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2喷射泵采油工艺简介及原理分析
2.1工艺简介
目前在石油开采中，机械采油仍然占有很大的比例。机械采油又分为有杆采油和无杆采油，常见的驴头式抽油机是属于有杆采油，而像喷射泵采油、螺杆泵采油等就属于无杆采油。虽然说有杆采油相对无杆采油在采油设备中占有很大的比例，但无杆采油的产油量却和有杆采油不相上下。无杆采油相比有杆采油更适用于高产井、高含水井、稠油井、丛式井及水平井等复杂井况及油品复杂的特殊油井的开采，其经济效益非常可观。喷射泵采油属于无杆采油的一种，该技术是利用介质流体的能量驱动井下石油流动，并将井下石油举升到地面的采油技术，具有适应性强、流量调节灵活、可靠性高等特点。但是喷射泵的采油效率相对较低，所以并不适用于高含水油井的开采。
2.2原理分析
喷射泵是靠介质流体高压喷射作用来输送流体的泵，它由喷嘴、混合室以及扩大管等组成。为了保证操作平稳安全，在喉管处设置一真空室（吸入室），在此之后设置混合室，用来混合两种流体。工作时，介质流体由喷嘴喷出，使得真空室处在低压状态，将石油吸入真空室，然后进入混合室。在混合室，介质流体和石油会充分地混合，使二者的能量达到一种平衡状态，流速也趋于一致。之后由喉管进入扩散室，混合流体的流速放慢，静压力回升，达到输送、举升石油的目的。
3喷射泵采油系统的应用
目前我国的石油开采大部分都是非常规开采、特殊油井开采，传统的采油工艺在如今的非常规、特殊井开采中显示出越来越多的弊端。针对目前复杂的采油情况，我们需要在采油工艺上不断地应用新的技术。喷射泵采油工艺在稠油开采、大斜井开采、高腐蚀油藏开采以及海上油田开采等复杂情况油藏开采中都有应用，且能够很好地适应这些复杂情况，并取得了良好的效果。
3.1喷射泵在稠油油藏开采中的应用
稠油粘度大、密度大、流动性差的特点决定了稠油的开采需要采用非常规的采油工艺技术，应针对其自身油井特点制定开采方案。稠油油井的地质结构复杂、断层多、含油面积小、天然能量差、产能低下；加之原油物性差、粘度高、密度大且含水量少，原油的流动性差，使得稠油井的油藏开采异常困难。喷射泵采油在稠油井油藏的开采中能够很好地适应这种情况。通过实际的考察及应用，我们可以根据得到的油井数据及油藏数据，调整喷射泵的参数，如喷嘴直径、泵筒通径以及介质流体初始压力，以适应油藏的开采需要。实验证明，增大介质流体的初始压力有利于增大油井的产量。
3.2喷射泵在大斜井油藏开采中的应用
上世纪末开始，顺应时代的发展要求，国内外开始创新发展斜井、水平井、丛式井技术，并实施应用。由于斜井、水平井可以横穿油层，大大增加了泄油面积，相比直井，原油产量高出很多，提高了采油效率和采收率，经济效益可观。随着石油工业的发展，斜井和水平井的数量越来越多，给无杆采油发展提供了机会。对于斜井和水平井采油，喷射泵可以很好地适应其复杂的井身结构：采油时，将喷射泵下放到井底，通过管柱对喷射泵输送介质流体，实现采油工作；而对于斜井、水平井的弯曲的井身结构，喷射泵也可以很好地适应，工作过程不会受其影响。
3.3喷射泵在高腐蚀性油藏开采中的应用
地下油藏的成分复杂多变，不同位置、不同深度油层的油藏成分也是千差万别。有些油井的油藏具有腐蚀性，对有杆式抽油设备的抽油杆腐蚀严重，会造成抽油杆的腐蚀、偏磨断裂，严重影响采油效率。应用喷射泵采油技术可以很好地解决有杆抽油设备的问题。喷射泵采油系统靠流体来传递能量，可以很好地发挥介质流体的载体作用，克服了有杆抽油设备抽油杆的腐蚀和偏磨现象。
4喷射泵采油优化设计分析
4.1喷射泵采油存在的问题
喷射泵采油系统可以适应复杂的井况及特殊的油品情况，但仍然存在一些问题。喷射泵的喷嘴部件属于易损件，如何提高喷嘴的耐用度？当喷射泵开采油、气、水、砂及蜡的混合流体时，泵内的多相流体流动机理如何？喷射泵采油的泵效及系统效率相对较低，如何提高喷射泵采油系统的采油效率？诸多问题都需要我们来解决优化。
4.2喷射泵采油系统的优化
