灾害突然发生时，使救灾指挥人员能保持清醒头脑，科学地分析火灾期间风流演变情况和充分利用过去专家的救灾经验，做出正确的决策，避免救灾的失误，国内外都曾开展过矿井火灾救灾专家系统的研究工作。抚顺分院和抚顺矿务局首先合作开展了此项研究，填补了我国该项技术的空白，属国内首创，获能源部科技进步三等奖。

研制和建立救灾专家系统的目的有2个：一是把各方面专家的救灾成功经验经归纳整理，按火灾的不同性质、部位和处理方法，分别存储到微机系统中，当矿井发生火灾时可以迅速参考这些经验，提供有针对性的决策意见；二是应用微机对矿井火灾时期的风流状态进行计算，对各种控制措施和救灾方案进行分析，为救灾指挥人员选择救灾方案提供科学依据。

一个完备的救灾指挥系统最基本的结构应由知识库、推理机、数据库、人机接口以及解释程序等几部分组成。其主要有以下6个方面的功能：

（1） 系统可以计算正常生产状态下的采区内部风量分配和瓦斯浓度分布。这些计算的结果可用作火灾时期各种计算的基础。

（2） 系统根据火情报告，即可计算出火源点回风侧的风温和在火灾状态下采区内部的风量和瓦斯动态变化的。

（3） 系统根据火灾在采区的部位，可以有针对性地提示出已存储在微机中的专家救灾经验，在屏幕上显示出救灾应变要点，供现场救灾指挥人员参考使用。

（4） 在高分辨率的大屏幕上及时地显示出通风系统图、通风和消防设施的布置、风量分配和瓦斯浓度的分布、火灾烟流蔓延区域及其变化，以及避灾路线和封闭火区引起的风流状态的变化等。可以使现场指挥人员对火灾状态有一个直观的和全面的了解，有利于快速作出正确决策。

（5） 对于采取间接灭火需要封闭火区时，系统具有允许操作人员采用图上作业方式的功能，提出多个可供选择的封闭方案，并可对每个方案能否引起瓦斯爆炸作出判断，计算出允许救灾人员安全作业的撤退的时间，以便经分析和比较，从中选出最佳方案。

（6） 系统可以协助救灾指挥人员选择灾区和邻近威胁区作业人员脱离火灾的安全避灾路线，并把选择到的路线以图形显示和打印风道号的方式提示给救灾指挥人员。

火灾救灾专家系统的建立，将使救灾工作由过去的经验型向科学化转变，使事故处理获得最佳效果。

2．1．8 矿井通风系统实时闭环监测、分析与决策控制系统

通常，矿井通风系统从监测、分析到决策以及控制，这些环节都是相互脱节的。如监测系统对通风系统进行监测，然后技术人员再对通风系统的相关数据进行分析（必要时还要进行人工测定）和评价，找出不合理的因素，提出改造方案，最后再对通风系统进行调整和改造。这种从监测、分析到决策控制的开环过程，需要花费较长的时间，待作出通风系统调整或改造的决策后，可能原有的通风系统已经改变。监测系统所得到的资源不能得到及时的利用，这也是一种极大的浪费。

矿井通风系统实时闭环监测、分析与决策控制系统正是出于此目的而研究的。它是将监测系统所得到的数据通过接口提供给通风系统可靠性、稳定性评价软件模块，软件对通风系统进行分析评价，并作出调整决策，决策指令再通过接口返回监测系统，对井下通风设计进行远程控制，实现从监测到分析再到决策乃至控制的闭环运行。

目前该项目正处于攻关阶段，属国家“十五”科技攻关项目。

2．2 矿井通风装备研究

2．2．1 可调前导叶的局部通风机

我国煤矿掘进用的局部通风机大都是JBT系统通风机，是20世纪50年代仿苏的老产品，效率偏低，其最高效率仅70%，实际应用时，大都低于50%，耗能很大，属淘汰产品。为此，抚顺分院根据高瓦斯长距离掘进工作面通风的要求，研制了KJZ-55型可调前导叶子午加速局部通风机。

KJZ-55型可调前导叶子午加速局部通风机的结构简单，部件少，由集流器、入口消声段、前导流器、叶轮、后导流器和扩散器6部分组成。子午加速风机的特点是叶轮子午流道截面沿着流动方向逐渐减小，使气流的子午速度逐渐增加，相应地减小了静压梯度，从而可以避免气流过早地分离。同时，子午速度的增加可使气流进、出口相对速度比值增大，减少二次流和端壁损失。因此具有全压系数高、风量系数高、效率高和可调性好等优点。

