摘要：由于我国仍是发展中国家，所以需要进行大量的矿产资源的开采，在这个过程中，就需要注意矿井的安全问题。近些年来，大量的因为矿井通风问题引起安全事故的报道频出，使人们也开始注意此类问题，对此文章对矿井通风理论与技术进展进行了简单的分析。
关键词：矿井通风理论；技术；进展评述
一、矿井通风的理论构成
力学、热力学、流体力学等（专业）基础理论的发展为矿井通风动力学奠定了基础,但从事矿井通风安全领域的技术人员往往难以将矿井通风动力学与力学、热力学、流体力学联系起来,特别是容易混淆其应用条件、假设、公式的适用范围,出现公式推导和应用错误。流体流动基础理论与矿井通风理论脱节,将会影响相关基础理论在矿井通风动力学中的进一步应用。针对矿井通风安全技术人员和科研工作者在对矿井风流流动规律进行理论分析时理解上容易出现的难点,进行了详细的分析,力图加强矿井通风理论与流体流动基础理论的联系。
二、矿井通风的意义
矿井通风地下开采的矿井必须具备完善的通风系统，可靠的通风动力设施和风流控制设施，以保证将足够数量的新鲜空气连续供给井下各采掘作业面，并将污浊空气从矿井中排出，达到防止矿内大气污染，创造安全舒适作业环境的目的。矿井通风能够供给井下足够的新鲜空气，满足人员对氧气的需要。排出或冲淡有害气体，保证安全生产；调节井下气候条件：提高矿井的抗灾能力。
三、矿井通风技术
3.1均压通风技术的发展
80年代以来，随着煤矿机械化水平的提高，采煤方法和巷道布置及支护的改革，电子和计算机技术的发展，我国矿井通风技术有了长足的进步。通风管理日益规范化、系列化、制度化，通风新技术和新装备愈来愈多地投入应用，以低耗、高效、安全为准则的通风系统优化改造在许多煤矿得以实施，使矿井通风更好地为高产、高效、安全的集约化生产提高安全保障。
3.2可控循环风
可控循环风技术在80年代引入我国。可控循环风即有计划地使生产区域部份回风返回该区域地进风流中，同时对通过该区空气的质和量进行监控，并采取相应的安全措施，以保证在正常和异常情况下，确保符合心噪矿安全规程》对风流质量的要求。应当指出，循环风是事故重大隐患之～，可控循环风尽管采取相应的安全措施，对空气的质和量进行监控，在保证正常情况下的安全比较容易，要保证各类异常情况下（如突出，积聚瓦斯排放、瓦斯异常涌出等）的安全性难度很大，要求可靠的环境监控系统严格，规范的安全措施，并得到认真落实。因此，可控循环风技术是一种有争议的技术。即使不得不在矿井边远地区作为临时性措施，也必须慎用。
3.3工作面下行风技术应用
采区工作面下行通风也是一种有争议的技术，心噪矿安全规程》对此有明确的限制，但在我国一些煤矿仍有应用。主要优点是降低工作面温度，进风流避开采区运输机巷，避免运输机巷机电设各散热增加进风流温度，从而降低工作面温度。缺点是回风风流流经运输机巷，机电设备管理难度加大，其安全性降低。同时，根据传统观点，含瓦斯风流在工作面下行易造成工作面瓦斯局部积聚。因此，下行风一般在瓦斯涌出量低，而地温高，机电设备多的矿井有所应用，但必须加强通风、瓦斯和机电设备防爆管理，用以保证下行风应用的安全性。
3.4灾变通风技术
矿井发生火灾、爆炸事故时，为了保证撤人救灾安全，常常需要控制风流流向，避免灾变生成的有毒有害气体入侵人员撤退和救灾的线路减少灾害影响范围和损失。风流流向的控制往往是使某些巷道风流反向。根据灾变发生的位置和矿井系统的结构，选择局部反风或全矿反风的方式，要保证通风措施的顺利实施，近年来控风技术有下列改进，用以提高安全性和可靠性。