针对喷射泵采油系统存在的问题，我们应用优化设计方法，对喷射泵采油系统做出系统优化，提高系统的效率。对喷射泵喷嘴等易损件，我们进行材料及结构上的优化，分析喷嘴的受力情况，对应力集中的部位进行结构改造，分散喷嘴的应力，同时应用强度高，韧性好的材料，保证喷嘴的耐用度，提高喷嘴的使用寿命；针对喷射泵效率较低的问题（泵效30％-33％，系统效率10％-15％），我们可以通过调节喷射泵的参数（如：介质流体初压、泵筒通径）来调节，找到最适合本口油井的参数值，使得喷射泵达到最大的工作效率；对于多相流体的流动机理我们需要通过实验来进行验证。多相流体中的蜡会附着在输送管道内壁，造成管道的拥堵。对此，我们可以对介质流体作出改变，使蜡可以溶解，以解决拥堵问题。
一、前言
螺杆泵井生产系统优化设计是螺杆泵合理运行的重要环节，同时也是延长螺杆泵工作寿命的基础保证。因此，为保证螺杆泵合理运行、稳定生产，开展螺杆泵井生产系统优化设计研究是十分必要的。本章根据螺杆泵井生产系统优化设计原则，建立了螺杆泵井生产系统优化设计的数学模型，结合油井流入动态研究结果和井筒流体压力分析结果，给出了通过该数学模型实现螺杆泵井生产系统优化设计的方法。
二、优化设计原则
（一）螺杆泵的工作点应落在合理工作区内；
（二）螺杆泵设计时井底流压应满足油田开发方案的要求；
（三）满足螺杆泵的压头、排量的前提下，应尽量增加下泵深度，减小流压，放大生产压差，以提高油井产液量；
（四）油井条件确定后，螺杆泵的压头、排量不能大幅度增加，否则将会导致螺杆泵的工作点偏离合理工作区；
（五）对于气液比较大的油井，应采取套管放气的方法，尽量增大下泵深度，减少气体的影响。
（六）螺杆泵在满足排量、压头、扭矩的情况下，可采用中低转速；在其它条件受到约束时，可通过提高螺杆泵的转速来实现高产；
（七）当螺杆泵的压头不足时，可以适量的降低下泵深度、提高流压、降低转速或者降低油井产液量；
（八）可以通过提高容积效率，提高泵的转速、增大理论排量，增加泵的压头，加大下泵深度、提高油压，提高采油指数的方法实现提高油井产液量；
（九）当油井地层条件发生变化时，可以调节螺杆泵生产系统参数，当泵抽条件发生变化时，可以调节地层参数。
另外，螺杆泵的最大外径，应满足在套管内起下顺利；转子旋转时，最大直径不与油管发生摩擦；转子从油管中起出顺利；定转子的连接尺寸，应该与管柱配套。
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、抽采系统现状：
矿井现有四套大流量固定式抽放系统，额定抽放能力1650 m3/min；第五套抽放系统安装完毕投入使用后，矿井抽放系统总额定抽放能力达到2230m3/min。
下石节煤矿自1997年11月建成第一套瓦斯抽放系统，抽放泵站设在二广场，安设了二台SK－85型（现已更换安装为2BEC42）水环式真空泵，安设抽放管路3759米，抽放主管路（φ426mm，2159m）从二广场泵站经风井到暗风井，支管路（φ325mm，1600m）从暗风井铺设至抽放地点； 2004年又建成第二套瓦斯抽放系统，抽放泵站设在二广场，安设了二台2BEC62型水环式真空泵，安设主管路（φ500mm玻璃钢管，2599m），支管路（φ325mm钢管，1430m）；2006年又建成第三套瓦斯抽放系统，抽放泵站设在二广场，安设了二台2BEC72型水环式真空泵，安设主管路（φ610mm管路，2772m），支管路（φ325mm管路，1394m）；2008年12月安装了第四套抽放系统，安装二台2BEC72型水环式真空泵，安设主管路（φ630mm管路，2599m），支管路（φ325mm管路，1394m）。
抽采系统技术参数表
1．抽采方式
瓦斯抽放主要采用边掘边抽、采前预抽、采后卸压及高抽巷抽放等方法综合进行瓦斯抽放。
2. 回采工作面抽放方式：采前预抽、采后卸压和高抽巷抽放。
2.1采前预抽抽放工艺：
①、在距回采工作面(现采面为219工作面)切眼100m向外，运、回顺（内错50米）每100m施工一钻场，钻场规格：6×4×3（长×宽×高），钻场内施工钻孔10--14个扇形孔,孔长120m―140m左右，孔径φ153mm，终孔距煤层顶板2-5m。利用的系统:运顺2BEC-42,回顺2BEC-72。
