礦井（煤礦）通風(fēng)系統(tǒng)安全度
摘要 分析了礦井（煤礦）通風(fēng)系統(tǒng)的安全性，提出了評價礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的指標，確定了礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性等級。
關(guān)鍵詞 礦井通風(fēng)系統(tǒng)工程 指標函數(shù) 安全度
1 引言
礦井（煤礦）通風(fēng)系統(tǒng)是礦井安全生產(chǎn)和災(zāi)害防治的基礎(chǔ)。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性直接影響著礦井的安全生產(chǎn)和災(zāi)害的防治。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性是指礦井通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的安全性。正確地評價礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性，以便針對存在的問題提出有效的安全措施，以消除和減少危險，提高礦井的抗災(zāi)能力。
2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的評價指標
2.1 評價指標
礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性是客觀評價礦井通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的安全程度指標。參考有關(guān)文件資料，并根據(jù)主從相關(guān)原則、回歸關(guān)系原則和方向性原則，確定了礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的評價指標有：主要通風(fēng)機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、用風(fēng)地點分區(qū)通風(fēng)且風(fēng)量滿足要求、礦井風(fēng)量供需比、礦井通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備有利于災(zāi)害的防治、礦井風(fēng)壓、反風(fēng)系統(tǒng)靈活可靠通風(fēng)設(shè)備及風(fēng)門裝有自動監(jiān)控系統(tǒng)、主要調(diào)節(jié)風(fēng)窗數(shù)及工作面調(diào)節(jié)風(fēng)窗數(shù)與回采工作面數(shù)之比、隔爆設(shè)施齊全等9個指標。
2.2 評價指標的權(quán)值
根據(jù)各評價指標對礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性影響的重要程度，應(yīng)用層次分析法確定了各指標的權(quán)值，如表1所示。
2.3 評價指標的函數(shù)
根據(jù)各個指標與礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的關(guān)系，求得各指標的函數(shù)。
1）主要通風(fēng)機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定
①一臺通風(fēng)機的礦井
f1= 0 k1>0.9或k1<0.2
f1=1 0.5
② 多臺通風(fēng)機的礦井
f2=0 k1i>0.9或k1i<0.2或主要回風(fēng)巷不獨立
f2=1 0.5
其中：k1=HS/Hsmax (3)
式中，HS—通風(fēng)機風(fēng)壓，Pa；Hsmax—通風(fēng)機最高風(fēng)壓，Pa。
2）用風(fēng)地點為分區(qū)通風(fēng)且風(fēng)量滿足要求
f2=n1/N1 (4)
式中，n1—用風(fēng)地點為分區(qū)通風(fēng)且風(fēng)量滿足要求數(shù)；N1—用風(fēng)地點的總數(shù)。
3）礦井風(fēng)量供需比
f3=0 k2>1.5或k2<1
f3=1 1<=k2<=1.2 (5)
f3=3-2k2 1.5>=k2>1.2
k2=Q/Q0 (6)
式中，Q—礦井實際供風(fēng)量，m3/min；Q0—礦井的需風(fēng)量，m3/min；
4）礦井風(fēng)通系統(tǒng)和設(shè)備有利于災(zāi)害的防治
f3=n2/N2 (7)
式中，n2—有利于防治災(zāi)害的地點數(shù)；N2—應(yīng)防治災(zāi)害的地點總數(shù)。
5）礦井風(fēng)壓
f5= 1 H
f5= 1-(H-h0)/h0 H>h0 (8)
h0=174.95Qf0.42
式中，h0—礦井風(fēng)壓的閾值，Pa；Qf—通風(fēng)機的風(fēng)量，m3/s；H—礦井的實際風(fēng)壓值，Pa。
（6）反風(fēng)系統(tǒng)靈活可靠
f6= 0 無反風(fēng)系統(tǒng) (10)
f6=(1、(2 有反風(fēng)系統(tǒng)
(1=10/t (11)
(2 =(/0.4 (12)
其中，(1、(2在[0，1]范圍取值。
式中，t—反風(fēng)時改變巷道中風(fēng)流方向所需的時間，min；(=Q(/Q；Q(—反風(fēng)時通風(fēng)機供給的風(fēng)量，m3/min，Q—通風(fēng)機正常的供風(fēng)量，m3/min。
（7）通風(fēng)設(shè)備及風(fēng)門裝有自動監(jiān)控系統(tǒng)
n
f7=(Pi/n0 (13)
i=1
式中，n0—應(yīng)裝自動檢控系統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)備及風(fēng)門數(shù)；n—已裝有自動檢控系統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)備及風(fēng)門數(shù)；Pi—第i個裝有自動檢控系統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)備或風(fēng)門的有效度。
8）主要調(diào)節(jié)風(fēng)窗數(shù)及工作而后調(diào)節(jié)風(fēng)窗數(shù)與回采工作面之比
f8=1-d (14)
其中：f8在[0，1]取值
d =0.3(1+0.2(2+(0.1(3/b) (15)
式中，(1—總回風(fēng)巷調(diào)節(jié)風(fēng)窗數(shù)；(2—每翼或采區(qū)回風(fēng)巷調(diào)節(jié)風(fēng)窗數(shù)；(3—回采工作面調(diào)節(jié)風(fēng)窗數(shù)；b—回采工作面數(shù)。
9）隔爆設(shè)施齊全
f9=1-e (16)
其中：f9在[0，1]取值
e=0.2C1+0.1C2+0.1C3+0.05C4 (17)
式中，C1—未設(shè)隔爆設(shè)施的礦井翼數(shù)；C2—未設(shè)隔爆設(shè)施的采區(qū)數(shù)；C3—未設(shè)隔爆設(shè)施的煤層數(shù)；C4—未設(shè)隔爆設(shè)施的采、掘工作面數(shù)。
3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全度
3.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全度
礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全度是指礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的程度。依據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的評價指標，當(dāng)9個評價指標的函數(shù)值均為1時，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性最好，安全度最高。在此，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全度的計算式為：
9
s=2((ifi (18)
i=1
式中，(i—第i評價指標的僅值；fi—第i評價指標的函數(shù)值。
3.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的等級
以式（18）計算礦井通風(fēng)系統(tǒng)最高的安全度值為100，此時礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性最好。以此為基礎(chǔ)，通過分析依安全度的大小將礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性分為A、B、C、D四個等級，不同的等級應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施，如表2所示。
@b2302
4 應(yīng)用分析
某礦年生產(chǎn)能力為240萬噸，2個風(fēng)井，6個回采工作面，3個備用工作面，掘進工作面14個，礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在較多的不安全因素。
依據(jù)礦井實際，求得了各指標的函數(shù)值。計算的礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全度為：
9
s=2((ifi =2×（0+9×0.91+8×0.34+6.5×0.5+5.5×0.63+4.5×1+0+2×0.5+1×0.65）
i=1
=85.4
改造后礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性為B級，安全性為良好，提高了礦井的抗災(zāi)能力。
實際應(yīng)用表明：礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全度定量地說明了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性，即直觀又明確，能進一步促進礦井通風(fēng)的科學(xué)管理。
