探究在煤礦通風中如何應用自動化技術

林文偉

（百色百礦集團有限公司 廣西百色市 533000）

探究在煤礦通風中如何應用自動化技術

林文偉

（百色百礦集團有限公司 廣西百色市 533000）

隨著我國科學技術的快速發展，自動化控制技術已經越來越多的被應用于各種生產活動中。將自動化技術應用于煤礦的通風系統中不僅可以提高采礦過程的安全性，而且還可以提高工作的的效率。本文主要從煤礦通風及自動化應用的重要性入手，對礦井自動化控制技術進行分析，并提出相應的優化方案，以期為煤礦自動化的相關研究提供可靠、科學的參考依據。

煤礦通風；自動化技術；優化方案

前言

對煤礦通風系統進行完善是保障煤礦安全化生產的基礎，將自動化控制技術大力應用在煤礦通風系統中，可對通過進行有效管理和控制，提升礦井的通風效果，防止瓦斯爆炸等安全事故的發生。因此，本文主要對煤礦通風系統中自動化技術的應用現狀進行分析，并對通風系統進行合理優化和升級，從而促進煤礦產業的持續發展。

1 煤礦通風及自動化應用的必要性

1.1 煤礦通風系統的必要性

煤礦通風系統的建設對煤礦開采的安全性有著重要的影響。可以說，煤礦生產過程當中，為安全生產提供關鍵保障的就是通風環節。通風系統的主要功能就是聯通外界環境，以保證開采的工人呼吸時對于氧氣的需求。同時，通風系統的建設也可以將煤礦開采過程中的有毒有害氣體得到稀釋，進而與外界環節進行交換，排出這些有毒有害氣體，保證開采環境的安全。我們經常聽到的一些煤礦事故就是由于通風系統出現問題，不能正常行使功能而造成的，比如，瓦斯爆炸。瓦斯爆炸的引發條件之一就是較高的瓦斯濃度，如果煤礦的通風系統建設的不合格就會導致瓦斯濃度積加，并且得不到稀釋和流通，最終與其他引發條件一起，引起爆炸。這樣的爆炸事件危害性極大，必須引起注意。

1.2 煤礦通風系統中應用自動化技術的必要性

自動化控制技術本身有效率高、控制精準等優點，將其應用于煤礦的通風系統中，就可以使整個系統的設計更加高效精準，并且進一步提高系統的安全性和可靠性，使整個煤礦的通風更加系統化，實現通風管理的自動化控制。但是目前來看，煤礦通風的自動化控制技術的應用沒有做到與技術的發展同步，就當前我國煤礦通風系統現狀來看，采用的是分散、獨立的自動化設備，這些設備不成系統，在設備功能的銜接上，缺乏自動化控制成分，過程相對復雜。同時這些設備維護量大、參數不全、可靠性不高、故障記錄不準確，缺乏自我診斷的能力和遙控手段。總體來看，目前自動化技術在煤礦通風中的應用的基本現狀就是沒有完全實現系統化的自動化控制，這也是我們以后工作的重點。

2 礦井自動化控制技術

為了準確獲取礦井下工作人員的定位信息，需要將目標移動特征作為主要基準，并構建以該目標為中心的移動路線圖。針對現階段的GPS定位技術來說，難以對礦井下的工作人員進行實時定位和跟蹤，而無線傳感器在煤礦中的應用則能有效避免該問題。對無線傳感器所獲取的數據應進行合理的井下編排和查詢，準確獲取工作人員的位置信息，并對其移動路線及活動情況進行全面掌握，以便對其進行有效控制和管理，有利于預防和排除安全事故的發生。在使用無線傳感器時，主要采用多點定位網絡的形式對其分布方式進行優化，對傳統單水平軸線網絡的布設方式進行改變，從而較好的適應煤礦的開采條件。除此之外，高精度算法設計是礦井自動化控制技術中的主要內容之一，在無需信號源的情況下就可完成計算，在4m范圍內，還可以防范干擾信號，這種高精度算法主要涉及了定位精度、盲區范圍等計算，隨著計算方式的不斷完善，自動化控制技術的應用規模將會逐漸擴大。

