究方向：煤矿通风系统优化改造及灾害防治。