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煤炭企业进行安全生产保障机制运行的同时,矿井通风设计分为新建或扩建矿井通风设计

我县是一个产煤大县,全县现有煤矿60个,其中年生产能力3万吨以上的20个,常年产量在120万吨左右,上缴税费近1000万元,煤矿行业安排就业人员近8000人,煤炭行业对全县的经济建设有着至关重要的作用。由于我县煤矿开采条件差,难度大、成本高,煤炭安全生产压力大。从2001年以来,我县共发生煤矿安全事故25起,死亡31人,百万吨死亡率达8.86%,直接经济损失138.45万元。特别是2003年发生煤矿生产安全事故12起,死亡17人,百万吨死亡率达14.16%,百万吨死亡率超过了全国、全省、全市的平均水平,给全县经济建设、社会发展带来了巨大的压力。本文通过分析我县煤矿近三年来安全生产发生的事故,找出了当前煤矿安全生产存在的主要问题,提出下一步工作建议。
一、2001年—2003年全县煤矿事故情况
2001年至2003年全县共发生各类煤矿生产安全事故25起,死亡31人,百万吨死亡率达8.86%,直接经济损失138.45万元。
二、当前煤矿安全生产存在的主要问题
当前煤矿安全生产存在的主要问题表现在以下几个方面:
1、从事故类别分析,3年中共发生顶板事故23起,死亡了24人,分别占3年事故总数的
92%和77.4%;其中瓦斯事故是自1994年我县官沟煤矿发生瓦斯爆炸,10年后又一起重大的瓦斯爆炸。顶板事故突出,瓦斯事故再次发生,说明全县煤矿安全生产工作重点没有抓到位,预防顶板事故和瓦斯事故的措施没有到位。
2、从事故的性质分析,3年25起事故均是责任事故,事故的发生都是由于企业人员“三违”造成的,说明我县煤矿行业从业人员安全教育滞后,安全素质普遍较低,自我防护意识较差,遵守安全生产法律法规的自觉性不强。
3、从事故发生的原因分析,顶板事故发生的主要原因客观上由于全县煤矿基础条件差,井巷布局不合理,安全投入不够。主观上是由于工人在工作中支护不到位、或者是支护不及时造成的;有的是处理危岩时,措施、方法不合理造成的;有的是支护材料不合要求造成的。在瓦斯事故中存在的主要问题是瓦检员配备不足,责任心不强,检查不及时,没有及时跟班作业,井下电器有失爆现象;煤矿树枝状开采还未根本杜绝,通风状况还不是非常良好,瓦斯很容易产生突然集聚,造成瓦斯事故的发生。从分析来看,事故归根到底均是由于直接操作者不按照煤矿安全生产操作规程或者是企业没有制定切合实际的、详细的、科学的操作规程,致使从业人员有章不循或无章不循,企业的管理人员又严重不负责,加之本身基础条件差,致使事故多发。
4、从事故发生的时间分析,25起事故当中,在上午10:30(含10:30)以前发生的仅有3起,而10:30以后发生的占22起,也就是说在企业现场管理人员要下班、或者已经下班、或者现场管理人员没有跟班作业致使安全生产事故发生。说明了企业的现场管理责任不落实,监督不到位,工人乘机违章操作。这也是我们总结、分析事故以前所忽视的。
5、从事故发生的年度分析,
3年中以2003年发生的事故最多,也就是在煤矿行业效益明显、抢生产、争利益的时候容易发生安全事故,说明了企业老板仍然存在着重生产、轻安全的老问题。
三、对策措施 1、进一步提高煤矿安全生产的认识,牢固树立安全第一的思想。
煤矿安全生产关系到人民群众的生命财产安全,关系改革发展和社会稳定大局。搞好煤矿安全生产工作,切实保障人民群众的生命财产安全,体现了最广大人民群众的根本利益,反映了先进生产力的发展要求和先进文化的前进方向。做好安全生产工作是全面建设小康社会、统筹经济社会全面发展的重要内容,是实施可持续发展战略的组成部分,是政府履行社会管理职能的基本要求。全县各级各部门一定要把安全生产作为一项长期艰巨的任务,警钟长鸣,常抓不懈,克服厌战、麻痹、侥幸心理,从全面贯彻落实“三个代表”重要思想,维护人民群众生命财产安全的高度,从全面贯彻落实县的党的十一次会议精神和政府工作报告的高度,充分认识加强煤矿安全生产工作的重要意义和现实紧迫性,动员全社会力量,齐抓共管,全力推进。特别是各煤矿企业要牢固树立安全第一的思想,从安全生产的投入、教育培训、现场管理等各个方面入手,努力提高企业安全管理水平和员工素质,真正做到生产安全,减少伤亡事故的发生。
2、坚决贯彻国家安监局5号令,努力提高煤矿安全生产水平。
国家安监局5号令对煤矿安全生产基本条件做了明确的规定。我县煤矿由于大多开采的是极薄的煤层,井巷布局多数不合理,提升运输、开采、通风设备设施较为落后,虽通过去年停产整顿,但企业改变不大。为此,县煤炭、安监部门和产煤乡镇进一步加强煤矿安全监督管理,促进煤矿企业按照国家安监局5号令要求,进一步加大投入,全面改善企业的软、硬件设施,特别是在提升运输、通风、排水设备设施等方面要进一步加大投入,同时要坚决克服地方保护主义,对不符合条件的要坚决关停,从而努力改变企业安全生产的条件。
