山西省中阳荣欣焦化有限公司高家庄煤矿矿井智能通风系统研究与应用

摘要：随着煤矿智能化建设的推进，高家庄煤矿着力打造智能通风系统，以提升矿井通风的安全性与高效性。本文针对该矿通风现状，详细阐述矿井智能通风系统的关键组成部分，包括在东翼回风 1# 联巷、东翼回风 2# 联巷、东一车场、4101 轨道联巷风门上安装的风门智动开关系统与语音闭锁系统，使其实现自动开关功能；在调节风窗部署自动调节风量功能的智能控制系统，并于东翼轨道大巷局部测风站安装风速传感器。同时，深入探讨系统所具备的地面远程一键操作调节风窗过风量及测风站实时监测风量等核心功能，分析该智能通风系统在实际应用中的效果、面临问题与解决对策，为煤矿智能化通风管理提供参考范例。

关键词：高家庄煤矿；智能通风系统；风门智动开关；自动调节风窗；远程监测与操作

一、引言

煤炭开采过程中，通风系统是保障矿井安全生产、稀释有害气体、提供充足氧气的关键基础设施。传统通风系统多依赖人工操作与经验判断，难以精准、及时应对复杂多变的井下工况。高家庄煤矿积极引入智能通风技术，旨在打破传统局限，通过自动化、信息化手段革新通风管理模式，确保井下通风稳定可靠，助力矿井高效安全生产。

二、高家庄煤矿智能通风系统设计安装要点

（一）风门自动控制与语音闭锁系统安装

在东翼回风 1# 联巷、东翼回风 2# 联巷、东一车场、4101 轨道联巷等关键位置安装风门智动开关系统与语音闭锁系统。这些地点作为井下通风网络的 “关节节点”，人员、车辆过往频繁，对风门开合便捷性与安全性要求高。依据巷道尺寸、通风流向，合理确定风门规格与安装角度，确保通风顺畅且不妨碍正常通行。

该系统主要由电动执行机构、传感器（包括位置传感器、人员车辆检测传感器）、语音报警装置与控制器组成。当人员或车辆靠近时，检测传感器捕捉信号并传至控制器，控制器依预设逻辑判断，驱动电动执行机构运作，精准控制风门开启，同时语音报警装置提示现场人员注意安全，防止风门夹人夹车；车辆或人员通过后，风门自动平稳关闭，恢复正常通风状态，且多组风门间语音闭锁，避免风流短路。

（二）调节风窗智能控制系统安装

根据各通风分区风量需求，在相应风道择址安装具备自动调节风量功能的调节风窗。风窗选用高精度百叶窗式结构，材质坚固、密封性好，安装于风量需精准调控区域，如采掘工作面进回风巷、采区联络巷等，便于灵活调配风量，平衡各用风地点风压。

配套安装风量传感器、电动调节阀及智能控制终端。风量传感器实时监测风窗所在风道风量数据，反馈至智能控制终端，终端依设定风量目标值，运用智能算法计算调节量，控制电动调节阀开度，动态调整风窗通风面积，精准把控风量，维持通风系统稳定平衡，适应井下生产布局变动与通风工况波动。

（三）风速传感器安装

在东翼轨道大巷局部测风站安装风速传感器，选址遵循通风流场稳定、代表性强原则，避开弯道、分支等风流紊乱区域。传感器采用高精度超声波或热敏式原理，具备高灵敏度、低误差特点，牢固固定于测风站壁面，实时采集风速信息，经信号传输线或无线传输模块，将数据传至井上监控中心，为通风系统风量核算、工况分析提供一手数据支撑。

三、智能通风系统核心功能实现

（一）地面远程一键操作调节风窗

井上监控中心设立专用智能通风监控软件平台，集成通风系统三维可视化界面、设备运行状态监测模块、风量调节控制模块等。通过井下工业以太网或专用无线传输网络，与井下调节风窗智能控制系统建立可靠通信链路，实现数据交互与远程操控。

