災害突然發(fā)生時，使救災指揮人員能保持清醒頭腦，科學地分析火災期間風流演變情況和充分利用過去專家的救災經(jīng)驗，做出正確的決策，避免救災的失誤，國內(nèi)外都曾開展過礦井火災救災專家系統(tǒng)的研究工作。撫順分院和撫順礦務局首先合作開展了此項研究，填補了我國該項技術(shù)的空白，屬國內(nèi)首創(chuàng)，獲能源部科技進步三等獎。

研制和建立救災專家系統(tǒng)的目的有2個：一是把各方面專家的救災成功經(jīng)驗經(jīng)歸納整理，按火災的不同性質(zhì)、部位和處理方法，分別存儲到微機系統(tǒng)中，當?shù)V井發(fā)生火災時可以迅速參考這些經(jīng)驗，提供有針對性的決策意見；二是應用微機對礦井火災時期的風流狀態(tài)進行計算，對各種控制措施和救災方案進行分析，為救災指揮人員選擇救災方案提供科學依據(jù)。

一個完備的救災指揮系統(tǒng)最基本的結(jié)構(gòu)應由知識庫、推理機、數(shù)據(jù)庫、人機接口以及解釋程序等幾部分組成。其主要有以下6個方面的功能：

（1） 系統(tǒng)可以計算正常生產(chǎn)狀態(tài)下的采區(qū)內(nèi)部風量分配和瓦斯?jié)舛确植?。這些計算的結(jié)果可用作火災時期各種計算的基礎。

（2） 系統(tǒng)根據(jù)火情報告，即可計算出火源點回風側(cè)的風溫和在火災狀態(tài)下采區(qū)內(nèi)部的風量和瓦斯動態(tài)變化的。

（3） 系統(tǒng)根據(jù)火災在采區(qū)的部位，可以有針對性地提示出已存儲在微機中的專家救災經(jīng)驗，在屏幕上顯示出救災應變要點，供現(xiàn)場救災指揮人員參考使用。

（4） 在高分辨率的大屏幕上及時地顯示出通風系統(tǒng)圖、通風和消防設施的布置、風量分配和瓦斯?jié)舛鹊姆植?、火災煙流蔓延區(qū)域及其變化，以及避災路線和封閉火區(qū)引起的風流狀態(tài)的變化等?？梢允宫F(xiàn)場指揮人員對火災狀態(tài)有一個直觀的和全面的了解，有利于快速作出正確決策。

（5） 對于采取間接滅火需要封閉火區(qū)時，系統(tǒng)具有允許操作人員采用圖上作業(yè)方式的功能，提出多個可供選擇的封閉方案，并可對每個方案能否引起瓦斯爆炸作出判斷，計算出允許救災人員安全作業(yè)的撤退的時間，以便經(jīng)分析和比較，從中選出最佳方案。

（6） 系統(tǒng)可以協(xié)助救災指揮人員選擇災區(qū)和鄰近威脅區(qū)作業(yè)人員脫離火災的安全避災路線，并把選擇到的路線以圖形顯示和打印風道號的方式提示給救災指揮人員。

火災救災專家系統(tǒng)的建立，將使救災工作由過去的經(jīng)驗型向科學化轉(zhuǎn)變，使事故處理獲得最佳效果。

2．1．8 礦井通風系統(tǒng)實時閉環(huán)監(jiān)測、分析與決策控制系統(tǒng)

通常，礦井通風系統(tǒng)從監(jiān)測、分析到?jīng)Q策以及控制，這些環(huán)節(jié)都是相互脫節(jié)的。如監(jiān)測系統(tǒng)對通風系統(tǒng)進行監(jiān)測，然后技術(shù)人員再對通風系統(tǒng)的相關數(shù)據(jù)進行分析（必要時還要進行人工測定）和評價，找出不合理的因素，提出改造方案，最后再對通風系統(tǒng)進行調(diào)整和改造。這種從監(jiān)測、分析到?jīng)Q策控制的開環(huán)過程，需要花費較長的時間，待作出通風系統(tǒng)調(diào)整或改造的決策后，可能原有的通風系統(tǒng)已經(jīng)改變。監(jiān)測系統(tǒng)所得到的資源不能得到及時的利用，這也是一種極大的浪費。

礦井通風系統(tǒng)實時閉環(huán)監(jiān)測、分析與決策控制系統(tǒng)正是出于此目的而研究的。它是將監(jiān)測系統(tǒng)所得到的數(shù)據(jù)通過接口提供給通風系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性評價軟件模塊，軟件對通風系統(tǒng)進行分析評價，并作出調(diào)整決策，決策指令再通過接口返回監(jiān)測系統(tǒng)，對井下通風設計進行遠程控制，實現(xiàn)從監(jiān)測到分析再到?jīng)Q策乃至控制的閉環(huán)運行。

目前該項目正處于攻關階段，屬國家“十五”科技攻關項目。

2．2 礦井通風裝備研究

2．2．1 可調(diào)前導葉的局部通風機

我國煤礦掘進用的局部通風機大都是JBT系統(tǒng)通風機，是20世紀50年代仿蘇的老產(chǎn)品，效率偏低，其最高效率僅70%，實際應用時，大都低于50%，耗能很大，屬淘汰產(chǎn)品。為此，撫順分院根據(jù)高瓦斯長距離掘進工作面通風的要求，研制了KJZ-55型可調(diào)前導葉子午加速局部通風機。

