自動(dòng)化技術(shù)在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

楊再峰 于晨 蘇亞波

摘要：由于礦井作業(yè)大多數(shù)是在地下，具有一定的危險(xiǎn)性，所以要保持礦井通風(fēng)順暢，因此，在建設(shè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，要著重注意礦井開采及其生產(chǎn)過程中的安全性。基于此，本文先闡述了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的主要作用，接著分析了自動(dòng)化技術(shù)在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，最后提出了該自動(dòng)化系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù)；礦井；通風(fēng)系統(tǒng)

前言：

礦井通風(fēng)系統(tǒng)能夠確保礦井開采人員在作業(yè)時(shí)的生命安全，隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，有關(guān)人員開始研究礦井自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)。此系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)不僅能夠提升煤礦生產(chǎn)的效率，同時(shí)還能夠保護(hù)相關(guān)人員的作業(yè)安全。另外，在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)還能夠及時(shí)查找出故障源，從而在第一時(shí)間解除安全隱患。

一、礦井通風(fēng)系統(tǒng)的有效作用

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦系統(tǒng)的重要構(gòu)成，其是由通風(fēng)方式方法及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合而成。在設(shè)計(jì)此系統(tǒng)時(shí)，要從多方面進(jìn)行考慮，因?yàn)槠洳粌H會(huì)影響煤礦開采時(shí)的工作效率，同時(shí)還與相關(guān)工作人員的生命安全有著直接聯(lián)系[1]。此外，在已有技術(shù)條件下，一些設(shè)計(jì)者在通風(fēng)系統(tǒng)中增加了環(huán)保裝置，此裝置能夠有效將礦井下的水蒸氣、有害氣體與熱量排出到外界環(huán)境，同時(shí)實(shí)現(xiàn)井外處理。通過此種設(shè)計(jì)，礦井環(huán)境得到了極大的改善，為井下工作者創(chuàng)造了一個(gè)良好、安全的工作環(huán)境。

二、自動(dòng)化技術(shù)在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

礦井通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)需要傳感器、通風(fēng)以及中央控制三大系統(tǒng)作為支撐，具體闡述如下：

（一）中央控制系統(tǒng)

此系統(tǒng)是由微型計(jì)算機(jī)作為設(shè)計(jì)核心實(shí)現(xiàn)的，并且計(jì)算機(jī)接口型號(hào)較多，具有較強(qiáng)的擴(kuò)展能力，所以將此系統(tǒng)用于礦井自動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)中，能夠有效提升工作效率。并且在此過程中，中央控制系統(tǒng)具有控制速度快且精度高的特征，能夠有效滿足系統(tǒng)在各方面的控制要求。通常狀況下，中央控制系統(tǒng)能夠通過處理監(jiān)測(cè)站進(jìn)行采集數(shù)據(jù)信息并處理，再經(jīng)過系統(tǒng)分析后，可以有效協(xié)調(diào)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的實(shí)際風(fēng)量，保證其與系統(tǒng)運(yùn)作相一致。此外，中央控制系統(tǒng)具備警報(bào)及監(jiān)控功能，此項(xiàng)功能具有四種特性，一是能夠整合并歸納監(jiān)控出的數(shù)據(jù)信息，二是合理發(fā)出監(jiān)控指令，三是可以實(shí)時(shí)監(jiān)控通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行狀況，當(dāng)出現(xiàn)運(yùn)行異常問題時(shí)，會(huì)自動(dòng)引發(fā)處理裝置發(fā)出警報(bào)，四是其能夠按照控制信號(hào)與指令做出正確的執(zhí)行動(dòng)作。

（二）傳感器系統(tǒng)

在煤礦自動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，其內(nèi)置的傳感器系統(tǒng)能夠幫助其按照指令完成數(shù)據(jù)傳輸與接收工作。一般情況下，傳輸信號(hào)可以分成評(píng)分制十分制兩種類別。其中評(píng)分制是根據(jù)不同頻率進(jìn)行接受或發(fā)送信號(hào)；而十分制是按照時(shí)間順序與實(shí)際路線實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳送工作。通過對(duì)比與分析可知，評(píng)分制信號(hào)傳輸具有電路簡(jiǎn)潔、低故障率等優(yōu)點(diǎn)，將其用于電路信號(hào)傳輸是合理的。

（三）通風(fēng)系統(tǒng)

利用通風(fēng)系統(tǒng)能夠有效調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小，在此過程中主要以這兩種方式實(shí)現(xiàn)風(fēng)量控制。第一，對(duì)百葉窗或是風(fēng)門的角度進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)全面控制風(fēng)量。其運(yùn)作原理為：通過頻率發(fā)送器，可以使風(fēng)門或是百葉窗在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的信號(hào)數(shù)據(jù)發(fā)送至地面控制室中，待控制室準(zhǔn)確接收到信號(hào)與指令后，實(shí)現(xiàn)風(fēng)量控制。第二，利用通風(fēng)機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制[2]。其運(yùn)作原理為：先設(shè)置變頻裝置，再調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速；或是使用定時(shí)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通風(fēng)控制，待達(dá)到所設(shè)定的時(shí)間，使用爆破開關(guān)完成自動(dòng)通風(fēng)，以此保持井內(nèi)環(huán)境良好。

