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自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用分析

发表时间：2020/6/12 来源：《基层建设》2020年第6期作者：张志远

[导读] 摘要：随着当前我国煤矿矿井生产作业难度的不断提高，确保生产作业的安全性同样也面临着较大挑战，通风系统的构建作为比较重要的一个安全保障手段，必然也就需要在煤矿矿井中予以恰当布置，以求营造更为理想的煤矿矿井生产作业条件。

        郑州煤电股份有限公司芦沟煤矿河南新密 452300
        摘要：随着当前我国煤矿矿井生产作业难度的不断提高，确保生产作业的安全性同样也面临着较大挑战，通风系统的构建作为比较重要的一个安全保障手段，必然也就需要在煤矿矿井中予以恰当布置，以求营造更为理想的煤矿矿井生产作业条件。基于煤矿通风系统的创新发展而言，现阶段自动化控制技术的应用表现出了较强的应用价值，不仅仅能够更好满足煤矿矿井通风需求，还能够较好维系运行稳定性和协调性，在节能方面也具备明显优势，成为未来实践研究和发展的重要方向。
        关键词：煤矿通风系统；自动化控制；技术应用
        一、煤矿通风系统及通风方式
        通风是对空气流动数量和方向的控制。缺乏适当的通风往往会降低工作效率，降低生产率，增加事故率和旷工。为确保矿井通风良好，规定适当的通道（气道或空气通道）使空气沿着矿井流向工作场所。因此，主通风系统由新鲜空气通过的入口，矿井工作以及在矿井工作场所通风后空气通过的排气口组成。矿井风机可以安装在进气轴上，返回空气轴。矿井通风系统是由扇风机和通风网路两部分组成。风流由入风井口进入矿井后，经过井下各用风场所，然后进入回风井，由回风井排出矿井，风流所经过的整个路线称为矿井通风系统。矿井通风方法以风流获得的动力来源不同，可分为自然通风和机械通风两种。通风系统是煤矿最重要的安全保障系统，起到提供氧气、稀释有毒有害气体、控制温湿度等作用。通风是一个实时过程，智能通风系统就是通过环境监测系统、分析决策系统、执行系统的统一协调工作，保持井下风量、湿度、温度、氧气浓度、有害气体浓度等因素之间的平衡，以确保为井下作业人员提供安全的工作环境。
        1、自然通风：利用自然因素产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做自然通风。自然风压一般都比较小，且不稳定，所以《煤矿安全规程》规定：每一矿井都必须采用机械通风。
        2、机械通风：利用扇风机运转产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做机械通风。采用机械通风的矿井，自然风压也是始终存在的，并在各个时期内影响着矿井的通风工作，在通风管理工作中应给予充分重视，特别是高沼气矿井尤应注意。
        二、煤矿通风系统中存在的问题分析
        1、机械通风存在问题集中存在于两方面。机械通风系统未建立或使用率不高。部分小型非煤矿山企业未建立机械通风系统，主要依靠自然通风；有些非煤矿山使用机械通风系统但不符合规范要求。企业安全管理不到位。没有设立专门的机构或者专人对通风系统进行管理；对废弃巷道、采空区未及时进行处理封堵；作业人员安全培训不足等。
        2、设计、建立和完善机械矿井通风系统时，要注意以下几个方面：其一，有效风量率。通风系统的有效风量率应不低于60%。漏风是不可避免的，但如果漏风严重，会造成主扇效率降低，增加无益的电能消耗，甚至使某些风路出现风流反向、烟尘倒流现象。第二，独立通风。各采掘工作面间不应串联通风；井下破碎硐室、主溜井等处的污风，应引入回风道；井下炸药库，应有独立回风道。第三，局部通风。通风不良的采场，如独头巷道和有些采用分层崩落采矿法、无底柱分段崩落采矿法的采场，应安装局部通风设备。同时，要考虑采空区的漏风问题。
        三、自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用
        1、矿山系统和控制设备。设计良好且正确实施的通风系统将增强员工的安全感、舒适度和健康。在规划通风系统时，必须在一开始就决定为满足所有健康和安全标准而需要流通的空气量。一旦确定了所需数量，就可以确定轴的正确尺寸、气道数量和风扇数量。