②、在距工作面(现采面为219工作面)切眼50m向外每5m施工一平行钻孔，孔长120m―130m左右，孔径φ153mm，终孔距煤层顶板1--4m左右。利用的系统:运顺2BEC-42,回顺2BEC-72。
2.2高抽巷抽放工艺： 回采工作面高抽巷采用分段成巷，高抽巷布置在距煤层顶板15m-25m左右。高抽巷内错回风顺槽15米，煤厚5-12米时，布置在煤层顶板15米左右，煤厚12-32米时 布置在距煤层顶板25米左右。抽放时在高抽巷口压埋两趟φ325mm抽放管路，利用的系统：两套2BEC-72型抽放泵进行抽放。
3.掘进工作面抽放方式：边掘边抽。
沿掘进巷道（现掘进头为2301工作面回顺、运顺）两帮每100米布置一个钻场，两钻场内错50米，钻场沿掘进方向布置5个掘前预抽孔，钻孔分为上下层，钻孔长度90米，径φ153mm，终孔距煤层顶板1--3m，并连接进行掘前抽放，前探钻孔始终超前掘进工作面40―50米，目前便掘边抽工作未做。运顺每隔5米施工一平行钻孔120-130米工作正在进行，封孔合茬后利用的系统：2BEC-62型泵预抽。
4.采空区抽采：212、213、216、207、218工作面采空区利用2BEC-42泵系统通过闸阀控制选择性抽采。
5.抽采系统现状
1.主干管路:
①目前2301运顺预抽顺层钻孔瓦斯，使用2 BEC-62型泵，Ø500mm干管已经到2#回风井的位置；
②2 BEC-72-1#泵、2 BEC-72-2#泵均在219工作面高抽巷抽采，Ø630mm、Ø610mm主干管路已铺至219工作面回顺联巷口；
③2BEC-42型泵抽采219工作面运顺钻场和顺层钻孔，Ø426mm干管已铺至2#回风井的位置。
二、现有抽采系统存在问题：
1、部分预抽钻孔与高抽巷或与采空区卸压抽采使用同一套系统；如219回顺与219高抽巷使用同一套72泵系统，219回顺顺层钻孔的抽采负压为13KPa；219运顺预抽钻孔与212、213、216、207、218等工作面采空区利用2BEC-42泵通过闸阀控制选择性抽采；难以保证预抽钻孔的抽采负压。
2、高、低浓瓦斯未分源抽采，不利于瓦斯利用；
3、所有抽采地点均没有实现分源计量，无法评估抽采效果；
4、预抽钻孔缺少控制阀门，不便于对抽采系统的调节。
三、抽采方案优化
1. 方案优化的原则和思路
1.1实行分源抽采的原则：由于矿井利用瓦斯,方案优化时实行高、低浓度瓦斯分开抽采，根据瓦斯来源实现分源抽采。
1.2瓦斯分源:已封闭的采空区瓦斯;准备工作面钻孔预抽瓦斯;高抽巷抽采瓦斯；尾抽瓦斯（灌浆巷横川埋管和分组钻孔抽采瓦斯）以及工作面前方钻孔边采边抽瓦斯；其他高浓度瓦斯抽采。
1.3抽采泵分配：采空区高浓度低流量抽采，选用2BEC-42型泵
高负压、低流量选用2BEC-62型泵，低负压、高流量选用2 BEC-72型泵，采空区卸压抽采及利用选用2BEC-42型泵。
根据矿井现状具体瓦斯抽采泵分配如下：
219运、回顺预抽钻孔、2301运、回顺预抽钻孔及下向穿层钻孔采用2BEC-62型泵系统；
219高抽巷、219灌浆巷尾抽及该工作面其他卸压抽采采用2套2 BEC-72-型泵系统；
212、213、216、207、218等工作面采空区采用2BEC-42型泵系统。
采场及抽采地点变化后，需根据实际情况进行系统调整。
1.4 计量装置的安装
按分源计量的原则，需在以下地点安装人工和自动计量装置：
219回顺、219运顺、219高抽巷（2套）、219灌浆巷、2301回顺、2301运顺及其他抽采地点；2301穿层钻场需单独安装计量装置；所安装的计量装置必须与抽采管路的管径相配套，根据目前各地点的抽采管径，安装孔板的规格见下表。
参考文献
徐永圻等，《煤矿开采学》，中国矿业大学出版社，1999；
通风系统是保障矿井安全生产和井下工人的劳动安全、身体健康的重要措施。所谓矿井通风系统，是指依靠通风动力向矿井回采工作面、掘进工作面及其他用风作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路。近年来，随着矿井开采时间的延长、开采水平的延伸及深度的增加，矿井通风能力已严重不足，现有通风系统已不能满足矿井安全生产的需要，存在着进风距离长、通风阻力大、通风困难、内部漏风量大、地温高，主扇效能低、耗能大、通风费大大增加等各种各样的危险因素，致使矿井存在严重的安全隐患，对煤矿的安全生产构成了严重威胁。因此，当前必须采取有效的措施，优化改造矿井通风系统，以保证通风系统达到“安全、可靠、稳定、高效”的目的，为井下安全生产提供保障。笔者现结合工作实践，分析了通风系统优化设计的基本原则，并提出了矿井通风系统优化设计的对策建议，以期为同仁们提供参考借鉴。