3 煤礦通風系統中自動化控制技術的應用

3.1 傳感器系統設計

對于煤礦通風自動化控制系統而言，對各類信號進行有效的傳輸和接收處理是十分必要的，主要包括監控數據和指令。多路信號的傳輸方式可分為分制和頻分制，其中頻分制主要根據不同的頻率，對各路信號進行有效發送和接收；時分制則是根據不同時間的順序，對各路信號進行依次傳送。由于頻分制具有電路結構簡單、故障少的特點，因此，可選擇該形式作為傳輸電路信號的主要形式。在頻分制中，定型生產的載頻器可實現信息的發送和接收，并通過專用線或500V的動力線進行信號的傳遞，在此基礎上，將需要檢測的原件及時確定下來。在控制通風風量前，應對通風機的風量、礦井有毒有害氣體濃度、風壓及風量進行監測。通過差壓變壓器對風壓進行測量；通過三倍電渦流式傳感器、恒溫風速儀等裝置對風速進行檢測；通過光譜法、光干涉、紅外線燈方式對井下鈷的濃度進行測量；通過紅外線輻射技術或熱敏原件對溫度進行監測。

3.2 通風系統設計

在通風系統調節中，風量的調節方法主要有：①可對百葉窗的角度進行改變，來實現風量的調節和控制，通過頻率發送器將葉片或風門的狀態信號有效傳遞給地面控制室，根據所獲取的信號，地面控制室可對風門轉動或葉片轉動進行調節；②通過設置變頻裝置來實現通風機轉速的有效調節；③通過定時控制的方式，實現對井下通風機局部的自動化控制，并將爆破機關加設在定時器裝置上，從而在爆破后可自動進行通風。現階段，很多西方國家大多選擇元件對通風機局部轉速進行有效控制，將通風機在運行過程中空氣的溫度和氣體濃度作為主要依據，從而實現煤礦系統自動化控制的目標。

4 自動化控制通風系統優化方案

4.1 計算通風性能

對通風量進行有效控制是通風系統的核心內容，通過性能曲線可對通風機的功率、全壓及風機流量之間的關系進行全面掌握，并根據煤礦的實際生產情況，來選擇合適的風機類型。常用性能曲線數據的主要來源有：①通風機自身的數據；②在通風機運行過程中所獲得的實際數據（主要是通過相關試驗獲得的，并未形成一系列成熟的理論）。在計算風量時，應對通風機的自身特性進行考慮，在計算機網絡計算中有效引入自身特征的曲線分析表達形式，在對通風性能進行計算的過程中，應對聯合機之間的影響及外界不同的環境因素對風機造成的不穩定性進行綜合考慮，因此，能夠給二段曲線擬合法對風機性能進行模擬。在實際運行過程中，通過系統中所產生的數據則會及時轉化為相應的曲線，和二次拋物線相接近，在對通風機自身的工作環境和特性進行綜合考慮后，在采用拉格朗日插值法時，需要進行風機曲線的二段曲線擬合，并從整體上對其進行測評。

4.2 對通風系統進行優化控制

在煤礦通風系統中難免會出現短暫聽停風的現象，而自動化控制技術則能有效克服該問題，即在每一個風道上安裝一個和百葉窗樣式相似的空風門，防止出現倒機現象，避免其對井下產量產生影響。在對煤礦通風系統進行優化后，因PLC對外界的敏感度較低，即便在受到外界輻射、干擾等現象時仍可以正常運行，因此，自動化控制技術在較差的環境中仍能得到較好應用。

PLC功能的實現，主要包含了計時、邏輯運算、順序、模擬量和數字的輸入與輸出，其中也包含了記錄和自檢的功能。對于該方面設計，可實現一臺生產機械操控一個生產過程的模式。為了保證在倒機過程中井下通風的穩定性，還需應用PLC控制軟件，從而保證系統運行的安全性和可靠性。

5 結語

煤礦通風系統在煤礦生產過程中具有重要作用，應保證通風系統始終都保持在安全運行的狀態，以此來滿足煤礦安全生產、高效生產、穩定生產的相關要求，自動化控制技術在煤礦通風系統中的應用，有利于保障通風系統的高效運行。

[1]谷彬.關于自動化控制技術在煤礦通風中的應用研究[J].中國機械，2015（21）：55～57.

[2]張文鵬.煤礦通風系統中自動化控制技術的應用研究[J].商品與質量，2015（46）：98.

[3]蔣興法.煤礦通風系統中自動化控制技術的應用研究[J].內蒙古煤炭經濟，2015（4）：52.

[4]蔡霞，王研，馬天松.自動化技術在煤礦通風中的應用研究[J].中國科技博覽，2013（37）：347.

TD724

A

1004-7344（2016）23-0169-02

2016-8-2