煤矿通风与自动化安全控制技术应用探讨

摘 要 本文简要介绍了煤矿通风的作用，阐述了煤矿通风自动化安全控制技术在生产实际中的应用。

【关键词】煤矿通风 自动化 安全控制技术 应用

煤矿生产的安全问题是生产管理的重中之重，煤矿通风系统是保证生产是否安全的重要保障。由于该系统是由多种系统组合而成，加之井下环境的特殊性，容易出现潜在危险多、管理不到位等问题。因此，只有科学地应用自动化控制技术，实现对煤矿通风安全的全面控制，才能比较彻底地解决好煤矿井下通风的问题。认真研究煤矿通风安全技术的原理和效果，加强煤矿通风安全自动化控制技术的应用，对于有效防止有害气体对煤炭生产造成的危害，对于保证现场作业的安全，对于提高煤矿的生产效率，具有积极的促进意义。

在煤炭生产中，煤矿通风具有三大作用：

（1）清除有害气体。在深达几十米、几百米的地下，除了岩石与煤层等固体物质之外，还有地下水、各种气体等物质。其中，一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等有毒有害气体，均会给人身安全带来伤害。煤矿通风的根本性作用就是及时清除地层中溢出的有害气体，降低危害指数，创造安全的生产环境。

（2）预防生产事故。煤矿通风通过排出有害气体，输入新鲜空气，可以实现井下空气流通，有效预防生产人员缺氧窒息、粉尘堆积、瓦斯气爆炸等生产事故的发生，从而保证了生产人员的健康状态，提高了煤炭生产的安全性。

（3）指导煤炭生产。煤矿通风是通过通风系统得以实现的，通风系统的设置与性能，直接影响着生产部门对煤炭生产场地的选择和掘进，在设置与性能比较良好的地方，可以促进煤炭生产进度，在有害气体经常溢出或浓度较大的地方，可以提前根据通风情况制定适宜的生产作业方案。

1 PLC自动化控制技术

PLC是Programmable Logic Controller英文缩写，即：可编程逻辑控制器。PLC是一种应用于工业生产的数字化机电自动操作设备。其工作原理如下：在存储器中编辑好控制程序，根据逻辑运算、顺序运算等数学原理，发出计数计时、算术运算等指令，通过输入输出等传导系统，在执行系统末端实现对机械生产设备的控制。

PLC自动控制技术依据“集中控制，分散检测”的工作原则，在煤矿的各个工作面上，设置若干监测点，监测所在区域的风压、风量、温度、粉尘及瓦斯等变化情况，即时将监测数据传回控制系统，供主机操作人员分析、推断，然后将操作人员下达的指令传输到通风机等机械系统，利用变频装置实现对通风的控制，自动改善煤矿的通风状况，从而有效避免有毒有害物质对生产人员的伤害。

PLC自动控制技术，主要通过传感系统、中央控制系统、执行系统的共同作用得以实现。

1.1 传感系统

传感系统相当于PLC的神经系统，其主要功能是测量各种监测对象和传递数据信号。在测量与监测方面，有测量风压的差压变送器，检测风速的风速仪，检测矿井瓦斯浓度的光谱仪，测量温度的红外监测仪、热敏仪等仪器仪表；在传递数据方面，通过载频器发送接收频率，通过专用线或动力线来传递信号。现行的传输制式有两种，一种是时分制，一种是频分制。时分制是根据信号时序的不同来依次发送与接收各路信号；频分制是根据信号频率的不同来发送与接收各路信号，具有电路简单、传输容量大、故障率低等优点，最为常用。

1.2 中央控制系统

中央控制系统，简称CPU，相当于PLC的大脑，其主要功能是汇总并分析由传感系统传输回来的各种信号与信息，按照对生产影响的轻重缓急不同情况，下达动态调整指令，同时向主机操作人员显示工作状况，另外在紧急时候，可以第一时间下达报警指令。

能否有效实现控制，关键是中央控制系统的运算能力，CPU接口多、运算速度快、扩展能力强、自动化程度高的，其控制速度与精准性就强。

1.3 执行系统

执行系统相当于PLC的肌肉与骨骼，其主要作用是接受指令控制通风。完成这一功能，有两种途径，一是改变风门或百叶窗的角度，二是通过变频装置。前者的运行机理是调整风门或百叶窗开合角度，这种操作方式需要主机操作人员综合分析相关数据后，手动下达指令；后者可以实现PLC完全自动控制，需要精细化检测工作面瓦斯浓度、空气温度等信号数据，需要更为高级的中央控制系统软件。目前，我国依旧使用的是第一种执行途径。由此可知，PLC自动控制技术自我研发自我完善，以及相关的仪器设备的升级换代，是未来的发展方向。

2 PLC自动化控制技术的应用

在矿井通风工作领域引入PLC自动化控制技术，可以大幅提高通风系统的可靠性，可以大幅提升矿井通风的管理水平，可以有效节约人力资源成本。

在矿井通风领域，PLC自动化控制技术有以下应用：

2.1 实现数据的实时监测

需要监测的数据主要有：监测所在区域的风压、风量、温度、粉尘及瓦斯等变化情况；监测风机、仪器仪表等设备的运作情况。监测的途径：分布于各个区域的传感器、监控器、控制器。通过这些设备，可以为技术人员提供完整的实时监测。

2.2 发现并排除异常状况

当工作面发生异常状况的时候，PLC自动控制系统可以立即发出指令，自动开启备用通风系统，加强有害气体的排放，同时切断工作台面电源，防止发生闪爆等恶性事故，另外，向相关单位和人员发出警报，提醒技术人员开展救援与排查工作。

2.3 记录并查询数据报表

PLC自动控制系统具有强大的存储功能，在记录、存储各个监测数据的同时，可以对监测数据和操作执行情况进行自动备份。技术人员可以据此查询各种数据，并根据数据总结、分析出PLC的工作情况，还原煤矿生产的即时状况。

3 结论

在煤矿通风中，PLC自动控制技术与常规继电器控制技术相比较，具有可靠性高、维护便捷、发生故障少、节约人力成本等优点。在实际工作应用中，我国的PLC自动控制技术与发达国家的相比，仍然存在计算机软硬件技术相对落后的情况，我们更应该积极引入PLC自动控制技术，在应用过程中提高和完善PLC自动控制技术，以促进我国矿井通风事业的全面发展。

参考文献

[1]高毅.煤矿通风系统中的安全问题分析[J].企业技术开发，2014（10）.

[2]马德鸿.自动化控制技术在煤矿通风领域的应用[J].科学与财富，2011（05）.

作者单位

陕西彬长小庄业有限公司 陕西省咸阳市 713500