1．通风系统优化设计的基本原则
矿井通风系统的优化设计应本着“安全可靠、技术先进、经济合理、便于管理”和充分利用原有通风系统的原则，结合矿井的开拓与开采需要，贯彻党的技术经济政策，遵守《煤矿设计规范》、《煤矿安全规程》等法律法规，符合国家颁布的矿山安全规程、技术操作规程、设计规范和有关的规定，建立一个科学的通风系统，保证生产所需充足、稳定的风量，减少在运行后对通风系统的调节次数，使得整个网络运行保持相对稳定的状态。
2.通风系统优化设计的对策建议
2.1 制定通风系统的改造方案
矿井通风系统优化设计是一项系统而复杂的工程，必须制定切实可行、经济合理的改造方案，才有可能实现预期的效果，这是通风系统优化设计的前提和保障。不同的矿井实际情况千差万别，不同的时期情况也有很大的差别，因此，在进行矿井通风系统优化设计之前，首先要从实际出发，彻底了解清楚现在煤矿生产及通风系统的实际情况。对生产中通风现状及存在的问题进行全面调查和具体的分析，摸清矿井生产能力、矿井开拓方式、采区布置，矿井通风的阻力分布、漏风情况和风机性能，以及瓦斯、地质、气候条件等方面的情况，在了解矿井生产和通风基本情况以及整个矿井发展的远景规划的基础上，制定科学的改造方案。实现有计划、有步骤的改造，充分利用原有的通风系统、井巷和通风设备，发挥各个系统的通风能力，改善矿井通风条件。此外，由于矿井的产量经常波动、采区的更替以及地质条件变化的原因，在制定改造方案时，应对通风能力留有一定的余地，选取一定的备用系数。
2.2 系统的优化设计
风井作为特殊运输通道，承担着综采设备下井任务，风井改造和新风井选择应实现矿井回风路线短，通风阻力小；有利于井下开拓、准备和回采巷道的布置等目标。风道断面的大小直接影响着通风能力及其经济性，各矿可根据积累的资料计算出不同风量时的通风断面，选取最优的经济断面；为减少局部风阻，应尽量避免断面的突然变化，转弯处内外侧要做成圆弧形，尽量避免井巷直角转弯或大于90°的转弯。根据矿井通风所需的风量、总阻力、自然风压等科学选择和合理布局风机，以缩短通风路线，降低通风阻力，从而满足矿井通风的需要。风机应具有结构紧凑、运转平稳、维护方便等特点，以保证风机在整个运转期间高效运转。通风系统改造期间，加强对矿井通风管理工作，配备相应的通风技术人员和检测仪器等，随时检查通风设施和风流情况，一旦发现问题，及时整改。
2.3 应用计算机技术
计算机技术的应用是优化矿井通风系统的一个重要手段和方法， 当前以计算机作为辅助手段来对矿井通风系统进行改造已是大势所趋。矿井通风的优化设计是一个非常繁杂的工作，利用3D图形技术、Visual C++语言等计算机技术研究开发适合煤炭生产企业使用的矿井通风计算机模拟系统，可简化工程量，通过再现通风网络现状，加强对通风系统的检测，预测网络变化情况，从而给出最佳的优化设计方案。
3.结语
矿井通风系统是矿井的一个重要组成部分，被称为矿井的“心脏”与“动脉”。由于采矿活动会影响该系统的稳定性，一旦系统失效不仅会导致生产停滞，而且会引起安全事故发生，后果十分严重。通过优化通风系统，可以降低矿井的通风阻力，将足够的风量送往井下用风地点，从而提高矿井通风可靠性、稳定性，增强矿井抗灾能力，为矿井安全生产提供可靠的保障，同时也降低了矿井通风费用，产生巨大的综合经济效益。矿井通风优化设计的优劣直接关系到整个矿井的安全生产、灾害防治及经济效益，因此我们一定要实事求是，根据不同矿井的实际情况优化设计通风系统，为井下安全生产保驾护航。
【参考文献】
［1］国家安全生产监督管理局.国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出社，2004.