3、狠抓安全培训,努力提高企业管理人员和从业人员的安全意识。
当前从煤矿安全生产存在的问题来看,主要表现为企业的管理人员安全知识溃乏,在具体的安全生产管理中失误较多,不能够根据煤矿的实际情况做出具体的、科学的安排部署,而从业人员自身素质较低,自我防护意识较差,“三违”现象严重,为此做好企业管理人员和从业人员的安全培训显得尤为重要。一是县煤矿行业主管部门和安全生产综合监督管理部门要依法强化对生产经营单位的主要负责人和安全管理人员及特种作业人员的培训工作,强化对《安全生产法》等法律法规和煤矿安全生产规程的宣传教育,使取得资格和实际管理水平形成统一,真正提高煤矿管理人员的安全管理水平;二是煤矿企业自身要加强对从业人员的培训、教育,特别是要针对各自煤矿的实际情况按照操作规程逐条逐款培训到位,真正使工人既熟悉井下开拓布局情况,又真正能够做到遵章守纪,不违规操作,确保生产安全。从而降低伤亡事故的发生。
4、严格各项制度的落实,降低伤亡事故的发生。
安全生产责任重于泰山,要全力降低伤亡事故的发生,必须做到严格管理。我们既要认真总结近年来煤矿安全生产上取得成功经验,更要看到我们薄弱环节,特别是在制度的落实上还存在着差距,为此要抓好企业要进一步针对煤矿的实际制定和完善煤矿采掘作业规程,并且按照规程要求切实加强有关管理人员的责任,真正按照规程操作。每一个生产企业都要按照有关的法律法规制定和落实各项规章制度,真正做到“日监测、周报告、月分析”,即“日监测”:每天企业现场管理人员对每一个生产环节、每一时段生产过程都要做到监测管理,及时发现和纠正各种违章行为,同时保证做到工人不出井、管理人员不下班。改变以前管理人员只上半天班,或者不跟班作业的问题。同时对每天的工作情况都要做到有书面记载,并报告有关矿领导。“周报告”:主管安全生产的副矿长要将每一周的工作情况及时梳理、总结,并报告给矿长以及有关的主管部门和乡镇人民政府。“月分析”:就是企业矿长每月要召集有关的人员对当月安全生产情况进行认真的分析,对存在的问题提出整改的意见,并安排下月工作,真正做到安全生产胸中有数。建立严格安全检查制度,全力整改安全隐患。一方面企业自身要重视安全生产,不仅要加强安全生产的硬件设备投入,更要抓好日常安全生产的检查,特别是对井下采掘碛头、盲巷、废巷的通风瓦斯管理,对井下运输大巷、工作面的支护管理危岩的处理对水灾的预兆等都要严格的进行检查,制定好严密防范措施,确保生产安全。另一方面县级有关部门,特别是煤炭局片区负责人和产煤乡镇人民政府要加强对煤矿的日常安全检查,重点检查企业的采掘作业规程是否合理、通风设备设施是否完善、井下现场管理人员是否到位、特种作业人员是否配齐配足、各项规章制度是否建立和完善、安全生产预案是否制定、井下的开采布局是否合理,发现问题及时纠正,对重大隐患制定专人负责的预案,确保隐患整改及时,从而促进煤矿安全生产水平的提高。
5、针对重点,解决难点,全面防范生产安全事故。
当前,我县煤矿安全生产上伤亡事故发生的重点是顶板和通风瓦斯两个方面,但工作上的难点还包括水患的治理。因此如何防范以上三个方面的伤亡事故,是我们下步工作的重中之重。
在顶板管理上,一是必须督促企业配齐配足专职顶板管理员,明确其具体的工作职责、工作时间、工作范围,分片分段加强巡回检查,发现问题及时处理;二是企业的操作工人必须按照作业规程,做到敲帮问顶,支护到位,成排成行,充填必须足实接顶,杜绝工作面现场空顶作业,冒险作业,在处理危岩时技术人员必须现场指挥,制定科学的方案措施方可进行,切实防止顶板事故;三是煤矿井下负责技术的矿长,必须对专职顶板员的工作和工人的支护情况进行经常性的抽查,及时解决顶板工作中的各种问题;四是煤矿企业要逐步推行“以钢代木”的支护材料,确保支护到位。
在通风瓦斯管理上,一是企业必须按照“先抽后采,监测监控,以风定产”十二字方针,全面制定企业的瓦斯管理方案,并严格按方案操作;二是全县所有的高瓦斯矿井必须配备瓦斯监控系统,其监控的范围、地点、时间必须按规程进行,并实行专人负责;三是加强通风设施的管理,严禁井下无风、微风作业,特别是要抓好碛头掘进通风管理,防止瓦斯突然集聚;四是企业必须配齐配足瓦斯检查人员和瓦检设备,并严格按照规程加强瓦斯检测,真正做到“一班三检”、“一炮三检”,坚决杜绝瓦斯事故的发生;五是必须加强井下电器设备的管理,严禁井下电器失爆;六是严格井下掘进作业放炮作业瓦斯检查员的跟班作业,防止掘进过程中瓦斯事故的发生。
在水患治理上,煤矿企业必须坚持“有疑必探,先探后掘”的原则,制定水患治理方案,特别是有水患威胁的矿井,必须对采空区,含水层的水汶地质状况进行全面的了解,从而制定科学的探放水措施、方案。井下探放水工作必须按方案进行,同时明确专人负责。在洪期要加强井上下值班管理,防止洪水对矿井的威胁。
我县煤矿安全生产责任重大,我们只有按照煤矿安全生产有关法律法规和规程,采取强硬措施,扎实工作,狠抓落实,才能确保省、市所下目标任务的完成。

