煤矿掘进工作面局部通风机安全管理

＊高喜军

（柳林县安全生产技术服务中心 山西 033300）

确保煤矿通风安全，对于煤矿开采工作的顺利推进具有至关重要的作用，在煤矿生产的各个环节当中也是绝对不能忽略的一个模块。因此为了保证煤矿通风安全，促使煤矿生产中人员的安全性，我国煤矿行业在此过程中加大了煤矿掘进工作面局部通风机安全管理，但是相关技术在应用过程中难免受到各种因素影响，导致在应用过程当中还是存在着一定的缺陷，相关人员要加大技术研发力度，最大程度发挥技术的监测监控作用。

1.煤矿掘进工作面局部通风机安全管理现状

（1）煤矿通风安全管理存在的问题。当前，煤矿通风安全管理当中，其安全监测系统存在不足，更多关注设备监测、监控功能的开发程度，对于系统本身的估测功能和与之相关联的安全问题并没有加大关注的力度。部分检测系统的避雷装置还没有完善，只是其中一部分的运行装置进行了避雷处理，这会导致整体不能达到避雷要求，以至于在遭受到较强的雷电击打情况的时候，相关通信装置被雷击中的概率大大增加。尤其一些线路的布设状态为架空状态，这些线路被雷击中的风险本身就非常高，及时做了接地也不能做到完全规避雷击，因此在没有完善通信运行装置避雷处理的条件下，或者质量不过关，也会造成雷电对安全监测监控设备的影响。

此外，缺乏通风安全管理人才。新时期，煤矿通风技术和安全技术应用人才较为缺乏。推进相关技术的升级完善，必须通过应用新技术、新理论、新成果来强化通风技术和安全技术应用的有效性，但是从目前的情况来看，存在部分煤矿通风技术和安全技术人员的专业素质有所缺失的现象，这也使得技术应用的高效性遭到了阻碍，影响了煤矿相关工作整体效果的推进。

（2）煤矿掘进工作面局部通风机安全管理风险。煤矿掘进工作面内部应用局部通风机，应用的供电系统包括双风机、双电源，并且能够遵循“三专、三闭锁”构建原理，“三专”指的是专用变压器、专用开关、专用供电线路，“三闭锁”则指代的是瓦电闭锁、风电闭锁和故障闭锁。双风机指的是安装通风机的环节中要有两台机器同时进行配备使用，假设其中一台通风机发生故障，那么另外一台作为辅助的通风机则可接替工作，从而避免掘进工作面的供风遭受到影响；局部通风机还要应用双电源，这是因为煤矿掘进要使用到许多机电设备，供电网路也比较繁杂，一些老化煤矿井还出现了供电系统紊乱的情况。如果仅仅依靠单回路系统，那么当系统无法供电，产生故障时，就会造成局部通风机因供电停止而无法继续正常运转；因而通过双电源的有效应用，第一趟电源可作为掘进工作面的动力输出电源，也就是和各种工作面中的机电设备，如刮板输送机、胶带输送机还有耙岩机一起使用。备用电源则要搭建专用供电系统，并且要严格禁止其与另外的供电负荷互相连接，防止其所连接的供电负荷影响到通风机设备备用供电系统的安全性能和稳定性能。因此，局部通风机在掘进工作面的安装调试，供电使用的整个环节的要求都比较严格，这样才能保证其整个运营流程都能够更加安全可靠，才可以从根本上确保局部通风机能够发挥出作用[2]。

第二，在煤矿掘进工作面上，其整体形成了一个相对封闭独特的工作环境，局部通风机的功能就是为及时排出危险性气体提供新鲜的空气，这也意味着，必须保证掘进工作面局部通风机设备的连续性运行。局部通风机在应用双风机、双电源的运转系统时，还要能够达到自动转换的效果，也就是说，通风机无法正常使用，备用风机必须能够5s内启动并及时供风，假设两者无法自行转换，主风机发生故障问题，则要以人工手段来启动备用风机。但是事实上，煤炭生产环节中所安装的局部通风机位置和工作面之间的距离比较长，人工对通风机实施切换操作需要大量的时间，并且施工人员大多时候难以检测出主风机故障问题，因而极易使得掘进工作面中产生的危险性气体超出范围，新鲜风流无法及时提供，加大了煤矿安全事故出现的概率。