（四）自動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)的功能

礦井自動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)主要有手動(dòng)操控、半自動(dòng)操控、自控等多項(xiàng)功能，具體如下：

第一，手動(dòng)操作是通過暫停分站控制器，以完全手動(dòng)操作的人工方式對(duì)系統(tǒng)硬件的進(jìn)行控制，從而對(duì)礦井中不通風(fēng)機(jī)與其他設(shè)備進(jìn)行啟停動(dòng)作。

第二，半自動(dòng)操作是通過對(duì)系統(tǒng)主分站進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，按照其具體作業(yè)需要選擇性的進(jìn)行通風(fēng)機(jī)的啟停動(dòng)作。

第三，自控是使用礦井自動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)部的傳感器對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)采集，然后按照采集狀態(tài)布置其分站，以此實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟停動(dòng)作。

第四，三遙功能包括遙測(cè)、遙信以及遙控三項(xiàng)功能。其中遙測(cè)功能是使用傳感器來測(cè)量通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓及風(fēng)量等數(shù)據(jù)與電動(dòng)機(jī)的速度、瓦斯?jié)舛鹊葦?shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)中整理分析；遙信是對(duì)通風(fēng)機(jī)、風(fēng)門以及電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)中整理分析；遙控是利用主機(jī)對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離操縱與控制。

第五，自動(dòng)報(bào)警是當(dāng)款凈自動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)值高于預(yù)設(shè)值，其會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)提示。

第六，故障記憶是當(dāng)通風(fēng)設(shè)備出現(xiàn)故障后，此功能會(huì)進(jìn)行自動(dòng)記憶，并將有關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)，以此為后續(xù)礦井開采提供有效信息。

（五）自動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)的主要運(yùn)行方式

礦井自動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)有三種控制方式，一是遠(yuǎn)程控制。對(duì)通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離的操作及控制，但是此種方式受到距離限制，其傳輸線路會(huì)受到較大的影響；二是自動(dòng)控制。此種控制方式是依托于HEC技術(shù)的一種遠(yuǎn)程控制，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人遠(yuǎn)程控制操作，使用起來十分方便、快捷；三是近距離控制。此種控制方式又被成為就地控制，在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行通風(fēng)操作，此種方式的靈敏性及可靠性較高，是三種控制方式中最為穩(wěn)定的一種。

三、自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

在礦井自動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)中，主風(fēng)機(jī)與備用風(fēng)機(jī)的切換問題一直是亟需解決的難題。因?yàn)闄C(jī)械電氣的系統(tǒng)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作易出現(xiàn)故障問題，所以需要備用風(fēng)機(jī)。在進(jìn)行煤礦生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)需要連續(xù)不間斷的運(yùn)行，在對(duì)其進(jìn)行檢修或是緊急制停時(shí)，需要準(zhǔn)備風(fēng)機(jī)具有快速切換效果。傳統(tǒng)切換方式是以手動(dòng)方式進(jìn)行準(zhǔn)備風(fēng)機(jī)的關(guān)閉與開啟，此種方式具有較大的危險(xiǎn)性，輕則出現(xiàn)供風(fēng)不足，重者會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的作業(yè)事故。因此，在實(shí)現(xiàn)礦井自動(dòng)通風(fēng)的狀態(tài)下，可以在系統(tǒng)中增設(shè)控制模塊，這樣既能夠減緩主風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，又能夠保證備風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速合理，保持風(fēng)量穩(wěn)定。以上動(dòng)作是在控制單元機(jī)電機(jī)變頻器相互協(xié)調(diào)下實(shí)現(xiàn)的，具體如圖1所示，其能夠在總風(fēng)量不變的情況下實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的有效切換，減少了通風(fēng)事故的存在。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，隨著科技的不斷發(fā)展，礦井通風(fēng)系統(tǒng)向自動(dòng)化反向轉(zhuǎn)變是必然趨勢(shì)。礦井自動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)的出現(xiàn)，能夠有效減少礦井事故發(fā)生率，保證有關(guān)人員的生命安全。另外，此種自動(dòng)化系統(tǒng)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，能夠?yàn)榈V井開采作業(yè)人員提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定、安全的地下工作環(huán)境，有助于我國(guó)煤礦事業(yè)更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]徐新華.礦井通風(fēng)安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].礦業(yè)裝備，2019（01）：68-69.

[2]姚銀佩.多中段多井并聯(lián)回風(fēng)在某礦山深部開采通風(fēng)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2019，35（01）：189-192.

（作者單位：棗莊礦業(yè)集團(tuán)（有限）責(zé)任公司柴里煤礦）