矿井通风设计

目前,我国煤炭企业安全生产形势较为严峻,安全问题已成为制约煤炭工业发展的突出问题之一。2003年世界煤炭产量约50亿t,煤炭事故死亡总数8000人。当年我国煤炭产量约占全球的35%,事故死亡人数则占80%以上,远远超过世界其他产煤国家煤矿事故死亡总数,全国每年还有十几万的事故伤残人员。我国煤炭生产百万吨死亡率,约为印度的10倍,美国的100倍。尤其是一次死亡10人以上的特大事故时有发生。这些事故不仅给人民生命财产带来了巨大的损失,而且在国内外造成了严重影响。我国亟需建立一种有效的多方制约性的安全生产保障机制,以提高煤炭企业安全生产投入的积极性,降低经营风险,优化煤炭企业安全系统。
1 存在的问题
煤炭企业安全生产保障机制是指影响煤炭企业安全生产活动的各种保障因素和相互联系、相互制约,从而发挥煤矿安全生产保障功能的运行机制。它是一种多因素、多环节、动态、复杂的运行系统。要从根本上扭转煤炭企业安全生产的被动局面,不仅要重视安全技术和装备的研究与开发,更重要的是还要在安全生产保障上进行研究。近年来,国家先后颁布实施了《安全生产法》等法律法规,改革和调整了安全生产的监督管理体制,又通过《关于进一步加强安全工作的决定》明确了安全许可证制度,提高了煤炭行业准入标准,明确提出建立安全生产控制指标体系,并提出以经济政策促进安全生产。特别是在2004年6月召开的“中国责任保险发论坛”上提出了保险业应该与煤炭安全生产工作相结合,实现良性互动共同发展。但是,如何发挥政府、保险业和煤炭行业三者的作用,保障煤炭企业生产系统的安全运行,实现政府、保险业、煤炭行业与煤炭企业安全生产系统性、制约性和互动性的有效结合,是值得深入探讨的问题。
煤炭行业传统的体制是“国家监察,行业管理,企业负责,群众监督”这样一种以企业为主、行业管理为辅的安全生产保障模式。在这种模式下,目前暴露出很多不足之处:
1)从实践上来看,安全评价不是煤炭企业的自觉行为,而是在一定法律法规的约束之下必须进行的工作,因此,煤炭企业很容易将安全评价简单地理解为“办安全许可证”,评价完成取得安全许可证之后就放松了对安全生产的持续改进。
2)煤炭企业在取得安全许可证之后,有可能失去对安全投入的关注。我国在2000年就成立了国家煤矿安全监察局,2000年11月国务院通过了《中华人民共和国煤矿安全监察条例》,几年来,安全监察局的监察力度逐渐提高,但没有真正与煤炭企业安全生产系统中的保障功能有机地结合起来,对煤炭企业的安全系统进行优化。
3)煤炭企业在安全事故发生之前,由于缺乏安全评价和安全监察的实质性制约作用,企业看不出安全投入的产出效果,因此,煤炭企业的安全投资普遍较少,增加了安全事故发生的隐患。
4)煤炭企业基本上被从社会保险统筹制度中排除出来,在发生工伤事故时,只能由企业按规定赔偿支付,赔偿数额非常少;而且目前的煤炭企业还没有意识到商业保险的重要性,或是不愿承担保险费支出成本,每次安全事故发生后,国家出于安定民心,大部分是由国家出面给予的,从而使煤炭企业失去了投资的积极性。
5)国有重点、国有地方、乡镇煤矿中安全投入、安全状况差别甚大,但国家的税收和吨煤安全费用提取费率却一样,没有调节和浮动,严重挫伤了企业对安全投入的积极性。
6)煤炭企业(除私人企业外)法人均实行任命和聘任制,导致企业法人在其任期内安全投入少,并存在侥幸心理。
总之,上述各个方面均对煤炭企业安全生产带来不利影响,而且最重要的是,目前所采取的各种安全治理手段和措施并没有形成一个系统性和实质上的制约性,没有真正建立起一个充分发挥制约和促进作用的安全保障机制,没有真正改善和优化煤炭企业的安全生产系统。
2 建立多方制约性的煤炭企业安全生产保障机制
