金屬礦山礦井智能通風(fēng)關(guān)鍵技術(shù)

曹 龍，楊 敏

（1.長春黃金設(shè)計(jì)院有限公司，吉林 長春 130000；2.豪頓加拿大公司 Howden Canada）

目前，我國正處于開采中的礦山礦井基地比較多，開發(fā)力度各個礦山礦井的實(shí)際情況各不相同，開采的體量也具有不同的優(yōu)勢。然而，當(dāng)前的整體開采技術(shù)水平和技術(shù)手段都還是傳統(tǒng)的方式方法，相對比較而言技術(shù)水平相對落后。建立礦山礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)是生產(chǎn)的首要安全問題，智能化的礦井通風(fēng)系統(tǒng)是至關(guān)重要的。

1 礦山礦井運(yùn)用傳統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)的弊端

1.1 安全問題

礦山礦井的開發(fā)環(huán)境是在開闊的山區(qū)，但是具體實(shí)踐的開采作業(yè)又是在幽暗狹窄的密閉空間當(dāng)中來進(jìn)行生產(chǎn)操作的，野外山區(qū)的礦山一般情況下道路復(fù)雜多變，路面狹窄并且彎道很多，屬于變化性很大的道路情況。礦井在實(shí)際開采過程中首先要在內(nèi)部進(jìn)行布道作業(yè)，礦井開采深度以及礦井下層的含水量，甚至內(nèi)部地表的細(xì)微振動都有可能導(dǎo)致礦井下面產(chǎn)生一連串的連鎖反應(yīng)，這些振動反映會直接影響通風(fēng)系統(tǒng)的管理。給復(fù)雜多變的井下工作帶來很多的工作難度。井下的空氣質(zhì)量是根據(jù)井下所處的環(huán)境，時刻處于動態(tài)變化中，例如開采機(jī)械在工作過程中會在狹窄封閉的有限的井下空間產(chǎn)生機(jī)械能和熱能，再加上有害氣體的相互作用，一方面是導(dǎo)致井下整體空氣質(zhì)量差，另一反面是過熱空氣環(huán)境和粉塵很容易引發(fā)空氣爆炸，因此，傳統(tǒng)的井下通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備和管理水平低，存在極大的安全隱患。

1.2 布局問題

就目前發(fā)展現(xiàn)在來說存在很大的生產(chǎn)布局不合理的問題，部門開采區(qū)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了原來的設(shè)計(jì)范圍，原有的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)以及無法滿足現(xiàn)有的開采條件，通風(fēng)效果弱，且井下相關(guān)通風(fēng)配套設(shè)備無法及時跟進(jìn)。同時，井下大量的采空區(qū)和已經(jīng)廢舊的巷道屬于有害的漏風(fēng)通道，這些大量有害的外部漏風(fēng)通道會在很大程度上削弱通風(fēng)系統(tǒng)有效風(fēng)量，嚴(yán)重威脅到作業(yè)面的正常通風(fēng)效果。所以，建立智能化的通風(fēng)系統(tǒng)是解決傳統(tǒng)布局不足的關(guān)鍵性改革。

1.3 高海拔礦區(qū)問題

我國目前有很多金屬礦山礦井位于云貴和其他高原地區(qū)，高原地區(qū)存在海拔高、晝夜溫差極大的氣候特征，隨著礦井內(nèi)部開采深度逐漸下降，中斷高差也逐漸加大，自然壓差就隨著增加了，采用機(jī)械通風(fēng)的礦井會受到很大的自然風(fēng)壓差的影響，隨著高原溫差和氣候的變化，風(fēng)向風(fēng)流的大小變化也很大，這樣對井下的通風(fēng)條件會造成嚴(yán)重的影響，只有提升運(yùn)用智能通風(fēng)系統(tǒng)才能有效的解決以上存在的問題。

2 金屬礦山礦井智能通風(fēng)關(guān)鍵技術(shù)解析

建立智能化礦山礦井通風(fēng)系統(tǒng)需要涉及到一些專業(yè)人員、專業(yè)的技術(shù)、專業(yè)的設(shè)備等條件，本身就是需要礦山礦井實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)技術(shù)理論相互結(jié)合的一項(xiàng)設(shè)計(jì)工作。信息智能化的礦井通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是完全高標(biāo)準(zhǔn)、高強(qiáng)度的智能化工程設(shè)計(jì)。

2.1 智能化通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件

我國目前80%的金屬礦山礦井都采用地下開采的形式進(jìn)行，金屬礦開采的企業(yè)絕大部門還是在采用傳統(tǒng)的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，無論是從生產(chǎn)安全，還是生產(chǎn)效率來說都已經(jīng)跟不上時代的發(fā)展步伐。

