煤矿通风系统应用及发展趋势

煤矿通风系统应用及发展趋势

马锦秀

华阳集团一矿 山西省阳泉市  045000

摘要：矿井内的工作会持续相当长的一段时间。在较长的工作时间内，因呼吸而产生的废气等气体多多少少会有一氧化碳和瓦斯的泄露。在短期内，这些有毒气体的泄露可能不足以引起重视，但随着时间的推进，有毒气体逐渐积累到可以对人体造成伤害的程度，就必须需要工作性能良好及以上的通风装置将这些毒气换出去，同时换进来无害的、可供人利用或吸入的气体。排气的速度必须做到符合矿井作业的实际情况，做到及时有效，而矿井通风可以实现这个目的。基于此，对煤矿通风系统应用及发展趋势进行研究，以供参考。

关键词：矿井通风；通风安全；智能化

引言

通风系统是煤矿生产的关键分系统，能有效将工作面粉尘浓度、有害气体浓度降低，为现场作业人员营造一个安全、舒适的工作环境。在实际生产中，随着工作面的推进和生产进度的提升，最初设计的通风系统往往不能够满足实际生产的需求，主要表现为通风阻力过大、漏风现象严重、通风设备效率低、功耗大等问题，从而制约了实际生产的效率，降低了生产的安全性。因此，根据生产进度安排对通风系统进行优化，以保证生产效率和安全性。

1矿井通风系统优化及安全监测的重要价值

及时进行煤矿矿井通风系统优化，对安全生产有极强的促进作用。但是部分的煤矿矿井，内部环境复杂，通风系统的设计和规划规模也在逐步增加，针对复杂的通风系统进行人工管理必然不够现实，那么依托信息化技术实现智能化安全监管，对提升通风系统的运行科学性和稳定性有极强促进作用。从具体的功能层面上来看，以信息技术打造的通风系统与安全监控机制，其主要目的在于构建透明化、可视化的矿井通风系统运行模式。首先能够及时监测矿井内部的通风机全压值、工作区域的瓦斯含量、不同区域的风速、工作面温度、设备运行状态、封门开闭情况、煤矿燃烧征兆等，更可以及时监测矿井下的一氧化碳以及烟雾浓度，及时调整通风系统的通风量以及通风时间。这样可以大大提升瓦斯爆炸以及火灾的预防力度，更能够避免有毒害气体对矿井工作人员造成影响。

2通风系统智能化应用现状

智能化是未来矿井工作场所中的发展趋势。目前应用的机械化通风或监控设备在一定程度上还需要人工的参与。比如，对于某个节点，现有自动化机械装置只能简单采集有毒有害气体浓度及相关数据，并在超出安全标准时发出警报，使监控室的工作人员知情，之后的事只能由工作人员安排具体人员进入矿井进行补救或控制通风装置加大通风量，而缺乏更多更灵活的控制方式。即便已经使用机械化监控装置的矿井仍然存在大量监控节点未接入整体系统的情况，导致无法将局部与整体结合起来，某处监控不达标时只能从这个点解决，而无法扩展到面，无法得知其他节点的情况，仍旧需要人工具体检验，增加了人力成本的同时，也增加了危险指数，理想中的自动化监控设备不仅可以大面积采集数据，还能自动分析并建立浓度或其他指标模型，从而灵活实施指令。因此，如果在矿井工作的通风系统种协同使用这种自动化装置，不仅可以减少人力浪费，还可以保证矿井工作中的稳定性和安全性，为井下作业人员提供更安全可靠的工作环境。

3通风系统的优化方案

3.1通风系统优化总则

针对通风系统当前存在的问题，对通风系统进行优化旨在达到改善作业环境，节省通风费用等目的。结合该矿井的通风网络实际情况，其对应的进风井、回风井属于相对固定的情况。因此，本次通风系统优化的主体主要为该矿井的西翼风巷和东翼风巷等。为保证最后通风系统的优化效果，在优化过程中需遵循如下原则：1）优化后的通风系统与现阶段矿井的采煤方法、掘进工艺等相匹配，且可在长时间内保证矿井的安全、稳定运行；2）所选用的优化方案兼顾经济性和高效性；3）在保证最终优化效果的同时，应尽可能的利用矿井当前的设备、井巷等生产系统，减少改造工作量，保证矿山资源可以最大化利用；4）通风系统的优化改造必须符合煤矿的发展规划。

3.2煤矿信息高速传输

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。

3.3通风数据可视化转型

由于井下作业内容较为复杂，为了进一步提升通风系统的管控科学性和合理性，需要以信息技术为依托落实井下环境的可视化转型，主要围绕着webGL来构建立体绘图影像，该项技术在导航定位、可视化仿真、数据视觉化、校园漫游、矿山巷道检测、石油开采等领域均有极强的应用价值；是一种专门为Web3D图形开发制定的绘图技术协议，可以在网页中浏览和展示立体模型和场景，并且可以结合场景中的实际情况进行渲染。例如通过场景渲染，看到井下不同区域的烟尘覆盖浓度，也可以看到随着通风系统运作井下不同毒害气体的流动方向。通过比较其他三维建模和绘图软件，WebGL实现矿井通风信息系统及数据可视化，具有极强的便捷性和可靠性。

4Ｇ与矿井通风系统的结合

在上述提到的整体通风系统智能化的情况下，结合矿井通讯作业时间较长且不能出现中断的特点，高速且稳定的通讯网络是必不可少的。这就要求５Ｇ技术能够与智能化通风网络相结合，作为各个子站点与中央控制系统之间高速且高效传播的有力手段。整个系统可以采取中央集成方式，即中央统一控制，下设各集成模块。将不同站点按形势或种类分成不同模块，可以做到将同一类型的模块模式化、规范化，即根据该类型的具体特点，在已有模型的基础上可以快速分辨出需要何种模块并提高细节上的适配度，最终加以实施，不需要再根据每个矿井的具体特点而重新设计，大大节省了前期开发成本和时间成本。不仅如此，集成模块的好处还在于当一个模块出现故障时，可以精准定位到具体部位，并对具体模块进行检修或替换，而不需要像传统整体系统中牵一发而动全身，逐一排查并最终找出出现故障的节点。

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

[1]胡瑞明.煤矿通风系统的改进方案探讨[J].能源与节能,2022(10):219-221.

[2]李健.浅谈煤矿井下通风系统的优化[J].当代化工研究,2022(20):84-86.

[3]杜晓科.煤矿巷道中智能化通风系统的应用研究[J].机械管理开发,2022,37(09):248-249+252.

[4]韩敏.煤矿通风系统的优化与应用[J].机械管理开发,2022,37(07):104-105+108.

[5]白波.煤矿井下通风系统通风阻力测定分析[J].山西化工,2022,42(04):58-59.