（1）控风方案的优化。应用矿井风流稳态和非稳态模拟技术，了解灾变时期，风流流动状态的时空变化，并根据撤人救灾的需要，应用经验和定性分析方法，确定几种控风方案，再应用风流状态模拟技术，分析这几种控风方案的实施效果，选择可靠性强，控风措施少且便于实施的方案。
（2）提高控风措施实施的可靠性。研制分别由地面监控系统、井下遥控系统控制的自动风门。用于在无人工作区域，或烟流威胁区域的主要控风点。
（3）尽可能减少因反风造成的负面影响。正确的控风方案是既保证人员的安全撤退及救灾，又要尽可能保证因风流反向受到烟流威胁区域的人员的安全撤退，其中包括安全技术教育，控风设施的维护，正确的反风程序及各区域人员撤退程序的规定，信息、信号系统保障等措旌的制定和实施。
3.4矿井热害治理
矿井热害随开采深度增加，井下机电设备的增加而日趋严重。矿井热害的处理一般采取降温技术，分为机械降温和通风降温。“六五”、“七五”期间我国在在风温预测及通风降温方法研究取得重要进展。在新汶孙村矿和平顶山八矿等热害严重矿井建立了井下和地面集中制冷系统，。近年来主要是通过风流与巷道围岩的热交换计算技术的改进，使风流降温的热负载计算更加准确，从而优选制冷系统设备或通风降温方案。
四、人工智能在矿井通风中的应用
4.1人工智能概述
使计算机系统模拟人类的智能活动，完成人用智能才能完成的任务，称为人工智能（ArtificialIn.telligence，AI）。严格说来这不是定义。但许多学者正竭尽全力开发人工智能技术，使其在医学、生物学、地球物理、地质、航空、化学和电子学等领域获得了广泛应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆人工智能这门学科取得的成就对其它学科产生了重大影响。
4.2矿井通风问题的求解模式
矿井通风系统是一个开放的复杂大系统，若将过去对这一系统的研究方法进行归纳，可分为基于案例的求解模式、基于数学模型的求解模式、和基于逻辑的求解模式三种。
（1）基于案例的求解模式这种方法的基本思想是根据问题的客观环境，结合以往成功或失败的实例及设计者的知识和经验，从已有的模式中选择一个合理的方案。这种求解模式已为人们所熟知，且目前在实际设计中仍被采用。在80年代以前，矿井通风系统设计方法的研究基本上有两个方面：关于设计的准则和关于设计的案例。风机选型设计中的“最困难时期的最大风压路线”和风机反风设计中的“风机反风量大于60％”是设计准则研究的典范。大量的设计准则被写进了安全技术规范和标准，有些甚至具有法律效力。如典型的“禁止循环风的使用”。设计准则一般不能作为初始方案的产生器，而只能作为给定方案的评估器。要产生设计，最有效的手段是借鉴已有的成功案例。例如，南京梅山铁矿多级机站通风系统明显地借鉴了瑞典基鲁纳铁矿的通风经验。
（2）基于数学模型的求解模式运筹学、系统科学和计算机的出现导致了基于数学模型的设计。在这种方法中，设计问题被看成问题求解。一个实际矿井通风系统设计问题的主要组成部分常常以简化的数学模型来代替，这个理性替代中的元素和关系必须保持原问题中所出现的主要元素和变化规律。先从这一抽象模型中求出问题的一个解答，然后把这个解答回到原问题中重新解释。建立模型的过程要重复多次，直到得出一个能提供合理的、有意义的、令人满意的解答的模型。这种设计方法从70年代国内外进行了广泛的研究。基于数学模型的矿井通风求解模式，就目前来看，最为活跃的体现在两个方面：①矿井通风网络的优化；②矿井火灾时期风流稳定性控制的定量分析。在基于数学模型的矿井通风系统优化设计的求解模式中，各种各样的优化模型都是以研究系统某一局部问题为对象的，并且许多模型已成为解决局部问题的理想方法。矿井通风系统是一个有机的整体，优化模型的建立应以整体为对象，这是某些单一的数学方法所不能解决的。