煤炭企业安全生产保障机制的构成涉及很多方面,如有关煤矿安全生产与管理的各种法律法规制度,煤矿安全评价方法,商业保险、工伤保险费率的制定依据,安全监察体系与制度,煤炭企业自身的安全管理体制等等。
煤炭企业安全生产保障机制的建立是将某些法律法规政策、方法、策略和手段等根据企业整体安全的需要,有机地联系起来,把煤炭企业的生产活动有效地组织起来,应用定量分析和定性分析相结合的方法和计算机仿真技术,对煤炭企业安全生产的保障机制进行分析、规划、设计、调整和动态优化,从而达到最优目的,以便充分发挥人力、物力和财力的潜力,通过各种有效的措施,使煤炭企业安全系统中的各种关系协调配合,以最终实现煤炭企业整个安全系统的综合优化。在这种思路下,煤炭企业安全保障机制的核心是煤炭企业的安全生产,除了煤炭企业自身的管理行为发挥作用外,还应通过政府、保险公司和煤炭行业协会等外部因素影响煤炭企业的安全生产行为,以实现煤炭企业安全系统的动态整体优化。而政府、保险公司和煤炭行业协会对煤炭企业安全生产发挥作用的侧重点各不相同。
2.1 政府进行安全评价,确定煤炭企业的安全级别
政府(如国家煤矿安全监察局)主要是按照《安全生产法》等法律法规的要求,委托安全评价中介机构对煤炭企业的安全生产和管理状况进行分级评价,定出安全级别,政府部门进行核查后对煤炭企业安全状况给予定级,发放安全许可证。煤矿安全监察部门还要对已取得安全许可证和已评定级别的企业进行定期检查和确定事故发生后的责任,并决定是否降低或取消安全许可证。煤炭企业为了取得安全许可证,得到比较理想的安全级别,就会按照评价指标的要求进行安全工程建设、安全设施和安全设备、仪器仪表的投入,确定了煤炭企业安全生产的物质保障基础,即“硬件基础”。使得煤炭企业增加了安全投资的积极性,奠定了安全生产的基本物质基础,也确定了煤炭企业安全的投入和成本水平。因此,煤炭企业就要权衡安全投入与安全成本,这两者之间的合理比例要使安全系统处于一种最优状态。
2.2 强制煤炭企业进行商业保险,并实行浮动费率制
政府以强制性政策,委托商业保险公司利用商业保险运行机制,根据政府部门所确定的煤炭企业安全级别,采取浮动费率的形式收取保险费,作为煤炭行业的准入条件之一。安全级别高的企业,保险费率低;安全级别低的企业,保险费率高;如果发生安全事故,商业保险公司要按一定的标准进行赔付。煤炭企业的安全级别,决定了煤炭企业商业保险费的负担程度,也确定了煤炭企业安全成本水平。通过研究商业保险费率与企业安全状况之间的关系,以及差别保险费率对煤炭企业的促进作用,从而使得煤炭企业安全生产保障机制的作用能充分发挥。
2.3 成立煤炭同业工伤保险基金会
煤炭行业协会主要是通过国家所赋予法律效力的政策,成立同业工伤保险基金会,所有煤炭企业要按一定的标准提取安全基金,交给煤炭同业工伤保险基金会,形成同业工伤保险基金。我国《企业职工工伤保险试行办法》中,明确规定工伤保险应与事故预防相结合。煤炭行业协会的同业工伤保险基金会由国家安全生产监督管理局指导,除了与煤矿安全监察部门进行定期安全检查外,重点在于事故预防,其有权对政府提出重新评价煤炭企业级别的建议,有权对存在重大安全隐患的煤炭企业予以强制性停产,能够与保险公司进行安全事故的责任鉴定和确定煤炭企业的赔偿标准和监督执行赔偿;实现事故预防、医疗康复和工伤补偿三位一体的工伤保险机制。而煤炭行业协会的同业工伤保险基金制度,使保险基金的缴纳构成了煤矿安全成本的内容,同时大部分工伤保险基金主要用于各个煤炭企业的安全事故预防,使得企业加强安全培训教育、安全文化宣传,确立煤炭企业的安全保障机制的“软件基础”,降低煤炭企业安全事故发生的可能性,并提高安全事故的事后赔偿水平,保护了企业职工的利益。煤炭同业工伤保险基金会,实际上通过基金的运用不断地对煤炭企业安全生产系统进行着动态优化,充分发挥安全生产保障机制的作用。
