浅析煤矿智能通风系统

段海亮

国能神东煤炭上湾煤矿 内蒙古鄂尔多斯市 ，017200

摘要：随着煤矿智能化的发展，应用智能化技术可以大幅度提升矿井的运行效率和安全性。煤矿智能化通风系统通过对煤矿井下风量、风速和风压的实时监测，根据矿井通风网络情况自动地调节矿井主要通风设施的运行状态。虽然智能通风系统有着巨大的优势，但是实现过程并不容易，需要解决的关键技术主要有煤矿信息高速传输技术、智能化通风设备及智能化算法。

关键词：煤矿；智能通风系统；应用

1矿井通风系统环境

第一，通风系统的结构。国家针对煤矿发布了一些硬性规定，其中重点关注通风系统，并根据实际情况，进行相关通风标准的科学、有效制定。根据相关分析可知，矿井通风会受到技术和经济等因素影响，进行通风系统的构建时，需要重点考虑，合理地利用并整合各种资源，对通风系统进行全面而科学地规划。抽出式通风和压入式通风均是矿井常见的通风方式。第二，风量供需比。保证风量与供需的比例保持在1~1.2之间，如果供需比太低，在矿井中很难形成足够的风量。第三，有效供风率。对于有效供风率来说，一般需要保持在81%以上。第四，采煤工作面。根据工作面检查的结果，确定风速率。

2煤矿通风的安全隐患

2.1人的风险

在煤矿通风安全管理过程中，工作人员的危险意识、行为素质和专业技术是发挥着重要作用。所以，工作人员行为对于煤矿安全生产至关重要，需要进行密切关注，同时需要提高工作人员的安全生产意识，进行工作人员安全教育，促进煤矿企业安全生产。

近年来，煤炭企业发展迅速，煤矿安全管理技术相对滞后，阻碍了一系列煤矿安全管理安全措施的有效实施，会带来一系列煤矿通风安全隐患。

2.2管理隐患

煤矿管理不规范是导致煤矿企业事故频发的原因之一，同时，煤矿管理的不科学和不规范，使得煤矿生产效率低下，因为煤矿事故造成煤矿企业大量经济损失的同时造成工人伤亡。

首先，在煤矿通风安全管理时，管理者要注意管理要素，制定切实实际情况的安全管理目标，采用电子信息技术建立起通风监测系统和信息处理系统。通过对煤矿事故起因分析和信息收集，分析可能造成通风安全事故的管理隐患。

其次，煤矿治理体系不完善，工作人员权利责任分工不明确。发生安全事故后，操作人员拒绝承担责任，都是煤矿生产过程在可能存在的管理隐患。最后，煤炭公司没有得到有效的重视，没有实行有效的安全管理，也没有建立适当的问责制度，都会导致煤矿生产过程管理隐患。

3煤矿智能化通风系统的概念

3.1智能化通风系统的重要性

煤矿通风系统复杂且庞大，它覆盖了全矿井，主要是由矿井通风网络和通风设施组成。在矿井设计初期，矿井通风系统能满足生产的安全性需求，同时也符合经济运行的标准。然而，随着矿井开采的深入推进，煤矿通风网络发生了变化，矿井通风系统也发生了变化。一方面，局部风量不能满足安全生产的需要；另一方面，通风机不再处于经济工况点运行状态，煤矿主通风机耗电量非常大，占整个矿井耗电量的40%～50%，这会使得大量的电能被浪费。

为了保证矿井通风系统运行的有效性，需要进行矿井通风阻力测定，并根据测定的结果对通风系统做出相应的调整。一般情况下，这种通风阻力测定一两年进行一次，而且多是通过人工测量完成的。这样做不仅调整效率比较低，而且很多时候调整效果比较差。为了有效地改善这种局面，需要实现对矿井通风系统的自动调节。