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当新鲜空气通过进气轴或其他表面连接进入系统时，它会沿着进气道流向大部分污染物添加到空气中的工作区域。这些包括灰尘和许多其他潜在危险的组合，例如有毒或易燃气体、热量、湿度和辐射。被污染的空气沿回气道返回通过系统。在大多数情况下，污染物浓度不得超过法律规定的强制性阈值限制。返回空气最终通过返回空气轴返回到地面，或者通过倾斜或水平漂移返回到地面。
        2、数据信息监测。在煤矿通风系统中应用自动化控制技术必然离不开数据信息的支持，其中数据信息的有效监测也就成为了重要功能表现，借助于数据信息的全方位实时获取，可以较好辅助后续通风系统调控工作的执行，促使其具备实时调控以及自动化处理效果。结合这种数据信息的监测处理而言，主要就是依托于传感器元件，详细了解煤矿矿井内各个区域的具体状况，尤其是与通风系统运行需求相关的一些信息数据，更是需要准确获取，保障调控工作具备更强针对性。一般而言，相关数据信息的实时监测需要重点考虑到煤矿矿井内的空气成分变化状况、矿井内温度变化状况、通风量的改变以及风压变化等，以求了解通风系统运行效果以及实时需求。当然，这种数据信息监测往往还需要针对煤矿通风系统的相关设备予以开展，及时掌握和了解通风系统各个设备的运行状况，同样也直接关系到煤矿通风系统的稳定运行效果，便于及时调整。
        3、数据信息演示分析。煤矿通风系统中自动化控制技术的应用不仅仅可以直接针对通风效果进行实时调整，往往还可以更为详细分析所有数据信息资料，促使其可以在煤矿矿井生产作业的安全保障中发挥出更强的作用价值。基于所有煤矿矿井生产作业环境信息资料进行全方位获取，不同类型的数据信息进行分类保存和管理，然后就可以借助于一些适宜合理的图形或者是曲线予以展示，确保相应煤矿矿井生产作业安全管理人员能够更为直观了解相关变化趋势，并且分析其中存在的规律，以便在后续煤矿矿井通风系统优化构建中予以恰当运用，促使通风系统能够表现出较强的创新优化效果。这种数据信息的有效演示应用往往还可以作用于数据报表的形成中，有助于促使月报表以及年报表更为详细全面，降低了相关工作人员的压力，在后续查询应用方面同样也具备明显优势。
        4、故障自动化处理。在当前煤矿通风系统的长期运行下，虽然整体技术水平越来越高，但是因为其工作环境较为恶劣，也容易出现一些故障问题，对于通风系统的有序运行带来威胁，针对这些故障问题进行及时高效解决也就显得至关重要。自动化技术技术的应用在该方面同样也能够表现出较强的作用价值，有助于通过实时监测系统发现煤矿通风系统各个设备的运行状况，了解其异常问题，并且及时发出警报，引起检修工作人员的高度重视。在此基础上，自动化控制技术的应用往往还可以自动修复一些简单的故障问题，自行检测和分析出现故障问题的区域和元件，如此能够在条件允许的情况下予以自动化处理，在避免问题和故障扩大化的前提下，尽量修复故障，促使其及时恢复正常运行状态，满足通风要求。
        5、安全隐患报警。煤矿矿井生产作业中通风系统的运行主要是为了营造较为理想的矿井内运行环境，但是如果通风系统的运行效果受到影响和制约，难以发挥应有的通风作用，就容易形成较大安全事故。自动化控制技术在该方面的作用价值不仅仅能够表现在自身设备运行效果的实时监控和故障自行处理上，往往还能够根据环境条件予以实时反馈，如果发现温度、瓦斯含量或者是通风量无法达到标准值，通过通风系统的调整同样也难以发挥理想作用，则需要及时报警，有效疏散矿井作业人员。
        结束语
        综上所述，在煤矿通风系统的构建中，自动化控制技术的应用可以发挥出较强的作用价值，为了更好提升通风效果，往往需要重点围绕着各个单元进行合理布置，促使自动化控制技术可以更好作用于通风系统的各个方面，优化通风效果。
        参考文献：
        [1]李英.自动化控制技术在煤矿通风系统维护中的应用[J].能源与节能，2019（27）：162-163.
        [2]王文军.自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用[J].电子技术与软件工程，2019（18）：215-216.