［2］卢义玉，李晓红.矿井通风与安全[M].重庆：重庆大学出版社，2006.
[中图分类号] TD72 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-9-258-1
0前言
矿井通风是运用多种技术手段输送、调度空气在井下 流 动， 维护矿井正常生产和劳动安全的动态过 程。在生产期 间利用通风动 力，以最 经济 的方式 ， 向 井下 各用 风地点 供给 质 优量足的新鲜空气，保证工作人员的呼吸，稀释并排 除瓦斯、粉尘等各种有毒 有害 物质， 降低 热害，给 井下 创造良 好的 劳 动环境。在发生灾变时，能有效、及时地控制风 向及风量， 并与其他措施结合，防 止灾 害的扩 大，最大 限度 地减少 事故 损失。人们将 矿井通风系 统实 现上述 任务 的综 合能力 称为 矿井通风系统的安全 可靠性。 分析矿 井重 大灾 害事故 发生 及扩大的原因，无 不与矿 井通 风系统 有密 切的 关系。因 此，建立既能满足日常生产通风， 保证风向 稳定、风质合格，又能 在灾害时期保持通 风设 备运 行可靠、稳 定、能快 速实现 风流 控制的通风系统对于实现资源的安全开采是至关重要的。
1矿井通风系统优化
矿井通风的 优化 主要 是通风 系统 的优化。 选择 好矿 井通风系统是关系到整个矿井的安全和正常生产的重 要问题。具体应符合如下的一些基本要求：每个矿井 必须有完整的独立通风系统；矿井进风 井口必须布置在不受 粉 尘、灰土、有 害和高 温气体浸 人的地 方； 进、回 风井之 间和 主要进、回风巷道之间 的每 个联络 巷中，必 须砌 筑永久 性挡 风墙； 每个生产水平和 每个 采区都 必须 布置 单独的 回风 道， 实 行分区通风，将其回风流直接引入到 总回风道或 主要回风 道中； 矿井主要通风机 的工 作方式 一般 应采 用抽出 式通 风；根据矿井开拓系统选择确定合理的通风系统。
2矿井通风系统优化设计的重要意义
矿井通风的目的是为矿井各用风场所提供足够的新鲜风量，保证作业空间良好气候条件，冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘等。而矿井通风状况的好坏，在很大程度上直接影响到矿井的安全生产、矿井的 经济效益、矿井的稳产和高产及矿井灾害时期的应变能力等。因此，在矿井通风设计与生产期间，均应对矿井通风系统的稳定性及可靠性 进行分析。
3传统矿井通风系统
我国煤矿自50年代开始采用机械通风，但风机的运转效率一直较低。据统计风机运转效率仅约40%，比设计的风机效率降低一半以上。通风能耗约占矿井总能耗的1/3，通风电费约占通风能耗的70%。大型矿井的风机装机功率高达数千千瓦，年通风电费达数百万元。造 成矿井通风系统能耗高的主要原因是：①通风方法和设计手段；②风 机性能；③管理水平。
我国矿井通风系统设计多数采用统一的主扇通风系统，漏风系数取得大以及按最困难时期的最大风压选择风机，使选取的风机风压过高，通风系统建成后，由于煤矿开采技术上的特点，致使主扇的工况点风压比设计的风压低得多。我国大多数煤矿所使用的70B2风机属于高、中风压和中流量风机，高效率区多在2000-3000Pa范围内。而煤矿当风量为40-90m3/s时，矿井总阻力多在600-900Pa之间。风机等积孔与矿井通风网络等积孔不匹配，使风机长期在低效率区运转。
4矿井通风系统优化设计研究
4.1矿井通风系统优化设计遵循的原则
新矿井在通风系统设计或生产矿井在进行通风系统技术改造设计 时，必须根据矿井的地质条件、矿井开拓和生产布局可拟定出很多可行的设计一方案，并且各个方案各有优缺点。要从众多的方案中确定 出最优的通风系统方案，必须首先确定矿井通风系统的评判指标。
