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

研制和建立救災(zāi)專家系統(tǒng)的目的有2個(gè)：一是把各方面專家的救災(zāi)成功經(jīng)驗(yàn)經(jīng)歸納整理，按火災(zāi)的不同性質(zhì)、部位和處理方法，分別存儲(chǔ)到微機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)V井發(fā)生火災(zāi)時(shí)可以迅速參考這些經(jīng)驗(yàn)，提供有針對(duì)性的決策意見；二是應(yīng)用微機(jī)對(duì)礦井火災(zāi)時(shí)期的風(fēng)流狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)各種控制措施和救災(zāi)方案進(jìn)行分析，為救災(zāi)指揮人員選擇救災(zāi)方案提供科學(xué)依據(jù)。

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

（1） 系統(tǒng)可以計(jì)算正常生產(chǎn)狀態(tài)下的采區(qū)內(nèi)部風(fēng)量分配和瓦斯?jié)舛确植肌＿@些計(jì)算的結(jié)果可用作火災(zāi)時(shí)期各種計(jì)算的基礎(chǔ)。

（2） 系統(tǒng)根據(jù)火情報(bào)告，即可計(jì)算出火源點(diǎn)回風(fēng)側(cè)的風(fēng)溫和在火災(zāi)狀態(tài)下采區(qū)內(nèi)部的風(fēng)量和瓦斯動(dòng)態(tài)變化的。

（3） 系統(tǒng)根據(jù)火災(zāi)在采區(qū)的部位，可以有針對(duì)性地提示出已存儲(chǔ)在微機(jī)中的專家救災(zāi)經(jīng)驗(yàn)，在屏幕上顯示出救災(zāi)應(yīng)變要點(diǎn)，供現(xiàn)場(chǎng)救災(zāi)指揮人員參考使用。

（4） 在高分辨率的大屏幕上及時(shí)地顯示出通風(fēng)系統(tǒng)圖、通風(fēng)和消防設(shè)施的布置、風(fēng)量分配和瓦斯?jié)舛鹊姆植肌⒒馂?zāi)煙流蔓延區(qū)域及其變化，以及避災(zāi)路線和封閉火區(qū)引起的風(fēng)流狀態(tài)的變化等。可以使現(xiàn)場(chǎng)指揮人員對(duì)火災(zāi)狀態(tài)有一個(gè)直觀的和全面的了解，有利于快速作出正確決策。

（5） 對(duì)于采取間接滅火需要封閉火區(qū)時(shí)，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(gè)可供選擇的封閉方案，并可對(duì)每個(gè)方案能否引起瓦斯爆炸作出判斷，計(jì)算出允許救災(zāi)人員安全作業(yè)的撤退的時(shí)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(zāi)指揮人員選擇災(zāi)區(qū)和鄰近威脅區(qū)作業(yè)人員脫離火災(zāi)的安全避災(zāi)路線，并把選擇到的路線以圖形顯示和打印風(fēng)道號(hào)的方式提示給救災(zāi)指揮人員。

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

2．1．8 礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)閉環(huán)監(jiān)測(cè)、分析與決策控制系統(tǒng)

通常，礦井通風(fēng)系統(tǒng)從監(jiān)測(cè)、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(cè)系統(tǒng)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后技術(shù)人員再對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（必要時(shí)還要進(jìn)行人工測(cè)定）和評(píng)價(jià)，找出不合理的因素，提出改造方案，最后再對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和改造。這種從監(jiān)測(cè)、分析到?jīng)Q策控制的開環(huán)過程，需要花費(fèi)較長的時(shí)間，待作出通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整或改造的決策后，可能原有的通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)改變。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所得到的資源不能得到及時(shí)的利用，這也是一種極大的浪費(fèi)。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)閉環(huán)監(jiān)測(cè)、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(cè)系統(tǒng)所得到的數(shù)據(jù)通過接口提供給通風(fēng)系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)軟件模塊，軟件對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，并作出調(diào)整決策，決策指令再通過接口返回監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)井下通風(fēng)設(shè)計(jì)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)從監(jiān)測(cè)到分析再到?jīng)Q策乃至控制的閉環(huán)運(yùn)行。

目前該項(xiàng)目正處于攻關(guān)階段，屬國家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目。

2．2 礦井通風(fēng)裝備研究

2．2．1 可調(diào)前導(dǎo)葉的局部通風(fēng)機(jī)

我國煤礦掘進(jìn)用的局部通風(fēng)機(jī)大都是JBT系統(tǒng)通風(fēng)機(jī)，是20世紀(jì)50年代仿蘇的老產(chǎn)品，效率偏低，其最高效率僅70%，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，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(jìn)工作面通風(fēng)的要求，研制了KJZ-55型可調(diào)前導(dǎo)葉子午加速局部通風(fēng)機(jī)。

KJZ-55型可調(diào)前導(dǎo)葉子午加速局部通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，部件少，由集流器、入口消聲段、前導(dǎo)流器、葉輪、后導(dǎo)流器和擴(kuò)散器6部分組成。子午加速風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是葉輪子午流道截面沿著流動(dòng)方向逐漸減小，使氣流的子午速度逐漸增加，相應(yīng)地減小了靜壓梯度，從而可以避免氣流過早地分離。同時(shí)，子午速度的增加可使氣流進(jìn)、出口相對(duì)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(fēng)量系數(shù)高、效率高和可調(diào)性好等優(yōu)點(diǎn)。