2.4 实行安全管理目标责任制
煤炭企业安全管理目标责任制,是煤炭企业安全生产保障机制的有机组成部分。通过建立安全管理目标责任制,进行有效的安全绩效考核,并通过与煤矿安全生产监察局、商业保险公司、煤炭同业工伤保险基金会的良性互动机制,综合内外部影响因素的作用,实现煤炭企业安全系统的最优化目标,最终通过安全生产,取得良好的经济效益和社会效益,并建立良好的企业信誉。建立煤炭企业安全生产保障机制的整体思路如图1所示。
图1 煤炭企业安全生产保障机制关系图 3
实施多方制约性煤炭企业安全生产保障机制的意义 3.1
促使煤炭企业加大安全投入,有效遏止事故发生
事实上,煤矿安全事故发生的原因有很多,安全投入不足是其一。截止2003年底,国有重点煤炭企业对于安全投入欠帐164亿元。实践表明:安全状况好的企业,安全投入都合理到位。为实现煤炭企业整体安全的最终目的,煤炭企业从业开始进入这个行业就要注重安全投入。因为安全投入水平,决定着煤炭企业是否能够获得安全许可证,是否能够取得理想的安全级别;而安全级别又影响到缴纳商业保险费的费率,以及缴纳工伤保险基金的比例;企业内部安全管理目标责任制的实行,同样能够提高企业对于安全投入的重视。因此,通过煤炭企业安全生产保障机制的建立,促使煤炭企业加大投入,从而最终有效遏止安全事故的发生,使煤炭行业成为一个安全的行业。
3.2 有利于形成良性互动机制,实现“互赢”
煤炭企业进行安全生产保障机制运行的同时,与政府、保险公司和行业协会形成了一个良性互动机制。政府部门限制和提高了行业准入条件,有效制止那些不能达到安全评价标准的不合格企业进入煤炭行业,从根本上既保护了煤炭资源,又降低了整个行业的风险程度。同时,通过坚持不懈的长期安全监察,加大了煤炭企业安全生产的压力,不能有任何安全管理上的松懈,使国家安全生产监察部门有效地发挥职能作用。保险公司借助于各种商业保险,既扩大了业务种类和范围,取得良好的经济效益,又能在事故发生后通过事故调查形成对煤炭企业安全生产的一种特殊形式的监督。而成立煤炭同业工伤保险基金会,是建立一种有中国特色的工伤保险体系,突出了事故预防的重要性,保护了从业人员的利益,减轻了国家和企业的负担。由于保险机制的引入,大大减轻了以往煤矿事故发生后各级政府进行的大量事后工作,使政府从烦乱的事故处理中解脱出来,提高了工作效率。
3.3 运用安全保障系统的动态优化理念,不断提高煤炭企业安全水平
影响煤炭企业安全状况的内部和外部因素的变动,使得煤炭企业要不断地进行安全系统的调整。例如,随着煤矿开采的进展、开采技术的采用、煤层地质状况的改变等内部因素的影响,煤炭企业要做到整体安全最优化,也需要不断地优化安全生产的保障系统。而煤矿安全监察过程中发现的问题、煤炭同业工伤保险基金会提合理化建议,以及保险公司的监督等外部影响因素,同样使企业要不断地改善安全生产状况。正是这种动态的优化理念,促使煤炭企业为实现安全生产的最终目标,不断提高煤炭企业安全管理水平,不断完善煤炭企业安全生产的保障机制。
3.4 有利于煤炭企业树立科学的安全发展观
煤炭企业有着优良的成本节约观念,无论从矿井设计、设备购置和仪器仪表的配置,以及安全管理费用的支出等方面,都从节约成本为出发点,特别是在前几年煤炭整个行业发展萎靡之时,更是如此,但必须认识到,节约成本也有其不可避免的负面作用,减少了安全投入,埋下了安全隐患,事故发生所造成的后果远远超过所节约的成本,而安全事故所带来的机会成本更是难以估计。建立煤炭企业安全生产保障机制,并通过各种影响因素的动态调整,就是要在安全投入和安全产出之间进行权衡,在保证安全生产的前提下,提高安全投入水平的同时,要使安全投入所带来的效益超过安全投入所发生的成本,树立一种科学的安全发展观。