该风机额定风量为500 m³/min，额定风压为4500Pa，全压效率≥85%，噪声 ≤85dB（A），工况调节可通过调整前导叶和双速电机实现。

2．2．2 矿井风速、风量自动测量仪

抚顺分院于“九五”期间研制了FC15-1型矿用风速自动测量仪和XDC防爆型巷道断面激光测量仪，二者既可联合工作又可单独使用，完成巷道断面积的测量和风速测量，并自动计算出巷道风量。FC15-1型矿用风速自动测量仪采用精密微压差变送器作为压力传感元件，通过皮托管测定风流的速压计算出风速。该仪器采用先进的单片机技术、I ²总线技术等，能实现测量、计算、存储、通讯等功能，风速测量范围：0.4~15m/s，测量误差：2%，连续工作时间：8h。XDC防爆型巷道断面激光测量仪采用半导体激光器为光源，波长0.62~0.67nm，它具有体积小、功耗低、发散角小、直观可见的优点。在光路中采用旋转式反光镜，将可见光束扫描到巷道断面上，实现被测定断面漫反射信号的自动采取。测长范围0.2~30m，面积测量范围为6~30 m²，面积测量精度为：±0.25+0.05S(S为待测面积)。

该套仪器为煤矿通风提供了较先进的风速、风量测量仪器，对提高矿井通风测量自动化程度具有重要意义，达到国内先进水平，填补了国内空白。

2．2．3 矿井远程控制自动风门

风门是井下控制风流的主要通风建筑物，在井下大量使用。目前正在使用的风门绝大部分为手动风门，为防止风流短路，常常采用一根钢丝绳将两道门连接起来，实现风门的闭锁，即打开了一道风门，另一道风门闭锁不能再开启，只有当第一道风门关闭后，才能打开下一道风门。随着自动化程度的提高，特别是为适应矿井通风智能化、远程自控化，风门的结构已经在向自动风门发展，以达到自动开启与自动关闭的目的。常用的自动风门有撞杆式、水压式和电动式等多种形式。

为了救灾的需要，实行远距离控制风流，急需研制远程遥控风门，即在地面或远离灾区的安全地带远程遥控风门的开启与关闭。为此，国家科技部将自动风门的研制列为“十五”科技攻关的重要内容，抚顺分院承担了此项目的研制任务，重点对自动风门的可靠性、安全性以及远程控制等方面进行攻关。为了确保风门开启的可靠性，采用了气缸驱动和自动撞车相结合的方式，确保在自动启动失灵的情况下矿车能正常通过。车辆信号检测采用了交通部门普遍采用的新技术——地感线圈，当金属矿车从地感线圈上通过时，由于电磁感应产生了信号变化，并激发驱动电磁阀切换气路打开风门。风门控制器将风门状态的信号转换成监测系统标准的开关量信号，与检测系统分站进行接口，既可以并入监测系统使用，又可以单独使用。

该自动风门的研制，为矿井通风系统调控自动化提供了基础的控制手段，对煤矿安全自动化、智能化具有深远的意义。

3 矿井通风工作今后的展望

随着矿井生产的发展和科学技术的进步，矿井的通风技术和装备也将相应的发展。在通风装备方面，将向大型化、高效率和自动化方面发展。一些新型、高效、大功率的通风机将逐渐替代老旧产品；一些新型的、功能齐全的和智能化的通风参数测量仪表将应用于日常的通风检测工作；环境监测与监控系统将大范围广泛地应用于矿井的各个通风环节。这些新技术和新产品的应用，将进一步提高矿井通风的可靠性和运营的经济性。

在通风理论方面，现代的空气动力学、热力学和传质理论将广泛应用于井下风流非稳态流动方面的研究，为研究深矿井的风流特性、灾变时空气动力学和风流的实时控制提供理论依据；采空区内渗流理论的研究也将深入开展，为有效地控制采空区漏风，防止自然发火和提高瓦斯抽放效果提供依据；微机的科学化管理和自动化控制技术将进一步得到推广应用。这些通风理论的突破及新技术、新工艺和新装备的应用，必将彻底改善煤矿井下环境，使矿井通风更加安全可靠，更有效地保证矿井安全生产。