矿井智能通风系统的研究

摘 要 在煤炭产业技术高速发展的今天，瓦斯事故频繁发生，通风则是遏制这一事故的最好途径。本文阐述了一种智能通风系统，此系统可以自动感知瓦斯浓度、智能调节风速，最后达到智能通风、抽排瓦斯、报警的功能。全自动的工作方式节省人力、提高工作效率；智能通风可减少瓦斯事故的发生，保障人身安全。这必将成为国内矿井通风的发展趋势。

关键词 瓦斯事故；智能通风；自动感知；智能调节

中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）01-0039-01

1 背景及国内矿井现状

自从2013到2014年煤炭事业高速发展阶段，全国共发生瓦斯事故数起，其中吉林省吉煤集团通化矿业公司八宝煤业有限责任公司连续发生两次瓦斯爆炸事故。例如2013年1月7日，山西省阳泉煤业集团寺家庄煤业有限责任公司发生一起较大瓦斯爆炸事故，造成7人死亡；3月12日，贵州省水城矿业集团格目底矿业公司格目底一号矿井（马场煤矿）13302底板瓦斯抽放巷发生煤与瓦斯突出事故。事故发生时井下有80人作业，其中55人安全升井，25人遇难；4月12日6时许，贵州省毕节市金沙县茶园乡石板坡煤矿1516采煤工作面发生瓦斯爆炸事故，初步核实已造成7人死亡2人受伤；5月11日14时15分许，四川省泸州市泸县桃子沟煤矿发生一起瓦斯爆炸事故，事故导致28人遇难，8人重伤，10人轻伤等等。据49起重大瓦斯爆炸事故资料的统计分析，掘进工作面发生瓦斯爆炸30起，占爆炸事故总数的61%。

如此的事故频频发生，究其根源都因瓦斯事故而导致，所以矿井中的智能通风与瓦斯监测则是重中之重。

2 智能通风系统工作原理

智能通风机由瓦斯浓度传感器、风速传感器、单片机、人机界面、通信模块、控制模块、报警模块、变频调速装置、智能组合开关组成。

这种智能通风机由智能开关调节人工控制和自动检测、控制，当调到自动检测控制时，瓦斯浓度传感器根据瓦斯浓度变化，将得到的信息传递到单片机，此时单片机可以根据最开始的设定值，通过控制模块自动调整风机运行频率：瓦斯传感器测得瓦斯浓度高时，风机加速运转，瓦斯传感器测得瓦斯浓度底时，风机减速运转，当瓦斯浓度过高产生人身危险时会于报警模块进行警示并且将信息通过通信模块传递到控制室终端给予信息提示。

此智能通风机可以远程操控通风量，控制室通过信息模块将信息传递给通风机内部的单片机，单片机根据收到的指令控制、调节风速达到远程操控。

此智能通风机可自动抽排放瓦斯：当工作面瓦斯积存时，根据瓦斯传感器的探测数据，通过单片机对比瓦斯安全浓度值，调节风机转速，实现自动抽排放瓦斯，防止造成“一风吹”现象。

对于整体的的变频调速装置，具有体积小重量轻，操作使用方便，数字化智能化等优点。

3 智能通风系统的技术特点

1）井下通风系统调查，进行井下通风监控系统分区控制。收集整理井下运营的人员、掘进等数据。根据井下多级机站通风系统特点，将井下机站风机服务的通风区域分区。

2）人员定位系统人员信息及关联设备信息采集。人员定位统计各区域内的人员数量，并进行数据转换。要求在人员定位系统内设置分区，并经数据转换、传输进入通风系统智能控制终端。

3）建立井下通风系统运行模式，依据实际生产情况为通风系统设备运转提供依据。结合相关国家通风规程及规定，结合人员每个时刻传递的信息，由智能通风系统时刻调节供应。

4）建立井下通风监测监控系统并确保数据可靠性、通讯的稳定性。通风监控系统采集各区域内风量，主要在各分区域内机站风机巷设置的风速传感器采集各区域风量，经数据传输进入通风系统智能控制终端，得到实际供风量。定期对监测监控系统进行验证，确保其可靠性及稳定性。

5）建立三维通风系统模型，进行三维可视化风系统仿真模拟。智能终端时刻保持最优的风量供给。

4 智能通风系统的适用性

新时期煤炭产业技术高速发展，以计算机网络为虚拟空间的传输平台越来越普遍，利用好这一网络平台是矿井系统改造的重要措施。针对早期通风系统存在的种种缺陷，矿井通风采用了更加高端的技术成果，以智能控制为主控中心调度通风

设施。

自动性。计算机是通风信号对接的主要平台，用于矿井通风设施及其主控设备信号的传输控制，为控制提供最可靠的数据指导路径。智能通风采用多功能计算机，其在电路连接形式方面进一步优化，解决了单一信号传输不足问题，使大型矿区通风有了可靠的传输平台。

安全性。煤矿井通风系统关系着井内人员、设施的安全，设计智能通风模式可降低外在因素造成的危害，加快高效率通风装备的改造应用。智能局部通风系统根据掘进工作面的瓦斯浓度、风量、风速来自动调整风速以调节风量，能更有效地排出掘进工作面的矿尘及各种有害气体，有利于工作人员的身体健康；智能通风系统可以自动控制排放瓦斯的风速、风量；以最快、最安全的方式排放瓦斯，了最大效率的自动控制排放瓦斯；防止“一风吹”、现象的发生。

效率性。智能化设计是在传统采煤网基础上开辟的新模式，注重煤矿井内通风改造是行业改革的必然趋势。矿井系统信息化建设阶段以计算机为主控系，借助虚拟网络平台对煤矿通风执行全面性的调控，这就要求煤炭企业做好信息系统设计的改良处理。

节能性。局部通风机通常是根据掘进工作面最不利通风条件下进行局部通风时来选型的，掘进通风时使局部通风机“一风吹”会造成电能的较大浪费。矿井智能局部通风系统能根据掘进工作面的实际需要自动进行变频调节，这就改变了局部通风机的功率，从而实现了节能。

作者简介

谢元新（1994-），男，内蒙古科技大学安全系，本科学历，导师是王文才。

王鹤（1993-），男，内蒙古科技大学安全系，本科学历，导师是王文才。

赵英新（1992-），女，内蒙古科技大学安全系，本科学历，导师是王文才。

宋佳琛（1993-），男，内蒙古科技大学采矿系，本科学历，导师是王文才。

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