矿井通风设计是整个矿井设计内容的重要组成部分,是保证安全生产的重要环节。因此,必须周密考虑,精心设计,力求实现预期效果。

一、矿井通风设计的内容与要求

矿井通风设计的基本任务是建立一个安全可靠、技术先进经济的矿井通风系统。矿井通风设计分为新建或扩建矿井通风设计。对于新建矿井的通风设计,既要考虑当前的需要,又要考虑长远发展的可能。对于改建或扩建矿井的通风设计,必须对矿井原有的生产与通风情况做出详细的调查,分析通风存在的问题,考虑矿井生产的特点和发展规划,充分利用原有的井巷与通风设备,在原有基础上提出更完善、更切合实际的通风设计。无论新建、改建或扩建矿井的通风设计,都必须贯彻党的技术经济政策,遵照国家颁布的矿山安全规程、技术规程、设计规范和有关的规定。

矿井通风设计一般分为两个时期,即基建时期与生产时期,分别进行设计计算。

矿井基建时期的通风

矿井基建时期的通风指建井过程中掘进井巷时的通风,即开凿井筒(或平硐)、井底车场、井下硐室、第一水平的运输巷道和通风巷道时的通风。此时期多用局部通风机对独头巷道进行局部通风。当两个井筒贯通后,主要通风机安装完毕,便可用主要通风机对已开凿的井巷实行全压通风,从而可缩短其余井巷与硐室掘进时局部通风的距离。

矿井生产时期的通风

矿井生产时期的通风是指矿井投产后,包括全矿开拓、采准和采煤工作面以及其他井巷的通风。这时期的通风设计,根据矿井生产年限的长短,又可分为两种情况:

矿井服务年限不长时(大约15至20年),只做一次通风设计。矿井达产后通风阻力最小时为矿井通风容易时期;矿井通风阻力最大时为困难时期。依据这两个时期的生产情况进行设计计算,并选出对此两个时期的通风皆为适宜的通风设备。

矿井服务年限较长时,考虑到通风机设备选型,矿井所需风量和风压的变化等因素,又需分为两个时期进行通风设计。第一水平为第一期,对该时期内通风容易和困难两种情况详细地进行设计计算。第二期的通风设计只做一般的原则规划,但对矿井通风系统,应根据矿井整个生产时期的技术经济因素,作出全面的考虑,以使确定的通风系统既可适应现实生产的要求,又能照顾长远的生产发展与变化情况。

矿井

通风设计所需要的基础资料如下:

矿井地形地质图;矿岩游离二氧化硅、硫、放射性物质及瓦斯和有害气体的含量;煤岩自然发火倾向性;煤尘爆炸性;矿区气候条件,包括年最高、最低、平均气温、地温、地热增深率及常年主导风向等;矿岩容重、块度、松散系数、含泥量及粘结性;矿区有无老窑旧巷及其所在地点和存在情形;矿井年产量、服务年限、开拓系统、回采顺序、开采方法;产量分配和作业布置,同时作业的工作面数及备用工作面个数;同时开动的各种型号的凿岩机台数及其分布;同时爆破的最多炸药量;同时工作的最多人数等。

矿井通风设计的内容

确定矿井通风系统

矿井通风计算和风量分配

矿井通风阻力计算

选择通风设备

概算矿井通风费用

此外,根据不同地区或矿井的特殊条件,还需警醒矿井空气温度调节的计算(具体内容见第八章)

矿井通风设计的要求

将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所,保证生产和创造良好的劳动条件;

通风系统简单,风流稳定,易于管理,具有抗灾能力;

发生事故时,风流易于控制,人员便于撤出;

有符合规定的井下环境及安全检测系统或检测措施;

通风系统的基建投资省,营运费用低,综合经济效益好。

二、优选矿井通风系统

矿井通风系统的要求

每一矿井必须有完整的独立通风系统。

进风井口应按全年风向频率,必须布置在不受粉尘、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体侵入的地方。

箕斗提升井或装有胶带运送机的井筒不

应兼做进风井,如果兼做进风井使用,必须采取措施,满足安全的需要。

多风机通风系统,在满足风量按需分配的前提下,各主要通风机的工作风压应接近,当通风机之间的风压相差较大时,应减小共用风路的风压,使其不超过任何一个通风机风压的30%。

每一个生产水平和每一采区,都必须布置回风巷,实行分区通风。

井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流,回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。

井下充电室必须用单独的新鲜风流通风,回风风流应引入回风巷。

确定矿井通风系统

根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产需要等条件,提出多个技术上可行的方案,通过优化或技术经济比较后确定矿井通风系统。矿井通风系统应具有较强的抗灾能力,当井下一旦发生灾害性事故后所选择的通风系统能将灾害控制在最小范围,并能迅速恢复正常生产。

三、矿井风量计算

矿井风量计算原则

矿井需风量,按下列要求分别计算,并采取其中最大值。

按井下同时工作最多人数计算,每人每分钟共计风量不得少于4m³;

