自动化技术在矿井通风系统中的应用研究

杨再峰 于晨 苏亚波

摘要：由于矿井作业大多数是在地下，具有一定的危险性，所以要保持矿井通风顺畅，因此，在建设矿井通风系统时，要着重注意矿井开采及其生产过程中的安全性。基于此，本文先阐述了矿井通风系统的主要作用，接着分析了自动化技术在矿井通风系统中的具体应用，最后提出了该自动化系统在煤矿生产中的应用。

关键词：自动化技术；矿井；通风系统

前言：

矿井通风系统能够确保矿井开采人员在作业时的生命安全，随着科学技术水平的提升，有关人员开始研究矿井自动化通风系统。此系统的实现不仅能够提升煤矿生产的效率，同时还能够保护相关人员的作业安全。另外，在煤矿通风系统中运用自动化技术还能够及时查找出故障源，从而在第一时间解除安全隐患。

一、矿井通风系统的有效作用

矿井通风系统是煤矿系统的重要构成，其是由通风方式方法及通风网络结合而成。在设计此系统时，要从多方面进行考虑，因为其不仅会影响煤矿开采时的工作效率，同时还与相关工作人员的生命安全有着直接联系[1]。此外，在已有技术条件下，一些设计者在通风系统中增加了环保装置，此装置能够有效将矿井下的水蒸气、有害气体与热量排出到外界环境，同时实现井外处理。通过此种设计，矿井环境得到了极大的改善，为井下工作者创造了一个良好、安全的工作环境。

二、自动化技术在矿井通风系统中的具体应用

矿井通风系统的自动化设计需要传感器、通风以及中央控制三大系统作为支撑，具体阐述如下：

（一）中央控制系统

此系统是由微型计算机作为设计核心实现的，并且计算机接口型号较多，具有较强的扩展能力，所以将此系统用于矿井自动通风系统中，能够有效提升工作效率。并且在此过程中，中央控制系统具有控制速度快且精度高的特征，能够有效满足系统在各方面的控制要求。通常状况下，中央控制系统能够通过处理监测站进行采集数据信息并处理，再经过系统分析后，可以有效协调风机产生的实际风量，保证其与系统运作相一致。此外，中央控制系统具备警报及监控功能，此项功能具有四种特性，一是能够整合并归纳监控出的数据信息，二是合理发出监控指令，三是可以实时监控通风设备运行状况，当出现运行异常问题时，会自动引发处理装置发出警报，四是其能够按照控制信号与指令做出正确的执行动作。

（二）传感器系统

在煤矿自动通风系统运行时，其内置的传感器系统能够帮助其按照指令完成数据传输与接收工作。一般情况下，传输信号可以分成评分制十分制两种类别。其中评分制是根据不同频率进行接受或发送信号；而十分制是按照时间顺序与实际路线实现信号传送工作。通过对比与分析可知，评分制信号传输具有电路简洁、低故障率等优点，将其用于电路信号传输是合理的。

（三）通风系统

利用通风系统能够有效调节风量的大小，在此过程中主要以这两种方式实现风量控制。第一，对百叶窗或是风门的角度进行调整，实现全面控制风量。其运作原理为：通过频率发送器，可以使风门或是百叶窗在运行过程中产生的信号数据发送至地面控制室中，待控制室准确接收到信号与指令后，实现风量控制。第二，利用通风机的电机转速对风量进行调节控制[2]。其运作原理为：先设置变频装置，再调节通风机的电机转速；或是使用定时控制实现自动通风控制，待达到所设定的时间，使用爆破开关完成自动通风，以此保持井内环境良好。

（四）自动通风系统的功能

礦井自动通风系统主要有手动操控、半自动操控、自控等多项功能，具体如下：

第一，手动操作是通过暂停分站控制器，以完全手动操作的人工方式对系统硬件的进行控制，从而对矿井中不通风机与其他设备进行启停动作。

第二，半自动操作是通过对系统主分站进行远程操控，按照其具体作业需要选择性的进行通风机的启停动作。

第三，自控是使用矿井自动通风系统内部的传感器对通风机进行信息数据采集，然后按照采集状态布置其分站，以此实现风机自动启停动作。

第四，三遥功能包括遥测、遥信以及遥控三项功能。其中遥测功能是使用传感器来测量通风机的风压及风量等数据与电动机的速度、瓦斯浓度等数据，再将数据传输到主机中整理分析；遥信是对通风机、风门以及电动机等设备的运行数据进行收集，再将数据传输到主机中整理分析；遥控是利用主机对设备进行远距离操纵与控制。

第五，自动报警是当款净自动通风系统数据实测值高于预设值，其会自动发出警报提示。

第六，故障记忆是当通风设备出现故障后，此功能会进行自动记忆，并将有关数据传输到主机，以此为后续矿井开采提供有效信息。

（五）自动通风系统的主要运行方式

矿井自动通风系统有三种控制方式，一是远程控制。对通风设备进行远距离的操作及控制，但是此种方式受到距离限制，其传输线路会受到较大的影响；二是自动控制。此种控制方式是依托于HEC技术的一种远程控制，能够实现无人远程控制操作，使用起来十分方便、快捷；三是近距离控制。此种控制方式又被成为就地控制，在作业现场进行通风操作，此种方式的灵敏性及可靠性较高，是三种控制方式中最为稳定的一种。

三、自动化通风系统在煤矿生产中的应用

在矿井自动通风系统中，主风机与备用风机的切换问题一直是亟需解决的难题。因为机械电气的系统经过长时间运作易出现故障问题，所以需要备用风机。在进行煤矿生产作业时，通风系统需要连续不间断的运行，在对其进行检修或是紧急制停时，需要准备风机具有快速切换效果。传统切换方式是以手动方式进行准备风机的关闭与开启，此种方式具有较大的危险性，轻则出现供风不足，重者会出现严重的作业事故。因此，在实现矿井自动通风的状态下，可以在系统中增设控制模块，这样既能够减缓主风机的转速，又能够保证备风机转速合理，保持风量稳定。以上动作是在控制单元机电机变频器相互协调下实现的，具体如图1所示，其能够在总风量不变的情况下实现风机的有效切换，减少了通风事故的存在。

结束语：

综上所述，随着科技的不断发展，矿井通风系统向自动化反向转变是必然趋势。矿井自动通风系统的出现，能够有效减少矿井事故发生率，保证有关人员的生命安全。另外，此种自动化系统具有较强的稳定性与准确性，能够为矿井开采作业人员提供一个相对稳定、安全的地下工作环境，有助于我国煤矿事业更好的发展。

参考文献

[1]徐新华.矿井通风安全自动监测报警系统的设计[J].矿业装备，2019（01）：68-69.

[2]姚银佩.多中段多井并联回风在某矿山深部开采通风系统的研究与应用[J].现代矿业，2019，35（01）：189-192.

（作者单位：枣庄矿业集团（有限）责任公司柴里煤矿）