對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全與自動(dòng)化管理的研究*

景忠玉

(甘肅靖遠(yuǎn)煤電股份有限公司，甘肅靖遠(yuǎn) 730600)

0 引言

自進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，煤礦行業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位有了大幅度提升。煤礦開(kāi)采工作環(huán)境惡劣，危險(xiǎn)系數(shù)極高，安全事故頻發(fā)，員工的人身安全面臨著極大的威脅。這些安全事故之中有很大一部分都是由于礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理不當(dāng)而引起的。如何加強(qiáng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全與自動(dòng)化管理［1］成為煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)過(guò)程中需要高度關(guān)注的問(wèn)題。

1 礦井通風(fēng)安全管理問(wèn)題分析

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)管理的最終目標(biāo)就是為了能夠減輕礦井內(nèi)有害氣體對(duì)于井下工作人員的身體危害。但是，很多煤礦企業(yè)認(rèn)為井下安裝瓦斯監(jiān)測(cè)設(shè)備、井下局部通風(fēng)就能夠解決問(wèn)題，其實(shí)這僅僅是浮于表面的方法，無(wú)法從根本上對(duì)井下工作人員的人身安全作出有力的保障。在在煤礦開(kāi)采伊始，開(kāi)采較淺的地層就能夠獲得大量的煤礦資源，開(kāi)采技術(shù)比較簡(jiǎn)單。隨著時(shí)代的發(fā)展，開(kāi)采的深度也越來(lái)越深，目前大都是千米以上的深度開(kāi)采，地質(zhì)條件極為復(fù)雜，按照要求，標(biāo)準(zhǔn)化的礦井需要有兩個(gè)或以上的安全出口，必須設(shè)置回風(fēng)通道和進(jìn)風(fēng)通道［2］。這就給煤礦企業(yè)的技術(shù)水平提出了更多的要求，通風(fēng)系統(tǒng)管理方面難度大大增加，存在著很多的不穩(wěn)定因素。我國(guó)很多的煤礦企業(yè)在客觀條件和主觀條件的雙重制約下，從技術(shù)設(shè)備配套，尤其是通風(fēng)系統(tǒng)方面沒(méi)有相應(yīng)的更新，同國(guó)外煤礦企業(yè)相比存在著不小的差距。不僅如此，相當(dāng)多的煤礦企業(yè)沒(méi)有對(duì)員工進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)培訓(xùn)和知識(shí)講解，尤其是從事通風(fēng)系統(tǒng)管理工作的人員數(shù)量比較少，專業(yè)水平較低，遇到技術(shù)含量高的工作無(wú)法勝任，導(dǎo)致不能及時(shí)解決通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題，很容易引發(fā)安全事故。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全管理的原則

2.1 層次關(guān)系［3］

要求通風(fēng)系統(tǒng)各層級(jí)管理機(jī)構(gòu)要有明確的責(zé)任分工，也就是說(shuō)每位員工對(duì)自己的職責(zé)、權(quán)限要有清楚的認(rèn)識(shí)，對(duì)誰(shuí)負(fù)責(zé)，對(duì)誰(shuí)上報(bào)，和哪個(gè)部門(mén)合作等等，遵從層次關(guān)系是通風(fēng)系統(tǒng)安全管理的基本前提。

2.2 集中指揮

一位員工接受一個(gè)部門(mén)的調(diào)配或指揮，假如需要接受多個(gè)部門(mén)的指令，那么需要各部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)提前溝通好，這樣才不會(huì)使員工在接受命令時(shí)感覺(jué)混亂。如果遇到緊急情況發(fā)生，領(lǐng)導(dǎo)在下達(dá)指令時(shí)沒(méi)有來(lái)得及和其他部門(mén)溝通，事情過(guò)后必須要對(duì)其他部門(mén)解釋清楚，達(dá)成最終的意見(jiàn)，盡量避免讓員工無(wú)所適從，多頭指揮的現(xiàn)象。

2.3 責(zé)權(quán)一致的原則

員工承擔(dān)責(zé)任的同時(shí)要具有相應(yīng)的權(quán)力，如果企業(yè)只讓員工承擔(dān)責(zé)任，而沒(méi)有下放一定的權(quán)力，那么很難調(diào)動(dòng)員工的生產(chǎn)積極性和工作熱情，有責(zé)無(wú)權(quán)使得責(zé)任制度等同于無(wú)，而有權(quán)無(wú)責(zé)又會(huì)助長(zhǎng)官僚主義作風(fēng)。

2.4 遵循分工合作原則

通風(fēng)系統(tǒng)管理工作中的各項(xiàng)任務(wù)以及各項(xiàng)目標(biāo)要分配給相應(yīng)的各級(jí)部門(mén)和員工。分工明確能夠使員工集中精力專注于所分配的工作，有利于對(duì)于工作的熟悉和熟練，合作也是同分工相互聯(lián)系的，兩者相輔相成才能更好的提高工作效率。

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化管理

礦井通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化管理的目的就是相應(yīng)借助于信息自動(dòng)化等現(xiàn)代化手段時(shí)刻監(jiān)測(cè)和了解通風(fēng)系統(tǒng)狀況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)提出應(yīng)對(duì)措施，盡量提高井下作業(yè)環(huán)境的安全系數(shù)。自動(dòng)化管理對(duì)象包括:自動(dòng)檢測(cè)井下作業(yè)環(huán)境有害氣體含量;通風(fēng)情況自動(dòng)監(jiān)測(cè)［4］;依據(jù)設(shè)定的最佳條件自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量。實(shí)際工作情況如圖1。