（3）基于逻辑的求解模式基于数学模型的设计方法是定量的系统化方法，研究者们很快发现，存在着一大类较高层次的设计问题，它们的数学模型很难建立，例如绝大多数用基于案例的方法求解过的设计问题。于是人们转而去探索定性化的工程决策方法，其结果产生了基于逻辑的设计方法，其研究思路始于80年代初期，其目的是使机器再现人类设计专家的决策行为和结果，人工智能构成了这类设计方法和实际系统的理论基础。在矿井通风系统设计中有许多专家知识和经验需要处理，因此以知识推理为手段的优化设计方法近年来受了人们的普遍重视。
4.3矿井通风专家系统的研究
专家系统是AJ领域中最活跃的分支。已建立的矿井通风专家系统离真正解决实际问题还有一段距离。徐竹云总结、提炼了国内冶金矿山几十年来关于矿井通风系统选择方面的知识和经验，建成了一个适合我国冶金矿山矿井通风系统选择的专家系统。王省身、黄元平、周心权、李湖生和戚宜欣等对煤矿矿井火灾救灾专家系统的研究认为，专家系统在矿井通风安全决策中的应用比其它领域有较大的难度。救灾决策时，对灾变环境常常无法全面了解，所以积累的经验可能有较大的片面性。而灾变状况重复率低，火灾状态的千变万化使救灾专家积累、验证经验并使之趋于完善比较困难，其经验的规律性和普遍适用性较差。但是，毫无疑问，专家系统为矿井通风领域引入了一强有力的工具，把矿井通风系统研究推向深入。
4.4CAD技术在矿井通风系统中的应用
CAD技术是AJ领域中的一个重要方面。随着计算机软、硬件技术的提高，CAD技术得到了飞速发展。在矿井通风中的应用突出表现在网络图和系统立体图的绘制及其通风管理的计算机系统上。通风系统立体图的计算机绘制通过探索研究，无论是在绘图算法的基础理论方面，还是在采用计算机硬件设备及软件支持方面，都解决得比较好。对于通风网络分析而言，应用网络图是方便的。近年来，国内外出现了计算机绘制网络图方面的研究成果。这样就可以把网络解算结果与通风网络图一并输出，并把结果标在图上。不过，矿井通风网络图真正自动化的计算机绘制，还没有达到令人满意的程度，其难度比绘制立体图难。通风管理计算机系统（VentilationManagementComputerSystem，VMCS）的主要任务是收集、整理实测资料，计算和分析数据与信息，把一些分散的、孤立的、表面看来无关紧要的信息和数据，提高到系统的、相互联系的精确到计算机水平上来，从而使决策人员通过VMCS对所处理问题能敏感地作出反映，修改和调整通风计划，及时处理存在的问题，消灭事故隐患，保证生产安全正常地进行。
结束语
矿井通风技术是由多种技术组成的，其中包括：通风网络解算技术，网络优化调节技术，控制技术及装备，防尘与风流净化技术，通风节能技术，系统可靠性分析，计算机模拟技术，模糊综合评价计算方法，矿井网络图自动生成技术，矿井通风安全信息可视化系统研究，虚拟现实技术在矿井通风系统中的应用，矿井通风系统与优化，矿井风阻测定及数据处理，矿井通风系统安全综合评价研究。随着科技的发展，矿井通风技术也越来越智能化、科技化，相信在不久的将来，矿井通风技术能够真正做到全自动化，为矿井的工作提供坚实可靠的安全基础。
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论文作者:王飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/24
标签：矿井论文; 技术论文; 风流论文; 方法论文; 通风系统论文; 专家系统论文; 灾变论文; 《基层建设》2018年第7期论文;