KJZ-55型可調(diào)前導葉子午加速局部通風機的結(jié)構(gòu)簡單，部件少，由集流器、入口消聲段、前導流器、葉輪、后導流器和擴散器6部分組成。子午加速風機的特點是葉輪子午流道截面沿著流動方向逐漸減小，使氣流的子午速度逐漸增加，相應地減小了靜壓梯度，從而可以避免氣流過早地分離。同時，子午速度的增加可使氣流進、出口相對速度比值增大，減少二次流和端壁損失。因此具有全壓系數(shù)高、風量系數(shù)高、效率高和可調(diào)性好等優(yōu)點。

該風機額定風量為500 m³/min，額定風壓為4500Pa，全壓效率≥85%，噪聲 ≤85dB（A），工況調(diào)節(jié)可通過調(diào)整前導葉和雙速電機實現(xiàn)。

2．2．2 礦井風速、風量自動測量儀

撫順分院于“九五”期間研制了FC15-1型礦用風速自動測量儀和XDC防爆型巷道斷面激光測量儀，二者既可聯(lián)合工作又可單獨使用，完成巷道斷面積的測量和風速測量，并自動計算出巷道風量。FC15-1型礦用風速自動測量儀采用精密微壓差變送器作為壓力傳感元件，通過皮托管測定風流的速壓計算出風速。該儀器采用先進的單片機技術(shù)、I ²總線技術(shù)等，能實現(xiàn)測量、計算、存儲、通訊等功能，風速測量范圍：0.4~15m/s，測量誤差：2%，連續(xù)工作時間：8h。XDC防爆型巷道斷面激光測量儀采用半導體激光器為光源，波長0.62~0.67nm，它具有體積小、功耗低、發(fā)散角小、直觀可見的優(yōu)點。在光路中采用旋轉(zhuǎn)式反光鏡，將可見光束掃描到巷道斷面上，實現(xiàn)被測定斷面漫反射信號的自動采取。測長范圍0.2~30m，面積測量范圍為6~30 m²，面積測量精度為：±0.25+0.05S(S為待測面積)。

該套儀器為煤礦通風提供了較先進的風速、風量測量儀器，對提高礦井通風測量自動化程度具有重要意義，達到國內(nèi)先進水平，填補了國內(nèi)空白。

2．2．3 礦井遠程控制自動風門

風門是井下控制風流的主要通風建筑物，在井下大量使用。目前正在使用的風門絕大部分為手動風門，為防止風流短路，常常采用一根鋼絲繩將兩道門連接起來，實現(xiàn)風門的閉鎖，即打開了一道風門，另一道風門閉鎖不能再開啟，只有當?shù)谝坏里L門關閉后，才能打開下一道風門。隨著自動化程度的提高，特別是為適應礦井通風智能化、遠程自控化，風門的結(jié)構(gòu)已經(jīng)在向自動風門發(fā)展，以達到自動開啟與自動關閉的目的。常用的自動風門有撞桿式、水壓式和電動式等多種形式。

為了救災的需要，實行遠距離控制風流，急需研制遠程遙控風門，即在地面或遠離災區(qū)的安全地帶遠程遙控風門的開啟與關閉。為此，國家科技部將自動風門的研制列為“十五”科技攻關的重要內(nèi)容，撫順分院承擔了此項目的研制任務，重點對自動風門的可靠性、安全性以及遠程控制等方面進行攻關。為了確保風門開啟的可靠性，采用了氣缸驅(qū)動和自動撞車相結(jié)合的方式，確保在自動啟動失靈的情況下礦車能正常通過。車輛信號檢測采用了交通部門普遍采用的新技術(shù)——地感線圈，當金屬礦車從地感線圈上通過時，由于電磁感應產(chǎn)生了信號變化，并激發(fā)驅(qū)動電磁閥切換氣路打開風門。風門控制器將風門狀態(tài)的信號轉(zhuǎn)換成監(jiān)測系統(tǒng)標準的開關量信號，與檢測系統(tǒng)分站進行接口，既可以并入監(jiān)測系統(tǒng)使用，又可以單獨使用。

該自動風門的研制，為礦井通風系統(tǒng)調(diào)控自動化提供了基礎的控制手段，對煤礦安全自動化、智能化具有深遠的意義。

3 礦井通風工作今后的展望

隨著礦井生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，礦井的通風技術(shù)和裝備也將相應的發(fā)展。在通風裝備方面，將向大型化、高效率和自動化方面發(fā)展。一些新型、高效、大功率的通風機將逐漸替代老舊產(chǎn)品；一些新型的、功能齊全的和智能化的通風參數(shù)測量儀表將應用于日常的通風檢測工作；環(huán)境監(jiān)測與監(jiān)控系統(tǒng)將大范圍廣泛地應用于礦井的各個通風環(huán)節(jié)。這些新技術(shù)和新產(chǎn)品的應用，將進一步提高礦井通風的可靠性和運營的經(jīng)濟性。

在通風理論方面，現(xiàn)代的空氣動力學、熱力學和傳質(zhì)理論將廣泛應用于井下風流非穩(wěn)態(tài)流動方面的研究，為研究深礦井的風流特性、災變時空氣動力學和風流的實時控制提供理論依據(jù)；采空區(qū)內(nèi)滲流理論的研究也將深入開展，為有效地控制采空區(qū)漏風，防止自然發(fā)火和提高瓦斯抽放效果提供依據(jù)；微機的科學化管理和自動化控制技術(shù)將進一步得到推廣應用。這些通風理論的突破及新技術(shù)、新工藝和新裝備的應用，必將徹底改善煤礦井下環(huán)境，使礦井通風更加安全可靠，更有效地保證礦井安全生產(chǎn)。