該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量為500 m³/min，額定風(fēng)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(dǎo)葉和雙速電機(jī)實(shí)現(xiàn)。

2．2．2 礦井風(fēng)速、風(fēng)量自動(dòng)測(cè)量儀

撫順分院于“九五”期間研制了FC15-1型礦用風(fēng)速自動(dòng)測(cè)量儀和XDC防爆型巷道斷面激光測(cè)量儀，二者既可聯(lián)合工作又可單獨(dú)使用，完成巷道斷面積的測(cè)量和風(fēng)速測(cè)量，并自動(dòng)計(jì)算出巷道風(fēng)量。FC15-1型礦用風(fēng)速自動(dòng)測(cè)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(cè)定風(fēng)流的速壓計(jì)算出風(fēng)速。該儀器采用先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)、I ²總線技術(shù)等，能實(shí)現(xiàn)測(cè)量、計(jì)算、存儲(chǔ)、通訊等功能，風(fēng)速測(cè)量范圍：0.4~15m/s，測(cè)量誤差：2%，連續(xù)工作時(shí)間：8h。XDC防爆型巷道斷面激光測(cè)量儀采用半導(dǎo)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(diǎn)。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(shí)現(xiàn)被測(cè)定斷面漫反射信號(hào)的自動(dòng)采取。測(cè)長范圍0.2~30m，面積測(cè)量范圍為6~30 m²，面積測(cè)量精度為：±0.25+0.05S(S為待測(cè)面積)。

該套儀器為煤礦通風(fēng)提供了較先進(jìn)的風(fēng)速、風(fēng)量測(cè)量儀器，對(duì)提高礦井通風(fēng)測(cè)量自動(dòng)化程度具有重要意義，達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

2．2．3 礦井遠(yuǎn)程控制自動(dòng)風(fēng)門

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

為了救災(zāi)的需要，實(shí)行遠(yuǎn)距離控制風(fēng)流，急需研制遠(yuǎn)程遙控風(fēng)門，即在地面或遠(yuǎn)離災(zāi)區(qū)的安全地帶遠(yuǎn)程遙控風(fēng)門的開啟與關(guān)閉。為此，國家科技部將自動(dòng)風(fēng)門的研制列為“十五”科技攻關(guān)的重要內(nèi)容，撫順分院承擔(dān)了此項(xiàng)目的研制任務(wù)，重點(diǎn)對(duì)自動(dòng)風(fēng)門的可靠性、安全性以及遠(yuǎn)程控制等方面進(jìn)行攻關(guān)。為了確保風(fēng)門開啟的可靠性，采用了氣缸驅(qū)動(dòng)和自動(dòng)撞車相結(jié)合的方式，確保在自動(dòng)啟動(dòng)失靈的情況下礦車能正常通過。車輛信號(hào)檢測(cè)采用了交通部門普遍采用的新技術(shù)——地感線圈，當(dāng)金屬礦車從地感線圈上通過時(shí)，由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生了信號(hào)變化，并激發(fā)驅(qū)動(dòng)電磁閥切換氣路打開風(fēng)門。風(fēng)門控制器將風(fēng)門狀態(tài)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)量信號(hào)，與檢測(cè)系統(tǒng)分站進(jìn)行接口，既可以并入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用，又可以單獨(dú)使用。

該自動(dòng)風(fēng)門的研制，為礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)控自動(dòng)化提供了基礎(chǔ)的控制手段，對(duì)煤礦安全自動(dòng)化、智能化具有深遠(yuǎn)的意義。

3 礦井通風(fēng)工作今后的展望

隨著礦井生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，礦井的通風(fēng)技術(shù)和裝備也將相應(yīng)的發(fā)展。在通風(fēng)裝備方面，將向大型化、高效率和自動(dòng)化方面發(fā)展。一些新型、高效、大功率的通風(fēng)機(jī)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(fēng)參數(shù)測(cè)量儀表將應(yīng)用于日常的通風(fēng)檢測(cè)工作；環(huán)境監(jiān)測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)將大范圍廣泛地應(yīng)用于礦井的各個(gè)通風(fēng)環(huán)節(jié)。這些新技術(shù)和新產(chǎn)品的應(yīng)用，將進(jìn)一步提高礦井通風(fēng)的可靠性和運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性。

在通風(fēng)理論方面，現(xiàn)代的空氣動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)和傳質(zhì)理論將廣泛應(yīng)用于井下風(fēng)流非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)方面的研究，為研究深礦井的風(fēng)流特性、災(zāi)變時(shí)空氣動(dòng)力學(xué)和風(fēng)流的實(shí)時(shí)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(fēng)，防止自然發(fā)火和提高瓦斯抽放效果提供依據(jù)；微機(jī)的科學(xué)化管理和自動(dòng)化控制技術(shù)將進(jìn)一步得到推廣應(yīng)用。這些通風(fēng)理論的突破及新技術(shù)、新工藝和新裝備的應(yīng)用，必將徹底改善煤礦井下環(huán)境，使礦井通風(fēng)更加安全可靠，更有效地保證礦井安全生產(chǎn)。