第三，通风机所具有的“三闭锁”功能。为确保掘进工作面瓦斯超出限定范围时，工作面中所有非本安型设备的电源能够被及时地切断[3]，避免发生瓦斯爆炸事故，因此要安置一个闭锁装置到通风机中的联锁开关上，如果瓦斯体积分数超过1%时，那么瓦斯探头就能够在进行预警的同时传递闭锁信号直至闭锁开关，闭锁开关就能够将工作面中的全部非本安型设备的电源切断，同时促使通风机能够照常运转。风电闭锁则是在掘进工作面中，当局部通风机无法运行，同时主副风机都发生故障时，设备上的联锁开关会就会自动切断工作面内中的所有非本安型设备的电源；故障闭锁则是在风机发生问题时，闭锁开关将工作面当中所有非本安型设备的电源切断；风机“三闭锁”最重要的功能就是避免风机发生无法启动的情况时，工作面瓦斯超出限定范围，进而导致的瓦斯爆炸；在局部通风机“三闭锁”中，利用联锁开关，促使工作面中的各种机器设备，如刮板输送机、胶带输送机等开关实现互相闭锁，当故障问题发生时，工作面中所有的非本安型设备电源能有效及时被切断，如图1所示。

图1 掘进工作面局部通风机联锁断电范围

2.煤矿掘进工作面局部通风机的安全管理技术

（1）正确安装煤矿安全通风监控系统。煤矿通风安全监测监控系统的主机在运行的过程当中，各个分站会与监测监控主机之间持续保持通信联络，并且这些分站还会利用传感器来开展相关信号的传输与接收工作。不同分站还会将已经接收到的信号作为转换和监测工作开展的数据支撑，这些数据还囊括了模拟量、开关量和累积量[4]。我们可以从这里分析得到，煤矿通风安全监测监控的系统主机中存在的不同监测点信号需要利用各个分站来完成信号接收，而不同分站在接收信号时要通过监测监控主机来发出询问才能促使顺利完成信号接收。

在控制煤矿井下的设施设备的时候，相关联的信号需要利用监测监控主机实现信号传递，其还涉及到关于分站的巡检信号、控制命令信号等，之后再传输到分站当中，从而更好地达到对设施设备控制的目标。实施设备控制操作的过程中，其所使用的开关是分站运动开关，监测监控主机在获取到信号之后会开始进行相应的信息处理工作和存盘工作。

此外，还可构建智能化煤矿通风安全监测监控系统，然后利用系统分析设备在运行过程中产生的振动、电参数、温度等数据，以及各类数据信号的传输状态，以此掌握相关设备的真实运行状态，过程中利用的是最为先进的信号识别技术和表征技术，能够实时获取设备的真实数据和预警信息，当维修人员接受到预警信息后就可以立即查找报警位置并处理，极大提升了设备的维修和维护工作的便利性。并且设备的运行状态、存在的问题、产生问题的时间等都能够及时显示在Web界面上，同时还具备联网功能，使工作人员能够通过联网远程共享设备的一切数据。

表1 煤矿通风监测监控系统图例

（2）强化通风机等设备的管理维护。在煤矿掘进工作面所形成的通风网络中，为把握风流、风向和风量进而搭建成的隔断、通道和进行风流控制的通风构筑物全部都属于工作面通风设施的范畴。其涉及到的应用设施有：风桥、挡风墙、风门和调节风窗等。科学地对通风构筑物进行安装设置，并促使其时常保持在良好的状态中，是进行煤矿通风技术管理的重要举措之一。如果发生通风设施破坏损毁的情况时，并且未能及时采取有效维护措施，那么就会致使其大量漏风，从而降低工作面中的风流量，还会使得瓦斯不断积聚，气温上升，气候条件变得更加恶劣。因此需要强化对矿井通风设施的保养维护和安全管理，保证其在运行过程始终处在完好状态，这样才可以防止出现无风、微风等通风隐患，确保矿井生产管理的安全性。

