對礦井通風系統安全與自動化管理的研究*

景忠玉

(甘肅靖遠煤電股份有限公司，甘肅靖遠 730600)

0 引言

自進入21世紀以來，煤礦行業在國民經濟發展中的地位有了大幅度提升。煤礦開采工作環境惡劣，危險系數極高，安全事故頻發，員工的人身安全面臨著極大的威脅。這些安全事故之中有很大一部分都是由于礦井通風系統管理不當而引起的。如何加強礦井通風系統安全與自動化管理［1］成為煤礦企業安全生產過程中需要高度關注的問題。

1 礦井通風安全管理問題分析

煤礦通風系統管理的最終目標就是為了能夠減輕礦井內有害氣體對于井下工作人員的身體危害。但是，很多煤礦企業認為井下安裝瓦斯監測設備、井下局部通風就能夠解決問題，其實這僅僅是浮于表面的方法，無法從根本上對井下工作人員的人身安全作出有力的保障。在在煤礦開采伊始，開采較淺的地層就能夠獲得大量的煤礦資源，開采技術比較簡單。隨著時代的發展，開采的深度也越來越深，目前大都是千米以上的深度開采，地質條件極為復雜，按照要求，標準化的礦井需要有兩個或以上的安全出口，必須設置回風通道和進風通道［2］。這就給煤礦企業的技術水平提出了更多的要求，通風系統管理方面難度大大增加，存在著很多的不穩定因素。我國很多的煤礦企業在客觀條件和主觀條件的雙重制約下，從技術設備配套，尤其是通風系統方面沒有相應的更新，同國外煤礦企業相比存在著不小的差距。不僅如此，相當多的煤礦企業沒有對員工進行過系統培訓和知識講解，尤其是從事通風系統管理工作的人員數量比較少，專業水平較低，遇到技術含量高的工作無法勝任，導致不能及時解決通風系統出現的問題，很容易引發安全事故。

2 礦井通風系統安全管理的原則

2.1 層次關系［3］

要求通風系統各層級管理機構要有明確的責任分工，也就是說每位員工對自己的職責、權限要有清楚的認識，對誰負責，對誰上報，和哪個部門合作等等，遵從層次關系是通風系統安全管理的基本前提。

2.2 集中指揮

一位員工接受一個部門的調配或指揮，假如需要接受多個部門的指令，那么需要各部門領導提前溝通好，這樣才不會使員工在接受命令時感覺混亂。如果遇到緊急情況發生，領導在下達指令時沒有來得及和其他部門溝通，事情過后必須要對其他部門解釋清楚，達成最終的意見，盡量避免讓員工無所適從，多頭指揮的現象。

2.3 責權一致的原則

員工承擔責任的同時要具有相應的權力，如果企業只讓員工承擔責任，而沒有下放一定的權力，那么很難調動員工的生產積極性和工作熱情，有責無權使得責任制度等同于無，而有權無責又會助長官僚主義作風。

2.4 遵循分工合作原則

通風系統管理工作中的各項任務以及各項目標要分配給相應的各級部門和員工。分工明確能夠使員工集中精力專注于所分配的工作，有利于對于工作的熟悉和熟練，合作也是同分工相互聯系的，兩者相輔相成才能更好的提高工作效率。

3 礦井通風系統的自動化管理

礦井通風系統的自動化管理的目的就是相應借助于信息自動化等現代化手段時刻監測和了解通風系統狀況，發現問題及時提出應對措施，盡量提高井下作業環境的安全系數。自動化管理對象包括:自動檢測井下作業環境有害氣體含量;通風情況自動監測［4］;依據設定的最佳條件自動調節風量。實際工作情況如圖1。

圖1 自動化管理系統工作原理圖

控制中心依據工作地點和工作量下達指令，掘進工作面風扇開啟，同時回采工作面打開調節風門，開始送風。不作業的工作面就會關閉通風設備停止送風。對于巷道中的一氧化碳等有害氣體濃度、風扇的電流、電壓等相關工作情況都會通過傳感器反饋給控制中心。計算機對接收的反饋信號進行分析，如果結果出現異常，就會及時作出處理。在礦山通風自動化管理系統中，遙控過程會傳達多個指令信號，其傳輸方式通常采用頻分制。頻分制的電路相對簡單，很少有故障發生，但是交叉干擾現象嚴重。如圖2。

圖2 頻分制信號傳遞圖

當需要實現某項控制時，計算機發出指令信號，開關K閉合，頻率發射器發出的頻率信號經過傳輸裝置傳達至信號接收器，收到頻率信號，繼電器J接通，其控制的各項執行機構開始工作。在礦山通風系統自動化管理過程中，需要時刻監測巷道中風量變化情況、風壓以及有害氣體濃度等指標，為了方便監測，這些指標信號需要轉換成某種電量之后再進行傳輸。

3.1 風量的遙測

在固定的斷面中安裝好檢測風壓的元器件，然后將檢測到的信號數值［5］轉化成電流輸出。目前遙測風壓的主要元器件有:①動輪式風壓檢測儀，工作原理是風流推動動輪旋轉將風壓顯示出來;②熱效式風壓檢測儀，工作原理是利用熱電效應對風壓進行檢查;③超聲風壓檢測儀，工作原理是風流進入到探測區域，在渦流桿的作用下，超聲頻率產生在超聲通道上。風壓不同，觸發器輸出的信號不同，可實現對風壓的遙測。

3.2 有害氣體濃度的遙測

礦山井下作業時可采用紅外線吸收、光譜分析或者是定電位電解法實現對諸如一氧化碳、硫化氫等有害氣體濃度的遙測。如一氧化碳濃度檢測儀。一氧化碳在電解池中氧化還原反應，工作極和補償極之間產生電流，電流由一氧化碳濃度決定。

3.3 風量調節執行元件

在自動化管理系統中，可以采用一種改變開啟角度的風門來調節，風門角度的開啟大小依據反饋回來的風量信號通過計算機自動控制調節。頻率發送器將風門的信號傳輸到地面控制中心，控制中心根據工作實際情況對風門發出指令。

4 結語

煤礦企業在開采和生產過程中，必須結合自身的實際情況，盡量完善礦井安全通風系統，加強礦井通風系統自動化管理的應用，有效減少煤礦安全事故的發生，給煤礦行業工作人員提供有力的安全保障。

［1］ 李 袁.礦井通風系統圖形管理平臺的研究與設計［D］.淮南:安徽理工大學，2009:10-12.

［2］ 陳開巖，王 超.礦井通風系統可靠性變權綜合評價的研究［J］.采礦與安全工程學報，2007，24(1):37-41.

［3］ 賈進章.礦井通風系統抗災變能力評價指標體系［J］.自然災害學報，2007，16(6):195-198.

［4］ 王李管，王 喆，黃俊歆，等.礦井通風系統三維可視化及網絡解算優化［J］.科技導報，2012，30(14):20-24.

［5］ 郭光禮，李成智.礦井通風系統安全檢查技術與管理措施［J］.黑龍江科技信息，2013(25):164-164.