矿井通风系统安全可靠性评价研究

矿井通风系统安全可靠性评价研究

唐山开滦赵各庄矿业有限责任公司河北省唐山市古冶区063100

摘要:作为自然资源中的重要组成部分,煤炭作为发展我国科技水平基础能源,有着不可替代的地位。在煤炭开采过程中矿井通风系统的可靠性也直接决定矿井生产的安全系数,对矿产开采人员的生命安全来说有着极大影响,因此为了进一步对矿井通风系统安全性进行确定,必须提出矿井通风系统安全可靠性评价体系,达到提高矿井及采矿人员通风安全的目的。为此,本文就该评价体系时应遵循的原则、评价方法研究现状及发展趋势展开讨论。

关键词:矿井通风系统;安全可靠性;评价原则;评价方法;发展趋势

一、科学建立矿井通风系统可靠性评价体系时应遵循的几个原则

1.系统规范性原则

保证在建立该体系时确定能够将该体系构建成具有较高规范性、完整性的基本评价体系,能够利用该体系对矿井通风系统的安全可靠性进行评价,能够合理运用在实际工作中,保证该体系符合体系建立规范标准,以其提升我国矿产行业安全性。

2.系统科学性原则

在针对矿井通风系统安全可靠性建立评价体系时,必须保证体系建立人员严格遵循我国相关安全体系建立科学内容,保证其体系计算时符合计算公式,并要求按照该矿产内矿井分布及具体情况进行建立,保证其科学性、标准型,以确保该体系能够顺利对矿井通风系统的安全及可靠性进行科学计算,进一步提升其评价精确性。

3.系统的可行性原则

在建立评价体系时必须结合矿井具体实际情况,通过针对实际问题及矿井具体情况做出可行性较高的评价体系,要保证矿井通风系统可靠性评价的整体结果的准确率;在建立过程中要求相关人员对体系建立过程进行简化、缩短,在保证建立过程合理、科学的同时避免做不必要的工作,降低程序的复杂性,使评价系统更为简洁,保证大部分人员能够运用该系统进行评价,进一步提升其可行性。

二、对矿井通风系统的具体评估方法研究

1.萌芽期

矿产行业在上世纪初得到了飞速发展,而矿产行业的工作人员在逐渐重视矿产经济的同时也开始加大了对矿井安全的重视与考虑,同时相关部门及人员也逐渐出现建立矿井安全性评价体系的萌芽思想,而这一时期不仅使矿井通风系统安全评价体系的萌芽期,同时也是我国建立矿井通风系统评价体系的开端,是提升我国矿产安全的重要时期。

2.量化期

最初世界上各个国家在针对矿井通风体系进行安全评价体系建立时,思维模式较为广,使用的应用条件也较为宽泛,但由于在当时科学水平并不算发达,且人们也只是初步建立评价体系,因此在对矿井通风系统进行分析时只能凭借较少的资料和经验,同时部分设计人员自身在该设计方面并没有多少相关知识积累和类似的设计经验,因此在该时间段内进行的体系设计只能停留在表面,更不会考虑时间等方面的动态因素。直至19世纪,国外专家M缪尔格针对矿井提出了等积孔A概念,并利用公式对其进行表达。该式为:

其中,A表示为该矿井的等积孔,Rm表示在该矿井出的通风阻力。

M缪尔格提出的等积孔是能够直接体现矿井通风系统可靠性的基本条件,而结合该条件对矿井通风系统的评价技术及方法进行完善,可有效提升该评价体系的准确度与可行性。

在提出这一公式后,有人对传统通风面积产生了怀疑。在人们的传统认知中,当矿井等积孔面积>2m2时就已经代表该矿井的通风情况良好,较为容易,但经验研究后发现,实际上该等积孔的面积>3m2时仍无法满足矿井通风标准,矿井内部仍处于通风困难状态。在得出这一结论后,各个国家的设计人员则纷纷针对这一情况对公式进行了进一步改正,例如,美国专家在重新定位矿井通风等积孔时也加大了对低瓦斯与高瓦斯矿井的区分,最终将矿井等积孔的计算公式定为:

低瓦斯:A=2.3-3.7m2;

高瓦斯:A=3.7-8.4m2。

该改进公式不仅坚持了原本的评价理论,同时也结合实际情况对该公式进行了进一步量化性调整与改进,不仅使该评价体系更符合矿井通风系统实际情况,同时也增加了该评价体系的准确性。

而随着该公式的进一步调整,也有人提出了有效风量率、反风供给风量率等新条件,各个国家的专业人士通过不断对该评价体系进行完善、调整,逐渐将改评价体系的科学性、可行性等提升到一定高度。但由于受到当时科学水平的局限与该体系本身存在的缺陷,导致该评价体系仍旧无法达到全面评价矿井通风系统安全可靠性水平,不能给出动态评价。

3.工程理论应用期

随着煤炭开采的规模及深度的加大,煤岩、瓦斯及地热高温等现象更加严重,矿井冲击矿压也更加频繁,加上大型采掘机械的应用等,都影响着通风系统的可靠性。因此,对其进行系统全面的可靠性评价显得较为重要。

三、矿井通风体系安全可靠性评价体系的研究现状及发展趋势

1.矿井通风体系安全可靠性评价体系的研究现状

由于该评价体系在不断调整与进化当中仍旧无法对矿井通风系统安全可靠性进行科学、全面的分析与评估,而人们对于矿井安全的重视程度较高,即使是决策者也无法保证自己的经验与掌握的知识层面能满足评价体系基本条件,因此该理论在未能完善之前极少运用在矿井通风系统评价中,导致其计算及评价的经验相对较少,这对于该体系的完善与发展造成一定影响;由于缺少相关评价经验,虽然应用数学与运筹学随着科技的发展正在不断发展与提升,但由于受到经验少的局限性,导致该评价研究体系仍然只能够在理论中被不断改进。

2.发展趋势

在未来发展中该评价体系能够被完善化、科学化,同时因该评价体系的高交叉性使各个涉及到的领域专家能够进一步加强对该评价体系的研究,深化该体系的理论与可行性;通过利用现代信息技术可加快实现该评价体系的动态性,同时加快在实践中的应用,通过不断积累经验提升该体系的评价准确性及精准度,并利用决策支持系统实现与其他系统的耦合。

总而言之,对矿井通风系统安全可靠性建立评价体系时提高矿产事业安全性的关键性条件,同时也是我国矿产相关科学家们致力于研究的项目之一。相信该评价系统在不断被研究与调整的过程中能够更加满足矿井通风系统实际评价,并尽快真正应用到我国矿产事业中,为全面提升矿产事业水平、提高我国科技水平做出贡献。

参考文献:

[1]陈磊.煤矿通风系统安全可靠性评价研究[D].内蒙古科技大学,2014.

[2]黄小忠,谢贤平.矿井通风系统安全可靠性评价研究[J].中国锰业,2017,35(1):141-143.

[3]梁志强,卿黎,杨永盛.矿井通风系统安全可靠性综合评价研究[J].煤矿机械,2017(2):33-36.

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