煤矿开采通风安全技术研究

在各类煤矿事故中，通风系统失效引发的安全事故占据显著比例，往往造成严重后果。煤矿通风系统承担着多重关键功能，既要为井下作业提供充足的新鲜空气，又要有效稀释和排除瓦斯等有害气体，同时还需调节井下微气候环境，预防瓦斯积聚和粉尘爆炸等重大风险。作为煤矿安全生产的第一道防线，通风系统的可靠性直接决定着矿井的抗灾能力。传统通风技术在应对复杂开采条件时逐渐显现出局限性，特别是在深部开采、高瓦斯矿井等特殊环境下，常规通风方式难以满足日益提高的安全标准 [1]。当前煤矿开采技术的快速发展和安全生产要求的持续提升，对通风系统提出了更高效、更智能的技术需求。故本文通过分析煤矿开采通风安全技术，结合当前技术发展与应用情况，需要通过技术升级和系统优化来应对新的安全挑战。

一、背景与现状

煤矿通风系统是保障井下安全生产的核心技术体系，其基本原理是通过机械或自然方式促使空气在矿井巷道网络中定向流动，实现供氧、排尘、稀释瓦斯及调节微气候等关键功能。从技术构成来看，该系统主要由动力装置、通风网络、控制设施和监测体系四大部分组成。动力装置以主通风机和局部通风机为主体，现代矿用主通风机普遍采用变频调速技术，可依据矿井阻力特性实现风量精准调节。通风网络设计遵循流体力学基本原理，结合矿井拓扑结构建立三维通风模型，确保各用风点风量分配符合安全规程要求。在控制设施方面，风门、风窗等通风构筑物配合均压通风技术可有效控制采空区漏风。现代监测系统集成多种气体传感器，通过工业网络实现通风参数的实时传输与动态分析。国际先进矿井已普遍应用计算流体力学模拟技术，对复杂通风网络进行瞬态仿真，智能调控系统能显著缩短瓦斯超限响应时间。我国现阶段重点推广的智能化通风技术，通过建立数字孪生体实现通风系统虚拟调试，有效提升系统调整效率，但在传感器精度和系统可靠性等指标上仍存在提升空间 [2]。

二、煤矿通风常见问题

（一）瓦斯聚集

煤矿通风系统在运行过程中面临多重风险隐患，其中瓦斯积聚问题尤为突出。在高瓦斯矿井中，由于地质条件复杂，煤层瓦斯含量普遍较高，加之开采扰动导致瓦斯涌出量显著增加。瓦斯气体因其密度较小，容易在巷道顶部、隅角区域以及采空区等通风不良位置积聚形成危险气团。瓦斯积聚达到爆炸界限后，若遇明火或静电火花将引发灾难性后果，通风系统失效是导致瓦斯爆炸事故的首要诱因，充分暴露出通风系统可靠性的关键作用。

（二）通风问题

现代矿井普遍采用多风机并联运行模式，这种配置虽然提高了通风能力，但也带来了风机相互干扰的技术难题。风机之间的性能差异和动态调节不同步会导致通风网络压力分布失衡。此外，随着开采活动的推进，井下巷道频繁贯通或密闭，这种工程变更往往破坏原有通风网络的稳定性，造成局部风流紊乱、风量分配失调等现象，严重影响通风系统的整体效能[3]。

（三）粉尘危害

随着机械化开采程度的提高，采掘作业产生的呼吸性粉尘量呈几何级数增长。这些微细粉尘在通风气流作用下长时间悬浮于空气中，不仅严重威胁矿工呼吸系统健康，长期暴露可导致尘肺病等职业病的发生，更危险的是，当粉尘浓度达到临界值时，可能引发更具破坏性的粉尘爆炸事故。粉尘治理需要通风系统与其他降尘措施协同配合，通过优化风速控制和气流组织来实现最佳的控尘效果。

三、煤矿通风问题对策

（一）瓦斯治理

瓦斯治理方面形成了系统化的技术路线，构建了" 通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位 " 四位一体的综合治理体系。在技术应用层面，定向长钻孔预抽技术取得显著成效，通过优化钻孔布置方式和抽采参数，大幅提高了煤层瓦斯预抽效果。配套建立的瓦斯抽采达标评判机制，确保抽采效果满足安全生产要求。同时，强化瓦斯监测预警系统建设，实现瓦斯浓度变化的实时监测和智能预警[4]。

（二）通风优化

煤矿通风系统的优化设计是提升安全生产水平的基础性工作。现代通风设计已普遍采用计算机辅助技术，通过专业仿真软件构建三维通风网络模型，精确模拟不同工况下的风流分布状态。在风机配置方面，基于矿井通风阻力特性曲线进行科学选型，采用变频调速技术实现风量精准调节，同时优化风机布置方案以降低能耗。为全面评估系统性能，建立了包含风量合格率、系统稳定性、抗灾变能力等维度的可靠性评价体系，为通风系统持续改进提供量化依据。

（三）粉尘防治

粉尘防治形成了源头治理与过程控制相结合的技术路线。煤层注水作为基础性防尘措施，通过改变煤体物理性质有效抑制了开采过程中的产尘量。在产尘点设置高效湿式除尘装置，采用多级雾化捕尘技术显著提升除尘效率。个体防护方面，推广使用符合人体工程学设计的电动送风式防尘口罩，为矿工提供可靠的呼吸保护。通过构建 " 煤层注水 -喷雾降尘 - 通风排尘 - 个体防护 " 的综合防尘体系，实现粉尘危害的全过程防控[5]。

结论

煤矿通风安全技术的创新发展已成为提升矿山本质安全水平的重要突破口。现代智能化通风系统通过集成传感监测、数据分析和自动控制等先进技术，实现了通风状态的实时监测与动态调控，大幅降低了通风系统故障率。在系统设计方面，基于矿井实际地质条件和开采工艺的定制化通风方案显著提升了系统运行效能，既保障了通风安全又实现了节能降耗。保障体系的建设需要同步推进技术创新与管理优化，通过专业人才培养、标准规范完善和安全投入加大等措施，构建涵盖人员素质、设备性能、环境监测和管理制度的全方位保障体系，为煤矿安全生产提供了坚实的技术支撑，同时也为行业高质量发展开辟了新的路径。

参考文献

[1] 朱双文 , 刘颖 , 刘双银 . 煤矿开采通风安全技术探讨 [J]. 石油石化物资采购 , 2024(9):55-57.

[2] 薛艳 . 煤矿开采通风安全技术探讨 [J]. 能源与节能 ,2024(2):161-163.

[3] 孙哈提·别克木拉提 , 马建 . 探究煤矿开采通风技术与安全技术 [J]. 内蒙古煤炭经济 , 2024(11):85-87.

[4] 王敏 . 矿井通风技术在煤矿安全生产中的应用分析 [J]. 现代盐化工 , 2024, 51(3):76-78.

[5] 杨大海 . 煤矿开采通风安全技术探讨 [J]. 数码精品世界 ,2020(1):35.-35