因此，做出對傳統(tǒng)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的升級改造是刻不容緩的工作要求。據(jù)從有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)了解的情況可以看出，目前金屬礦開采的不同企業(yè)根據(jù)其發(fā)展規(guī)模使用的智能化軟件各有不同。絕大部分金屬礦開采企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過程中，所使用的智能化通風(fēng)系統(tǒng)很難滿足采礦過程中的生產(chǎn)需求，這些智能軟件并沒有完全建立一個智能化運(yùn)轉(zhuǎn)的通風(fēng)系統(tǒng)，僅僅只是在某些單一方面起到微弱的作用。無法做到整個通風(fēng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、信息管理，也不能有效監(jiān)控礦井內(nèi)的空氣變化等問題。智能化通風(fēng)系統(tǒng)軟件的開發(fā)是有效提高礦山礦井生產(chǎn)的必要發(fā)展，信息智能化工程師需要加快開發(fā)通風(fēng)系統(tǒng)專用的智能化軟件的開發(fā)和功能提升，才能更好的推動金屬礦開采的工作效率。

2.2 智能化通風(fēng)軟件系統(tǒng)的構(gòu)筑物

科技社會發(fā)展日新月異，自動化的智能系統(tǒng)發(fā)展速度也在逐漸加快，礦山礦井通風(fēng)系統(tǒng)以現(xiàn)代的自動化系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)的機(jī)械化系統(tǒng)。對于通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展研發(fā)了很多新型的通風(fēng)設(shè)備和提高了通風(fēng)性能，新的通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)筑物設(shè)備起到穩(wěn)定檢測、安全報警、智能調(diào)節(jié)、節(jié)能省電、穩(wěn)定調(diào)節(jié)等重要功能。有效提高井下生產(chǎn)效率同時，又能起到安全作用。

2.3 智能化的控制單元

在礦山礦井的實(shí)際生產(chǎn)過程中構(gòu)建智能化的通風(fēng)系統(tǒng)，需要考慮一個核心因素就是該系統(tǒng)所涉及到的所有控制單元，能做到控制單元的優(yōu)化對于建立整個系統(tǒng)有著非常重要的設(shè)計(jì)前提，把一切和建立智能化通風(fēng)系統(tǒng)的有效數(shù)據(jù)歸編入檔，能夠科學(xué)性的為智能通風(fēng)設(shè)備，整個系統(tǒng)工程所涉及到的實(shí)際投入預(yù)算、運(yùn)營管理費(fèi)用的核算有著重要的參考意義。

對智能化通風(fēng)系統(tǒng)的預(yù)算工程是前期準(zhǔn)備的重要工作，涉及的工作量和實(shí)際參考數(shù)據(jù)要求很高。例如控制單元還需要以通風(fēng)經(jīng)濟(jì)斷面、魔阻、巷道風(fēng)量的模型計(jì)算，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)來做出優(yōu)化升級處理。并且，礦井通風(fēng)系統(tǒng)是一個相對復(fù)雜多變的動態(tài)系統(tǒng)，在規(guī)劃過程中務(wù)必要保留可以靈活調(diào)動的空間。因此，利用智能化計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制、分析提取數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)管理、實(shí)時監(jiān)控等優(yōu)勢，做到礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動化智能化的科學(xué)管理。

2.4 建立通風(fēng)智能化數(shù)據(jù)庫

智能化礦井通風(fēng)系統(tǒng)的建立對于提高企業(yè)生產(chǎn)效率，保障井下作業(yè)的人身安全都有著非常重要的實(shí)際作用。礦井下的作業(yè)是一個復(fù)雜多變的環(huán)境，智能化通風(fēng)系統(tǒng)的對礦井下的工作能起到實(shí)施監(jiān)控和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的作用，并且根據(jù)計(jì)算機(jī)把實(shí)際動態(tài)數(shù)據(jù)上傳到中央數(shù)據(jù)庫，管理人員能實(shí)時有效的工具上傳的數(shù)據(jù)對礦井下的生產(chǎn)問題進(jìn)行跟蹤管理，把智能化通風(fēng)系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，再作用到設(shè)備升級優(yōu)化和管理分配的工作中去，那么構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)平臺就能為我國礦山智能化通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展起到實(shí)質(zhì)性的推進(jìn)左右，也更加有利于智能化礦井通風(fēng)系統(tǒng)更加的完善。