按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。

矿井需风量的计算

1.采煤工作面需风量的计算

采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算,取得最大值。

1)按瓦斯涌出量计算

Qwi=100

QgwiKgwi

式中Qwi——第i个采煤工作面需要风量,m³/min

Qgwi——第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量,m³/min

Kgwi——第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值和平均值之比。生产矿井可根据各个工作面正常生产条件时,至少进行5昼夜的观测,得出5个比值,取其最大值。通常机采工作面取Kgwi=1.2~1.6;炮采工作面取Kgwi=1.4~2.0;水采工作面取Kgwi=2.0~3.0。

2)按工作面进风流温度计算

采煤工作面应有良好的气候条件。其进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。其气温与风速应符合表的要求。

表采煤工作面空气温度与风速对应表

采煤工作面进风流气温/℃

采煤工作面风速/m•s-1

<15>

15~18

18~20

20~23

23~26

0.3~0.5

0.5~0.8

0.8~1.0

1.0~1.5

1.5~1.8

采煤工作面的需要风量计算:

Qwi=60VwiSwiKwi

式中Vwi——第i个采煤工作面的风速,按其进风流温度从表中选取,m/s;

Swi——第i个采煤工作面有效通风断面,取最大和最小控顶时有效断面的平均值,m2

Kwi——第i个工作面的长度系数,可按表选取。

表采煤工作面长度风量系数表

采煤工作面长度/m

工作面长度风量系数Kwi

<15>

50~80

80~120

120~150

150~180

>180

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

1.30~1.40

3) 按使用炸药量计算

Qwi=25×Awi

式中 25——每使用1kg炸药的供风量,m3/min;

Awi——第i个工作面一次爆破使用的最大炸药量,kg;

4)按工作人员数量计算

Qwi=4×nwi

式中 4——每人每分钟应供给的最低风量,m3/min;

nwi——第i个采煤工作面同时工作的最多人数,个。

5)按风速进行验算

按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量:

Qwi≥60×0.25×Swi

按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量:

Qwi≤60×0.25×Swi

采煤工作面有串联通风时,按其中一个最大需风量计算。备用工作面也按上述要求,并满足瓦斯、二氧化碳、风流温度和风速等规定计算需风量,且不得低于其回采时需风量的50%。

2.掘进工作面需风量的计算

煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面的风量,应按下列因素分别计算,取其最大值。

1)按瓦斯涌出量计算

Qhi=100×Qghi×Kghi

式中 Qhi——第i个掘进工作面的需风量,m3/min;

Qghi——第i个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量,m3/min;

Kghi——第i个掘进工作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量系数,一般可取1.5~2.0。

2)按炸药量计算

Qhi=25×Ahi

式中 25——使用1kg炸药的供风量,m3/min;

Ahi——第i个掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量,kg。

3)按局部通风机吸风量计算

Qhi= ∑Qhfi×Khfi

式中
∑Qhfi——第i个掘进工作面同时运转的局部通风机额定风量的和。各种通风机的额定风量可按表选取。

Khfi——为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数,一般取1.2~1.3。进风巷道中无瓦斯涌出时取1.2,有瓦斯涌出时去1.3。

表各种局部通风机的额定风量

风机型号

额定风量/ m3·min-1

JBT-51(5.5KW)

JBT-52(11KW)

JBT-61(14KW)

JBT-62(28KW)

150

200

250

300

4)按工作人员数量计算

Qhi=4×nhi

式中nhi ——第i个掘进工作面同时工作的最多人数,人。

5)按风速进行验算

按最小风速验算,各个岩巷绝境工作面最小风量:

Qhi≥60×0.15×Shi

各个煤巷或半煤巷掘进工作面的最小风量:

Qhi≥60×0.25×Sdi

按最高风速验算,各个掘进工作面的最大风量:

Qhi≤60×4×Shi

式中Shi——第i个掘进工作面巷道的净断面积,m2。

3.硐室需风量计算

各个独立通风硐室的供风量,应根据不同类型的硐室分别进行计算:

1)机电硐室

发热量大的机电硐室,按硐室中运行的机电设备发热量分别进行计算:

Qri=3600×∑N×θ

ρ×Cp×60×Δt

式中Qhi——第i个机电硐室的需风量,m3/min;

∑N—机电硐室中运转的电动机(变压器)总功率,kw;

θ—机电硐室的发热系数,可根据实际考察由机电硐室内机械设备运转时的实际热量转换为相当于电器设备容量做无用功的系数确定,也可按表选取;

ρ—空气密度,一般取1.2kg/ m3;

Cp—空气的定压比热,一般可取1kJ/(kg·K);

Δt—机电硐室进、回风流的温度差,℃。

表机电硐室发热系数(θ)表

机电硐室名称

发热系数

空气压缩机房

0.20~0.23

水泵房

0.01~0.03

变电所、绞车房

0.02~0.04

采区变电所及变电硐室,可按经验值确定需风量:

Qri=60~80 m3/min

2)爆破材料库

Qri=4×V/60

式中 V—库房容积,m3

但大型爆破材料库不得小于100 m3/min,中小型爆破材料库不得小于60 m3/min。

3)充电硐室

按其回风流中氢气浓度小于0.5%计算

Qri=200×qrhi

式中qrhi——第i个充电硐室在充电时产生的氢气量,m3/min。

4.其他用风巷道的需风量计算机

各个其他巷道的需风量,应根据瓦斯涌出量和风速分别进行计算,采用其最大值。

1)按瓦斯涌出量计算

Qoi=133×Qgoi×kgoi

式中Qgoi——第i个其他用风巷道的瓦斯绝对涌出量,m3/min;

koi——第i个其他用风巷道瓦斯涌出不均匀的风量备用系数,一般可取kgoi=1.2~1.3.