圖1 自動(dòng)化管理系統(tǒng)工作原理圖

控制中心依據(jù)工作地點(diǎn)和工作量下達(dá)指令，掘進(jìn)工作面風(fēng)扇開(kāi)啟，同時(shí)回采工作面打開(kāi)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，開(kāi)始送風(fēng)。不作業(yè)的工作面就會(huì)關(guān)閉通風(fēng)設(shè)備停止送風(fēng)。對(duì)于巷道中的一氧化碳等有害氣體濃度、風(fēng)扇的電流、電壓等相關(guān)工作情況都會(huì)通過(guò)傳感器反饋給控制中心。計(jì)算機(jī)對(duì)接收的反饋信號(hào)進(jìn)行分析，如果結(jié)果出現(xiàn)異常，就會(huì)及時(shí)作出處理。在礦山通風(fēng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)中，遙控過(guò)程會(huì)傳達(dá)多個(gè)指令信號(hào)，其傳輸方式通常采用頻分制。頻分制的電路相對(duì)簡(jiǎn)單，很少有故障發(fā)生，但是交叉干擾現(xiàn)象嚴(yán)重。如圖2。

圖2 頻分制信號(hào)傳遞圖

當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)控制時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令信號(hào)，開(kāi)關(guān)K閉合，頻率發(fā)射器發(fā)出的頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸裝置傳達(dá)至信號(hào)接收器，收到頻率信號(hào)，繼電器J接通，其控制的各項(xiàng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作。在礦山通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)化管理過(guò)程中，需要時(shí)刻監(jiān)測(cè)巷道中風(fēng)量變化情況、風(fēng)壓以及有害氣體濃度等指標(biāo)，為了方便監(jiān)測(cè)，這些指標(biāo)信號(hào)需要轉(zhuǎn)換成某種電量之后再進(jìn)行傳輸。

3.1 風(fēng)量的遙測(cè)

在固定的斷面中安裝好檢測(cè)風(fēng)壓的元器件，然后將檢測(cè)到的信號(hào)數(shù)值［5］轉(zhuǎn)化成電流輸出。目前遙測(cè)風(fēng)壓的主要元器件有:①動(dòng)輪式風(fēng)壓檢測(cè)儀，工作原理是風(fēng)流推動(dòng)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)將風(fēng)壓顯示出來(lái);②熱效式風(fēng)壓檢測(cè)儀，工作原理是利用熱電效應(yīng)對(duì)風(fēng)壓進(jìn)行檢查;③超聲風(fēng)壓檢測(cè)儀，工作原理是風(fēng)流進(jìn)入到探測(cè)區(qū)域，在渦流桿的作用下，超聲頻率產(chǎn)生在超聲通道上。風(fēng)壓不同，觸發(fā)器輸出的信號(hào)不同，可實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)壓的遙測(cè)。

3.2 有害氣體濃度的遙測(cè)

礦山井下作業(yè)時(shí)可采用紅外線吸收、光譜分析或者是定電位電解法實(shí)現(xiàn)對(duì)諸如一氧化碳、硫化氫等有害氣體濃度的遙測(cè)。如一氧化碳濃度檢測(cè)儀。一氧化碳在電解池中氧化還原反應(yīng)，工作極和補(bǔ)償極之間產(chǎn)生電流，電流由一氧化碳濃度決定。

3.3 風(fēng)量調(diào)節(jié)執(zhí)行元件

在自動(dòng)化管理系統(tǒng)中，可以采用一種改變開(kāi)啟角度的風(fēng)門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)，風(fēng)門(mén)角度的開(kāi)啟大小依據(jù)反饋回來(lái)的風(fēng)量信號(hào)通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)。頻率發(fā)送器將風(fēng)門(mén)的信號(hào)傳輸?shù)降孛婵刂浦行?，控制中心根?jù)工作實(shí)際情況對(duì)風(fēng)門(mén)發(fā)出指令。

4 結(jié)語(yǔ)

煤礦企業(yè)在開(kāi)采和生產(chǎn)過(guò)程中，必須結(jié)合自身的實(shí)際情況，盡量完善礦井安全通風(fēng)系統(tǒng)，加強(qiáng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)化管理的應(yīng)用，有效減少煤礦安全事故的發(fā)生，給煤礦行業(yè)工作人員提供有力的安全保障。

［1］ 李 袁.礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖形管理平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)［D］.淮南:安徽理工大學(xué)，2009:10-12.

［2］ 陳開(kāi)巖，王 超.礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性變權(quán)綜合評(píng)價(jià)的研究［J］.采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2007，24(1):37-41.

［3］ 賈進(jìn)章.礦井通風(fēng)系統(tǒng)抗災(zāi)變能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［J］.自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2007，16(6):195-198.

［4］ 王李管，王 喆，黃俊歆，等.礦井通風(fēng)系統(tǒng)三維可視化及網(wǎng)絡(luò)解算優(yōu)化［J］.科技導(dǎo)報(bào)，2012，30(14):20-24.

［5］ 郭光禮，李成智.礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全檢查技術(shù)與管理措施［J］.黑龍江科技信息，2013(25):164-164.