煤礦通風與自動化安全控制技術應用

王 浩

(山西陽煤集團礦山救護大隊，山西 陽泉 045008)

0 引言

煤礦地質環境復雜、開采過程危險因素較多，因此需要科學地進行設計，保持良好的通風，營造較好的工作環境，盡量降低施工、生產過程的復雜性和危險性。將自動化控制技術應用到通風方面來強化實際使用效果，使用自動化控制能夠有效增強通風的適用性，最大限度地保障開采環境安全，提高工作效率。

1 通風自動化控制的意義及原理

1.1 通風自動化控制的意義

在煤礦開采過程中，如果不能做到良好通風，極有可能引起瓦斯爆炸，這會嚴重威脅礦工的生命安全。因此應該做好通風管理，盡量降低施工的危險性，同時也能盡可能提高礦井的抗災害性能。國家對于煤礦安全已經擬定了相關的規定，對于空氣質量等具體細節也做出了規范。相關單位可以依照國家規范進行施工生產。礦工企業需要在管理方面以及具體的設施方面都作出改善，盡量提高井下的空氣中的氧含量，減少CO2濃度；通過持續通風來降低有害氣體的濃度，改變井下的氣壓、濕度等各方面空氣條件。

將自動化技術應用到煤礦通風中，能夠有效提高通風效率和質量。能夠根據煤礦內的實時空氣狀況，選擇通風量大小以及持續時間，能夠最大限度保障礦井內的空氣安全。同時有利于加強對空氣質量的監控，有利于提高整體管理水平。將自動化應用到管理中能夠減少人力使用，降低企業成本，大大提升工作效率，減少失誤。自動化技術的應用還能提升事故應急的響應速度，縮短事故反風的操作時間。

1.2 自動化控制的工作原理

自動化技術能夠實現高效控制是建立在多個功能的基礎之上的。首先需要做好對空氣的監控，需要在礦井內放置傳感器來監控井內部的空氣溫度、CO2含量以及其他有害氣體含量的實際情況。然后利用通信電纜將這些采集到的數據傳送到中心計算機。計算機通過相關技術對這些數據進行統一管理和歸類。根據事先設置好的數值對這些數據進行判斷。一旦數值超過規定標準后，需要對風機做出指示，根據實際情況確定負壓和風量，該指令進入通風機控制裝置(變頻控制器或風門控制器)，通風設備通過轉速調節或風門調節完成通風量調整工作，如圖1所示。自動化控制技術不僅能有效控制礦井的通風情況，還能夠對其他信息做出綜合了解和判斷。比如，可以收集煤礦產量信息，隨之制定出一段時間內的生產要求，然后根據生產要求以及礦井中的生產效率來制定出總體的控制方案。根據這一控制方案將不同階段不同環節的具體控制要求傳達給控制中心，隨之調整各部分的通風風量，有效配合礦井下的生產工作[1]。

圖1 通風機自動控制框圖

2 自動化控制的設計

2.1 傳感器的設計

傳感器在煤礦自動化通風控制中起著重要作用，能夠在不同設備之間傳遞數據以及指令。需要傳遞的內容類型較多，大體可以分為2類。一類是頻分制，是指按照信息頻率的不同來決定信息的處理方式，做好接收以及對其他設備的發放；還有一類是時分制，也就是信息是依照時間順序來做出處理的。這2種傳輸類型之間有較大差異。一般來說，頻分制更有優勢：故障少，操作起來更加順利；而且其線路更簡單，更便于使用，一旦出現問題也更容易發現和修補。因此，一般多使用該方式來傳播電路信號。在這其中，無線傳感器的應用范圍最廣。將無線傳感器應用于礦井通風中，需要先在礦井內安裝該設備，對礦井內空氣情況進行實時監測。具體監測內容包括：有毒氣體的濃度，該因素直接關系到礦井中礦工的生命安全；風量、風壓，根據這2個因素可以得知礦井中需要的通風強度；包括溫度，需要將礦井內溫度調整到適宜礦工工作的溫度。溫度過高或者過低都會對礦工的人身安全造成威脅。該設備還具備多點定位的功能，能夠同時實現對多個礦點的監控和數據收集與傳送，有利于管理人員進行全方位的實時監控，有利于整體的資源調度和管理。更方便整個施工單位的總體生產管理。有利于管理層在充分了解具體情況的基礎上做出更加科學、合理的決策。

2.2 通風系統的設計

通風系統直接關系到礦井內的通風情況。能夠通過發送器將該系統的通風情況發送給相關設備，同時能夠接收計算機中心給出的指令。在接收指令后，將指令輸送到風量調節單元，通過調節單元能夠改變風速，實現礦井內通風情況的變化。這一設計能夠實現短時間內迅速對計算機指令做出反應，能夠有效實現自動化控制通風。還可以借鑒其他國家的優秀經驗。根據自身情況做出調整，制定出適合我國煤礦事業發展的自動化通風方案[2]。

3 煤礦通風與自動化技術的應用

3.1 安全機制的實施

煤礦通風自動化的設置目的就是為了提高整個煤礦的安全系數。在自動化通風的整個系統中包括在礦井內部放置傳感器，用來測定煤礦中有害氣體等情況。將數據傳達到中心計算機后由計算機根據提前設定好的安全劃分標準來對這些數據進行判斷。因此，安全等級標準的劃分方法直接關系到對通風的調節，在整個安全系統中起著至關重要的作用。因此，需要制定出合理的安全等級劃分方式。國家在該方面已經出臺了相關規定，對礦井內有害氣體含量等方面做出了具體的規定。煤礦單位可以直接參考國家的相關規定，也可以根據自身情況對這些規定做出一定的調整。但這些法律規定是相關規范的底線，煤礦企業的安全劃分標準不能低于該規定。

3.2 井下環境的實時監測

要做好自動化控制需要對井下空氣情況做到實時監測。需要了解井下空氣中有害氣體含量、風壓等多方面的實時數據。然后通過傳感器在第一時間將以上數據傳送給中心計算機。做到實時監測能夠掌握井下空氣情況，能夠盡快將信息傳遞給控制部分。中心計算機經測定后將通風調節指令發送給通風設備，即時調節井下空氣情況，有利于快速做出反應，提高迅速反應的能力，一旦發現危險，能夠盡快處理，減少人員傷亡。另外，該系統能方便相關工作人員隨時了解井下情況，方便進行管理[3]。

4 結語

煤礦通風系統的設置關系到煤礦工人的人身安全，也關系到煤礦企業的整體效益。企業應該通過加強管理以及安全系統的建設來提升煤礦的安全系數。需要建立合理、科學的管理體系，加強對安全問題的認識程度。利用先進的科學技術來增強煤礦的安全保障。通過使用自動化通風系統來精確掌握礦井內空氣的實時情況，及時處理危險因素，針對具體情況做出調整。通過新技術的應用來加強煤礦企業建設，實現更好的發展。