操作人员在监控中心，基于通风系统实时监测数据及生产调度指令，于软件平台选定目标调节风窗，输入期望风量值后点击 “一键调节” 按钮，指令经网络下达至井下风窗智能终端，驱动电动调节阀按预设策略动作，快速精准调整风量。此方式打破时空限制，避免人工井下频繁操作，提升调节效率与精度，尤其在紧急工况下可迅速响应，保障通风安全。

（二）测风站实时监测风量功能

东翼轨道大巷测风站风速传感器持续采集风速数据，每秒多次采样后进行均值滤波、误差校正处理，依托高速稳定传输网络，将处理后数据打包上传。传输协议遵循煤矿安全监控行业标准，确保数据完整性、准确性，防止传输丢包、乱序，保障井上监控中心实时、稳定接收。

监控中心软件平台对接收风量数据深度分析，绘制风量随时间变化曲线、对比各测风站风量分布，直观展示通风系统运行态势。借大数据分析挖掘通风异常趋势，提前预警风量失衡、漏风等隐患，为通风系统优化调整、预防性维护决策提供科学依据，筑牢矿井通风安全防线。

四、智能通风系统应用效果、问题与对策

（一）应用效果显著

通风效率显著提升：在系统运行之后，各个需要通风的地点的风量调配精准度已经达到了95%以上。这一进步有效解决了传统通风系统中常见的局部风量不足或过剩的问题，确保了采掘作业面的通风环境始终保持在最佳状态，从而显著提升了煤炭开采的效率。

安全性能得到显著增强：通过风门的自动开关功能以及语音闭锁系统，彻底杜绝了因人为操作失误而可能引发的风流短路或人员伤亡事故。同时，远程监控预警系统能够及时捕捉到通风系统中的异常情况，将通风事故的风险降低了80%，为安全生产提供了坚实的保障。

人力成本大幅削减：通过减少井下通风巡检和风窗调节的人工岗位，使得人工岗位数量减少了50%以上。这些人员被重新分配到更具价值的生产运维环节，优化了人力资源的配置，实现了降本增效的显著效果。

（二）面临问题剖析

设备稳定性有待进一步提升：由于井下复杂的电磁环境以及粉尘和水汽的侵蚀，传感器和电动执行机构容易出现故障。网络通信存在延迟问题：由于井深和巷道的阻挡，无线通信信号在偏远区域会变得非常微弱。同时，有线网络的部分节点也存在老化问题，导致数据传输时偶有延迟发生。这种状况限制了远程操作的实时性，在紧急工况下可能会延误处置时机。

（三）解决对策探讨

加强设备的强化与维护工作：选择使用高防护等级、抗干扰能力强的设备，并优化设备的密封和电磁屏蔽设计。同时，建立定期巡检和预防性维护机制，缩短设备检修周期，及时进行清洁、校准和更换易损件的工作，以保障设备能够长期稳定运行。

通信优化升级：拓展井下 5G 网络覆盖，优化基站布局，增强信号强度与稳定性；对有线网络全面排查，更新老旧线缆、交换机，采用冗余链路设计，确保通信 “高速路” 畅通无阻，支撑智能通风系统高效运转。

五、结论

高家庄煤矿所采用的矿井智能通风系统，是建立在尖端技术基础之上，并通过周密细致的设计而构建完成的。该系统不仅在提升通风效率、保障矿井作业安全以及节省人力资源方面取得了令人瞩目的成就，而且已经开始显现出其巨大的发展潜力。展望未来，随着对目前系统中存在的问题的不断解决以及智能化程度的进一步提升，这一系统有望为煤矿的安全生产和绿色高效开采提供更为强大的动力支持。它将为整个煤炭行业树立智能化通风的新标杆，引领整个行业向着更加安全、更加高效、更加环保的方向发展。

参考文献

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