（3）合理选择矿井风置的调节方法。在通风网络的构建环节中，风按依据巷道风阻的匹配关系，其流动分散到不同的施工地点的风量大多难以满足现实需要，必须制定针对风量调节控制的方法。除此之外，在巷道的持续推进和反复更替的过程中，还要确保风量能够及时调节，依据调节的范围，可以把矿井划分为总风量调节和局部风量调节。其中，对于矿井总风量所实行的增减调节，称为矿井总风量调节，在通风调节管理当中发挥着重要作用。其一是促使扇风机性能加以转换，主要是通过调整扇风机的转速或者扇风机叶片安装角的方式；其二是调整矿井总风阻和减少巷道当中部分风速比较大的风阻。而在局部风量上的调节方式上，广泛应用的有三种，即提高风阻调节法、减少风阻调节法、辅助通风机调节法。提高风阻调节法，其主要是依据阻力值的大小来加以改变，当风路的阻力比较小的时候，要增加一项局部阻力，确保联网孔当中的每一条风路的阻力可以处在平衡状态，继而风量能够按照需求持续供应。例如：掘进巷道中安装风窗，就是提升风阻的手段之一。减少风阻调节法，实际上就是通过减少巷道中产生的阻力，其实施的路径在于不断延伸巷道的断面，或者对已经废弃的并联巷道进行修复，也可通过另外挖掘新并联巷道[5]。减少阻力调节法促使矿井总风阻降低的基础上，提高矿井的总风量，具有良好的调风成效，并且比起提升阻力调节法，还能够有效降低主要通风机在通风时造成的能量消耗；辅助通风机调节法，依照阻力比较小的风路中的阻力值，在具有较大阻力的风路中安装一台辅助用的通风机，该通风机所形成的风压能够消解部分阻力，确保并联网路阻力处在平衡的状态，从而实现调节风量的目标。在相对比较大的风路当中应用辅助通风机调节法对辅通风机进行安装的时候，可以不用去强化主要通风机在风路上应用时产生的风压。比起上述的减少风阻调节法，其应用的方式更加简单且易于操作，不需要长时间的施工，不过不足之处在于，在管理上复杂程度高，安全性能比较差。因此要按照实际需求，因地制宜，选取最合适的应用方式。

（4）加强局部通风机的管理力度。第一，局部通风机和启动装置必须要在进风巷道中进行安装，同时其安装的位置距离回风口，不能低于10m，其吸入风量还要求小于全风压供风处的风量，这样才能防止发生循环风。局部通风机所关联的多种机器设备，要安装风电闭锁，使得局部通风机运行停止之后，就能够将供风巷道的所有电源切断。第二，煤矿井中所在的高瓦斯区域，需要在煤层掘进工作面中充分贯彻和执行“三专两闭锁”。而在低瓦斯矿井当中，局部通风机在掘进工作面安装的过程中，可以利用设计有选择性漏电保护装置的供电线路来进行供电，或者也可以分开供电。第三，必须杜绝出现应用三台或者三台以上的局部通风机在同一个时间段朝同一个掘进工作面供风，同时也要严厉禁止应用一台局部通风机在同一个时间内朝两个正在施工的掘进工作面供风。

（5）加强瓦斯管理力度。保证掘进工作面的供风量能够达到实际施工要求的时候，也要对工作面瓦斯的情况进行检查与监测，煤和瓦斯相对突出的掘进工作面要配备专业人员进行检查，并且采用甲烷断电仪，才能够及时有效地处理局部瓦斯积聚的问题，防止出现瓦斯浓度过大造成安全事故发生。

此外，传感器作为煤矿通风监测体系的核心组成部分，需要强化传感器的可靠程度和使用期限，加大技术投入，以深入地分析和探究更好提高各个传感器功能的稳定性和可靠性，针对传感器的实际调校时间，可以适当进行延长，而且还要针对其诊断判断的功能加以设计，通过对相适应的设备配置，使得传感器的调校工作能够进一步完善。通常情况下来讲，在煤矿井下，瓦斯开采相关工作面上甲烷传感器安装最低限度为一个，而在掘进的工作面上，传感器实际安装的位置需要≤5m，并且还要注意其位置要处于巷道的上方[6]。从实质上提高煤矿通风监测监控系统的作用，需要对监测监控做好安全保护的工作，相关监测监控人员可以在设备安装区域和中心站点所在的范围之内，对安全栅进行安装，安全栅本身最大的功能，就是能够有效吸收雷电，其工作机制就是将所引下来的雷电电流电压控制在一个安全的标准范围当中，这样才能确保监测监控所应用设备不会因为雷击遭到损毁。

图2 甲烷传感器

3.结论

综上所述，推动煤矿通风机管理体系的完善发展，以及促使其日常应用和运行工作的顺利开展，不仅要从管理模式方面出发，同时也要针对人员素质制定有效的管理措施。并且，也要利用现代化信息技术手段，构建智能化、自动化、科学化的监测系统，更好地将先进的技术理念落实到系统设备在应用、运行、生产、维护、更新等各个环节中去。