4.2矿井通风系统优化设计进展
由于矿井通风系统非常复杂，通风系统的解算是相当复杂的，手 工解算或是利用传统的通风网络解算软件解算工作量太大根本无法达 到及时得到井下通风状况的目的。所以开发出一个功能强大、界面友 好、操作简洁方便、可视化度高的通风网络仿真软件能够大大加强矿 井通风的管理力度，为保证煤矿安全生产奠定良好的基础。
5新型多风机多级机站矿井通风系统
5.1新型多风机多级机站特点
多风机多级机站具有显著的优越性，它既可提高矿井有效风量 率，又可节省电能消耗。我国自1983年开始该通风技术的试验研究以 来，先后有几十个大中型非煤矿井采用此技术，改造原有的通风系 统，都取得了明显的社会效益和经济效益。
所谓多风机多级机站，即是由几级（至少是三级以上）风机站接力。
5.2矿井通风系统节能风机的推广应用
目前我国中煤科工集团重庆研究院自主生产的抽出式局部通风机 与我国煤矿巷道通风机参数合理匹配，为新型掘进施工或引排瓦斯用 通风机，该风机具有大流量、高风压、高效率、低噪声、系列化、结 构简单、使用维修方便等特点，用于处理井下局部瓦斯积聚或与除尘 装备联合使用用于工作面除尘。
5.3矿井通风技术研究的进展和方向
新型矿井通风系统应为矿井各用风场所提供足够的新鲜风量，保证作业空间良好气候条件，冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘等，矿井通风技术研究的进展和方向主要是：在矿井通风系统技术改造与建设中，不存在统一的技术模式，应根据各自系统的具体条件，沿着多种技术途径发展。这些途径主要是：分区通风系统、多风机多级机站通风系统、主―辅多风机系统、统一主扇通风系统；新型、高效、节能 矿用风机的研制与应用；采用优化设计技术；矿井通风系统的微机自 动控制技术研究等。
6结语
实践表明，与传统的矿井通风系统比较，新型矿井通风系统风机运转效率高，可为矿井各用风场所提供足够的新鲜风量，保证作业空 间良好气候条件下，具有高效、节能的特点，简化了矿井风机数据量大的问题，提升了矿井通风系统的效率。
随着时代的发展和科学技术的不断进步，传统的工业生产模式已经不能很好的适应当下社会发展的需要，现代化的自动运转模式逐渐成为当下工业生产发展的重点和难点，特别是最近几年，大量现代化的数字模拟系统在工业生产中被广泛的应用，除了对其整体的生产效率起到重要的推动作用之外，对于整个工业生产运营模式的发展也起到了十分关键的促进作用。
1 PLC自动化控制系统硬件设计分析
作为整个PLC自动化控制系统中至关重要的组成部分，其硬件设备质量的好坏将会对整个系统的运行效率和质量产生非常重要的影响，根据本文对现阶段PLC自动化控制系统运行的具体情况的调查研究发现，其硬件设计大致可以划分为输出电路和输入电路两大部分。首先，对于输出电路来说，其主要是将系统运行过程中所产生的各种信息通过变频器或指示灯等向外进行传输，同时在这一过程中整个系统处于高频率的运行状态之中，对于整个系统的运行负载能力也将产生非常重要的影响，将会产生非常强大的抗负载能力；对于输入电路来说，现阶段在我国工业生产运行中应用比较广泛的电源类型是DC 24V，这种状态下的输入电路能够最大程度上的保证电路运行的安全性，极大的降低了电路系统发生短路现象的概率，同时由于其现代化的运行模式，其所产生出的输入电路的功率也达到了传统功率的两倍以上，在现阶段PLC自动化控制系统中得到了十分广泛的推广和应用。
2 PLC自动化控制系统输入电路设计分析