3.2智能化通风系统的定义

煤矿智能化通风系统就是为了解决目前矿井通风系统调节过程中出现的问题。该系统通过对煤矿井下风量、风速以及风压的实时监测，根据矿井通风网络情况，自动地调节矿井主要通风设施的运行状态，从而保证通风系统运行的安全性和经济性。与此同时，利用智能化通风系统可以实现对整个矿井通风系统的无人化管理，即很多管理都是通过计算机完成的。该系统的主要特点是：a)可以实时地了解矿井通风系统的运行状态。由于很多传感器都实现了实时传输，可以及时了解井下各个巷道的通风状况。b)整个管理实现了可视化。通过一些算法，可以将煤矿通风系统中重要的参数及时地显示出来。

4智能通风系统实现的关键技术分析

4.1煤矿信息高速传输技术

智能化是以信息化为基础的，因此，实现煤矿井下、地面信息的高速传输十分重要，目前可以采用的有无线传输技术和光纤传输技术。虽然无线传输技术使用起来更加容易，操作起来更加简单，但是井下的强电干扰比较强烈，会使得信息传输的质量大幅度降低。光纤传输技术传输质量高且传输速度快，但需要铺设大量的线路，不仅成本高，而且后期的维护比较困难。因此，寻找二者之间的有效平衡对于实现智能化十分重要。

随着通讯技术的发展，例如刚刚兴起的5G技术，必然会有更加稳定的信息传输技术可供使用。这就需要煤矿信息化工程师不断地试验和检验。目前，一些矿井开始采用5G技术在井下进行信息传输。5G具有高带宽、低延时、传输数据量大以及抗干扰能力强的特点，极大地方便了煤矿井下智能化信息控制。

4.2智能通风设备

智能通风设备是实现矿井通风智能化的前提，与传统通风设备最大的区别在于采用了一些智能化芯片和更多的传感器。例如：智能通风机上安装了大量风量传感器和风机运行状态传感器以及先进的变频控制系统，同时，还装有更为先进的界面控制系统，这极大地方便了对通风设备的实时调整。

智能通风设备应用的关键在于智能芯片的使用。在整个通风设备控制过程中，需要实时处理通风机采集的数据。为了保证控制的实时性，要求处理芯片具有较高的处理效率。与此同时，由于煤矿井下具有较强的电磁干扰，这就对芯片提出了更高的要求。目前，中国很多智能化芯片还依赖于国外进口，这极大地限制了煤矿智能化芯片的研发。为了尽快突破中国智能化芯片短缺的状况，应该加大对这方面的资金投入。

4.3智能化算法

智能化通风系统除了需要芯片，还需要各种智能化算法，可以说，智能化算法是实现智能化的关键。常用的智能化算法主要有人工神经网络、混沌、各种群算法。但是如何利用这些智能化算法来解决通风过程的一些问题，需要进行大量的实践检验。通过煤矿井下安装的各种传感器可以检测到风量的变化，这反映到矿井主通风机上就是工况点变化，而如何根据风量的变化对工况点进行调整———主要风量增加或减少的量，这些都是需要通过智能化算法计算来确定的。

在调整矿井通风系统时，很多时候需要考虑矿井通风阻力的变化。为了获得矿井通风阻力，需要找到一种合理的矿井通风网络求解方法。通过对矿井通风阻力与通风网络的关系进行学习，找到最佳的风量调整方案。根据确定的方案对风量和通风机的工况点进行调节，从而保证通风的安全性和效率。

此外，在通风系统运行的过程中，还需要根据监测的风量变化情况对通风系统的安全性进行评价，这需要采用一些智能化算法来完成。由于矿井通风系统的参数比较多，难以通过简单的算法进行评价。

结束语

在煤矿开采过程中，矿井通风的主要作用是更新煤矿井下气候，排出开采过程中产生的有毒有害气体以及保证井下空气中O2的浓度，这对于安全生产十分重要。很多灾害的发生与矿井通风系统出现故障有关，例如瓦斯中毒、瓦斯爆炸等。造成这种现象的原因是未及时对矿井通风系统进行调整。矿井通风系统中有大量的通风设施，例如风门、风窗以及风机等，有时需要根据矿井通风的状况对相应的设施进行调节，从而保证煤矿开采的安全性。

参考文献

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