2)按最低风速验算

Qoi≥60×0.15×Soi

式中Soi——第i个其他井巷净断面积,m2。

5.矿井总风量计算

矿井的总进风量,应按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算:

Qm=(∑Qwt+∑Qht+∑Qrt+∑Qot)×km

式中∑Qwt—— 采煤工作面和备用工作面所需风量之和,m3/min;

∑Qht—— 掘进工作面所需风量之和,m3/min;

∑Qrt—— 硐室所需风量之和,m3/min;

∑Qot—— 其他用风地点所需风量之和,m3/min。

km—— 矿井通风(包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素)系数,可取1.15~1.25。

四、矿井通风总阻力计算

矿井通风总阻力计算原则

矿井通风总阻力,不应超过2940pa。

矿井井巷的局部阻力,新建矿井(包括扩建矿井独立通风的扩建区)宜按井巷摩擦阻力的10%计算,扩建矿井宜按井巷摩擦阻力的15%计算。

矿井通风总阻力计算

矿井通风总阻力是指风流由进风井口起,到回风井口止,沿一条通路(风流路线)各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和,简称矿井总阻力,用hm表示。

对于有两台或多台主要通风机工作的矿井,矿井通风阻力应按每台主要通风机所服务的系统分别计算。

在主要通风机的服务年限内,随着采煤工作面及采区接替的变化,通风系统的总阻力也将因之变化。为了使主要通风机在整个服务期限都能满足需要,而且主要通风机有较高的运转效率,需要按照开拓开采布局和采掘工作面接替安排,对主要通风机服务期内不同时期的系统总阻力的变化进行分析,当根据风量和巷道参数(断面、长度等)直接判定出最大总阻力路线时,可按该路线的阻力计算矿井总阻力,当不能直接判定时,应选几条可能最大的路线进行计算比较,然后确定该时期的矿井总阻力。

在矿井通风系统总阻力最小时称通风容易时期。通风系统总阻力最大时称为通风困难时期。对于通风容易和困难时期,要分别画出通风系统图。按照采掘工作面及硐室的需要分配风量,再由各段风路的阻力计算矿井总压力。

为便于计算和查验,可用表的格式,沿着通风容易和困难时期的风流路线,依次计算各段摩擦阻力hft,然后分别计算得出容易和困难时期的总摩擦阻力hfe和hfd,再乘以1.1(扩建矿井乘以1.15)后,得两个时期的矿井总压力hme和hmd。

通风容易时期总阻力 hme=(1.1~1.15)hfe

通风困难时期总阻力hmd=(1.1~1.15)hfd

上面两式中hf

按下式计算:

hf=hfi

式中hfi=Qi2

五、矿井通风设备的选择

矿井通风设备是指主要通风机和电动机。

矿井必须装设两套同等能力的主通风设备,其中一套做备用。

选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化,并使通风设备长期高效率运行。当工况变化较大时,根据矿井分期时间及节能情况,应分期选择电动机。

通风机能力应留有一定的余量,轴流式通风机在最大设计负压和风量时,轮叶运转角度应比允许范围小5°;离心式通风机的选型设计转速不宜大于允许最高转速的90%。

进、出风井井口的高差在150m以上,或进、出风井井口标高相同,但井深400m以上时,宜计算矿井的自然风压。

主要通风机的选择

1.计算通风机风量Qf

由于外部漏风(即井口防爆门及主要通风机附近的反风门等处的漏风),风机风量Qf大于矿井风量Qm

Qf=k Qm

式中 Qf—— 主要通风机的工作风量,m3/s;

Qm——矿井需风量,m3/s;

K——漏风损失系数,风井不做提升用时取1.1,箕斗井做回风用时取1.15;回风并兼做升降人员时取1.2。

2.计算通风机风压

通风机全压Htd和矿井自然风压HN共同作用克服矿井通风系统的总阻力hm、通风机附属装置(风硐和扩散器)的阻力hd及扩散器出口动能损失Hvd。当自然风压与通风机风压作用相同时取“-”;自然风压与通风机负压作用反向时取“+”。根据提供的通风机性能曲线,由下式求出通风机风压:

Htd=hm+hd+Hvd

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