作为近些年来在我国工业生产中占据重要地位的技术内容，PLC自动化控制系统对整个工业生产和发展都起到了非常重要的推动作用，在其整个系统中输入电路占据着非常重要的作用。根据本文对现阶段我国工业生产的总体发展情况进行调查研究发现，应用最为普遍的是AC85-240V的电压，这种模式下的电压相对比较稳定，因此其在大部分工业生产中得到了广泛的应用，同时由于电压的特殊性和稳定性，其所受到来自外界的干扰也相对较少。在进行该种电压安装的过程中，相关技术人员首先要根据工业生产的实际情况以及对电压的需要对其电源进行相应的净化，在这一过程中最为重要的设备即隔离变压器和电压滤波器，二者通过相互配合，共同作用c整个电压系统的安装，同时在整个安装的过程中为了保证工业生产的顺利进行，还需要进行双层隔离技术的引进，尽量避免由于高低频脉冲对于整个系统运行的干扰。除此之外，值得注意的是，在系统的安装过程中还需要根据实际的安装情况对输入电路进行及时的测试，如果在这一过程中发现电压超过负荷的情况需要及时对其进行调整，防止出现短路现象给整个工业生产的正常运行造成严重的损害。
3 PLC自动化控制系统输出电路设计分析
对于PLC自动化控制系统输出电路来说：
（1）相关技术人员需要根据实际的电路需要和工业生产的具体情况制定相应的设计方案，在设计过程中需要根据电路的运行情况对整个系统的指示灯和晶体管部分进行格外的关注，确保其在高频率的电压和电流输出的过程中能够满足PLC自动化系统的运行需要，防止其出现荷载量过高的情况；
（2）现阶段在我国工业生产的过程中经常会出现带有电磁线圈的输出电路，对于这部分电路进行设计的时候，为了防止其在后期的运行过程中出现由于电路问题而导致的一系列的浪涌冲击现象，相关部门需要在其外圈部分进行续流二极管的接入，其不仅能够有效保证整个电路的顺利运行，同时对于设备的安全性也起到了非常重要的加强，因此在现阶段PLC自动化系统中的到了十分广泛的应用。
4 PLC自动化控制系统抗干扰电路设计分析
PLC自动化系统在其运行的过程中经常会受到来自外界的各种电磁波等其他因素对其产生的干扰，对于整个工业生产系统的有序运行也将产生非常不利的影响，随着现阶段科学技术的不断进步，相关技术人员经过多年的反复研究和论证发现，可以通过相应的技术和手段去对系统的抗干扰性进行不断的加强，使其能够更好的运行。现阶段在我国PLC自动化系统运行中应用的最为广泛的抗干扰的措施主要有以下三种：
（1）隔离作为抗干扰设计中应用最为广泛的一种，其通过将系统运行周边出现的电容耦合进行隔离的方式去对整个系统的高频干扰进行隔离；
（2）屏蔽，屏蔽技术也是现阶段我国PLC自动化系统重应用较为广泛的一种，其通过将干扰源利用现代化的技术将其屏蔽到金属柜之中以此来确保整个设备和系统处于一种正常运行的状态之下，该种方式应用起来较为简单，同时其抗干扰性能相对较好，因此在现阶段我国大部分PLC自动化系统重都得到了十分广泛的应用；
（3）布线，所谓的布线主要指的是将干扰源进行分散的一种形式，在现阶段的PLC自动化系统重应用也较为广泛。
5 结语
本文通过对现阶段在我国社会主义现代化建设和发展中占据重要地位的PLC自动化控制系统优化设计方面的内容进行一系列的分析和讨论，并具体提出设计思路，希望能在未来我国工业生产和建设发展中起到一定的促进作用，更好的推动我国的发展和进步。
参考文献
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[2]黄建华.基于PLC在自动化立体仓库控制系统中的优化设计[J].工业控制计算机，2013（11）.