3 智能化通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展未來

我國社會主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)處于全面發(fā)展階段，國家對金屬礦的需求高于以往任何發(fā)展階段，持續(xù)安全的開采金屬礦是促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障。由此可見，智能化礦山礦井通風(fēng)系統(tǒng)的建立和完善還有很大的提升空間。

3.1 智能化通風(fēng)系發(fā)展的空間巨大

科學(xué)發(fā)展是建立在以實(shí)際運(yùn)用的基礎(chǔ)之上的，理論指導(dǎo)指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐檢驗(yàn)理論，這是一個相輔相成的過程，我國相關(guān)國家政策對科技技術(shù)在各個領(lǐng)域的發(fā)展持積極鼓勵的態(tài)度，目前，我國礦山礦井智能化通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展雖然取了進(jìn)步，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在社會的需求，因此需要更多優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)工程師、工程管理技術(shù)人員多方面相互合作、相互促進(jìn)，通過大量提取和分析目前的智能化通風(fēng)系統(tǒng)所涉及的實(shí)際數(shù)據(jù)，來不斷地完善和提高我國礦山礦井智能化通風(fēng)系統(tǒng)的管理水平。目前我國生產(chǎn)制造部門也達(dá)到了很高的國際生產(chǎn)水平，很多高精尖的科技儀器和多功能控制技術(shù)相對成熟，相關(guān)科學(xué)技術(shù)人才也越來越多，因此，需要相關(guān)的科學(xué)技術(shù)人員在數(shù)據(jù)、設(shè)備、科技的基礎(chǔ)上做到優(yōu)化創(chuàng)興，研發(fā)出更多優(yōu)質(zhì)自動智能化的礦山礦井通風(fēng)系統(tǒng)。這項(xiàng)開發(fā)工作目前還有很大的市場可行性和發(fā)展空間。

3.2 智能化通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展明天

礦山礦井的通風(fēng)系統(tǒng)是一個相對變化很大的動態(tài)系統(tǒng)，礦井內(nèi)的實(shí)際風(fēng)動情況時刻處于動態(tài)過程中，智能化通風(fēng)系統(tǒng)的作用就是對其進(jìn)行密切的監(jiān)控，以及借助智能化通風(fēng)系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)備在計(jì)算機(jī)指令的作用下進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證礦井下生產(chǎn)過程安全順利的進(jìn)行。智能化通風(fēng)系統(tǒng)的操控人員都是專業(yè)的技術(shù)人員，懂得如何簡潔方便的操作儀器。智能化的通風(fēng)設(shè)備是成套系統(tǒng)，操作簡便、效率很高。比起傳統(tǒng)的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，很大程度的提高了礦山企業(yè)的生產(chǎn)效益和生產(chǎn)安全。數(shù)據(jù)的采集和統(tǒng)計(jì)對礦山礦井的生產(chǎn)也有著直接的指導(dǎo)作用。隨著我國科技在各個領(lǐng)域的飛速發(fā)展，智能化通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展技術(shù)也在日趨進(jìn)步和完善。

3.3 智能化通風(fēng)系統(tǒng)的國際發(fā)展趨勢

我國的金屬礦開采發(fā)展已經(jīng)有一定的歷史，金屬礦分布在我國很多地方，氣候、地勢、海拔均有不同的分布情況，在金屬礦開采方面我國技術(shù)部門和企業(yè)有很大的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢，現(xiàn)在大力借助科學(xué)技術(shù)來指導(dǎo)礦山礦井的安全生產(chǎn)，在發(fā)展智能化通風(fēng)系統(tǒng)的建立和完善過程中，一定會有越來越先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備被制造出來。既能滿足國內(nèi)的礦山礦井的生產(chǎn)需求，也能強(qiáng)有力的占領(lǐng)其他國家的市場需求。在國際上的今天“中國制造”已經(jīng)是一張響亮的中國技術(shù)名片了。

4 結(jié)語

我國礦山礦井的智能化通風(fēng)系統(tǒng)的完善和建立市場空間需求量極大，關(guān)鍵還是在科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展上。實(shí)際上，各個礦山礦井又有其獨(dú)特的地理和環(huán)境差異，加上礦井下又呈現(xiàn)出一個動態(tài)多變的過程，這是一項(xiàng)考驗(yàn)技術(shù)、考驗(yàn)管理的綜合性通風(fēng)系統(tǒng)的建立。需要各個環(huán)節(jié)和因素大力的配合和相互促進(jìn)。關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)的提升是發(fā)展礦山礦井智能化通風(fēng)系統(tǒng)的重要前提。結(jié)合實(shí)踐，結(jié)合理論，積極提升我國礦山礦井智能化通風(fēng)系統(tǒng)的建立就是對社會主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出的積極貢獻(xiàn)。