对矿井通风系统安全与自动化管理的研究*

景忠玉

(甘肃靖远煤电股份有限公司，甘肃靖远 730600)

0 引言

自进入21世纪以来，煤矿行业在国民经济发展中的地位有了大幅度提升。煤矿开采工作环境恶劣，危险系数极高，安全事故频发，员工的人身安全面临着极大的威胁。这些安全事故之中有很大一部分都是由于矿井通风系统管理不当而引起的。如何加强矿井通风系统安全与自动化管理［1］成为煤矿企业安全生产过程中需要高度关注的问题。

1 矿井通风安全管理问题分析

煤矿通风系统管理的最终目标就是为了能够减轻矿井内有害气体对于井下工作人员的身体危害。但是，很多煤矿企业认为井下安装瓦斯监测设备、井下局部通风就能够解决问题，其实这仅仅是浮于表面的方法，无法从根本上对井下工作人员的人身安全作出有力的保障。在在煤矿开采伊始，开采较浅的地层就能够获得大量的煤矿资源，开采技术比较简单。随着时代的发展，开采的深度也越来越深，目前大都是千米以上的深度开采，地质条件极为复杂，按照要求，标准化的矿井需要有两个或以上的安全出口，必须设置回风通道和进风通道［2］。这就给煤矿企业的技术水平提出了更多的要求，通风系统管理方面难度大大增加，存在着很多的不稳定因素。我国很多的煤矿企业在客观条件和主观条件的双重制约下，从技术设备配套，尤其是通风系统方面没有相应的更新，同国外煤矿企业相比存在着不小的差距。不仅如此，相当多的煤矿企业没有对员工进行过系统培训和知识讲解，尤其是从事通风系统管理工作的人员数量比较少，专业水平较低，遇到技术含量高的工作无法胜任，导致不能及时解决通风系统出现的问题，很容易引发安全事故。

2 矿井通风系统安全管理的原则

2.1 层次关系［3］

要求通风系统各层级管理机构要有明确的责任分工，也就是说每位员工对自己的职责、权限要有清楚的认识，对谁负责，对谁上报，和哪个部门合作等等，遵从层次关系是通风系统安全管理的基本前提。

2.2 集中指挥

一位员工接受一个部门的调配或指挥，假如需要接受多个部门的指令，那么需要各部门领导提前沟通好，这样才不会使员工在接受命令时感觉混乱。如果遇到紧急情况发生，领导在下达指令时没有来得及和其他部门沟通，事情过后必须要对其他部门解释清楚，达成最终的意见，尽量避免让员工无所适从，多头指挥的现象。

2.3 责权一致的原则

员工承担责任的同时要具有相应的权力，如果企业只让员工承担责任，而没有下放一定的权力，那么很难调动员工的生产积极性和工作热情，有责无权使得责任制度等同于无，而有权无责又会助长官僚主义作风。

2.4 遵循分工合作原则

通风系统管理工作中的各项任务以及各项目标要分配给相应的各级部门和员工。分工明确能够使员工集中精力专注于所分配的工作，有利于对于工作的熟悉和熟练，合作也是同分工相互联系的，两者相辅相成才能更好的提高工作效率。

3 矿井通风系统的自动化管理

矿井通风系统的自动化管理的目的就是相应借助于信息自动化等现代化手段时刻监测和了解通风系统状况，发现问题及时提出应对措施，尽量提高井下作业环境的安全系数。自动化管理对象包括:自动检测井下作业环境有害气体含量;通风情况自动监测［4］;依据设定的最佳条件自动调节风量。实际工作情况如图1。

图1 自动化管理系统工作原理图

控制中心依据工作地点和工作量下达指令，掘进工作面风扇开启，同时回采工作面打开调节风门，开始送风。不作业的工作面就会关闭通风设备停止送风。对于巷道中的一氧化碳等有害气体浓度、风扇的电流、电压等相关工作情况都会通过传感器反馈给控制中心。计算机对接收的反馈信号进行分析，如果结果出现异常，就会及时作出处理。在矿山通风自动化管理系统中，遥控过程会传达多个指令信号，其传输方式通常采用频分制。频分制的电路相对简单，很少有故障发生，但是交叉干扰现象严重。如图2。

图2 频分制信号传递图

当需要实现某项控制时，计算机发出指令信号，开关K闭合，频率发射器发出的频率信号经过传输装置传达至信号接收器，收到频率信号，继电器J接通，其控制的各项执行机构开始工作。在矿山通风系统自动化管理过程中，需要时刻监测巷道中风量变化情况、风压以及有害气体浓度等指标，为了方便监测，这些指标信号需要转换成某种电量之后再进行传输。

3.1 风量的遥测

在固定的断面中安装好检测风压的元器件，然后将检测到的信号数值［5］转化成电流输出。目前遥测风压的主要元器件有:①动轮式风压检测仪，工作原理是风流推动动轮旋转将风压显示出来;②热效式风压检测仪，工作原理是利用热电效应对风压进行检查;③超声风压检测仪，工作原理是风流进入到探测区域，在涡流杆的作用下，超声频率产生在超声通道上。风压不同，触发器输出的信号不同，可实现对风压的遥测。

3.2 有害气体浓度的遥测

矿山井下作业时可采用红外线吸收、光谱分析或者是定电位电解法实现对诸如一氧化碳、硫化氢等有害气体浓度的遥测。如一氧化碳浓度检测仪。一氧化碳在电解池中氧化还原反应，工作极和补偿极之间产生电流，电流由一氧化碳浓度决定。

3.3 风量调节执行元件

在自动化管理系统中，可以采用一种改变开启角度的风门来调节，风门角度的开启大小依据反馈回来的风量信号通过计算机自动控制调节。频率发送器将风门的信号传输到地面控制中心，控制中心根据工作实际情况对风门发出指令。

4 结语

煤矿企业在开采和生产过程中，必须结合自身的实际情况，尽量完善矿井安全通风系统，加强矿井通风系统自动化管理的应用，有效减少煤矿安全事故的发生，给煤矿行业工作人员提供有力的安全保障。

［1］ 李 袁.矿井通风系统图形管理平台的研究与设计［D］.淮南:安徽理工大学，2009:10-12.

［2］ 陈开岩，王 超.矿井通风系统可靠性变权综合评价的研究［J］.采矿与安全工程学报，2007，24(1):37-41.

［3］ 贾进章.矿井通风系统抗灾变能力评价指标体系［J］.自然灾害学报，2007，16(6):195-198.

［4］ 王李管，王 喆，黄俊歆，等.矿井通风系统三维可视化及网络解算优化［J］.科技导报，2012，30(14):20-24.

［5］ 郭光礼，李成智.矿井通风系统安全检查技术与管理措施［J］.黑龙江科技信息，2013(25):164-164.