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-396-1
1矿井通风系统慨况
矿井通风系统类型属中央分列式，主通风机工作方式为抽出式。主平硐、主斜井、主暗斜井、副斜井四个井口进风，进风井在主井工业场地，进风水平标高为+330m；中风井是目前矿井回风井，回风水平标高为+500m；安装有两台BDKⅡ-8-№.22型对旋轴流式通风机，额定风量5240-5460 m3/min，额定工作压力1470-2568Pa。目前，通风机供风量已达到极限，不利于安全生产。
2矿井分区回风的必要性
（1）矿井现开采采区为+120水平。逐步开拓-100水平-311采区，通风路程增长，-311采区最大通风流程达12000m，同时随着开采深度增加，瓦斯涌出量相应增加及地温升高等因素，需风量也相应增大。
（2）随着机械化水平提高，综采综掘要求巷道断面增大；采煤工作面机尾巷必须实行全风压通风等，从而增加了矿井所需风量。
（3）根据《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2005）及煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收标准（AQ1055-2008）中的相关规定，及-100m延深工程审查报告要求，按高瓦斯矿井设计采取分区通风至-100m水平东翼投产时，矿井将过度到分区通风。
3矿井分区回风的可行性
金刚矿井为东西两翼开采，井田面积大，通风距离长，按照分区回风要求，需要重新选择场地布置工业广场和施工回风井筒。通过分析，利用现有工业场地，重新作风井与矿井回风平硐贯通，将矿井回风平硐与回风斜井分开，就能实现东西翼分区通风，回风斜井作西翼回风巷回风，矿井回风平硐作东翼回风巷回风。施工期间对井下安全生产无影响，因此，矿井通风系统改为分区回风是完全可行的。
4矿井通风系统优化设计方案
+500m水平中风井原机房处新建东翼回风井，新安装2台主要通风机，见图1。
（1）井巷工程，+500m东翼回风井布置在现有中风井工业场地内，距离+500中风井井硐36m的位置开口掘进巷道，长度150m。
（2）地面工程，由于该工业场地内已有一套风机系统，已设置有电控室和值班室，本次设计为减少管理人员，利用原有值班室，本次设计不增设值班室。
5矿井主要通风机选型
主要风机选型为东翼回风井，西翼回风井由现有通风机继续服务，不再选型。
5.1主通风机设备选型计算
矿井通风方式由原中央分列式通风改为东、西翼分区式通风。根据计算矿井东翼近期通风阻力为910.26Pa，所需风量为3887m3/min；矿井东翼远期通风阻力1537.28Pa，所需风量为4347m3/min。
经计算：东翼近期Q 1=65m3/s ，H1=910Pa；东翼远期Q 2=73m3/s， H2=1537Pa；通风机产生的负压，东翼近期H1=92.8mmH2O，东翼远期 H2=156.7mmH2O；通风机工作点，东翼近期R1=0.022（N・S2）/m ，东翼远期R2=0.029（N・S2）/m ；通风机工况点，东翼近期H1=92.8mmH2O，η=0.73风机叶片角为43°/35°，东翼远期H2=156.7mmH2O，η=0.75风机叶片角为52°/44°。
5.2选择通风机型号及台数
根据主扇性能曲线，选择通风机型号为BD-Ⅱ-8-№.20型轴流通风机2台，1台工作，1台备用。转速为740r/min，生产厂家为湘潭平安电气集团有限公司。
郑州煤炭工业（集团）有限责任公司超化煤矿到2016年，采掘活动全部延深至深部水平，巷道支护投入加大，瓦斯治理、防治水工程量增加，所需投入人力和资金将超过郑州煤炭工业（集团）有限责任公司规定，受煤炭市场影响，矿井生产经营状况将出现下滑。矿井开采后期煤炭资源如何合理开采已成为矿井面临的主要问题，因此，超化煤矿需要调整矿井后期生产系统，使剩余煤炭资源安全、合理开采出来。
1矿井概况
超化井田位于河南省新密市煤田西南部，开采上限标高+60m，下限标高-900m。该区主要可采煤层为二叠系山西组二1煤，煤层平均厚度9.07m，属低灰、低硫贫廋煤。二1煤可采储量为1430.8万t，服务年限10a。矿井水文地质条件复杂，正常涌水量869m3/h，最大涌水量为1112m3/h。矿井为煤与瓦斯突出矿井，始突表高-208m，矿井瓦斯绝对涌出量18.60m3/min，相对瓦斯涌出量4.63m3/t。二1煤煤尘爆炸指数17.58%，为有煤尘爆炸危险性煤，自然发火等级为Ⅲ类，属不易自燃煤层。
2矿井现有生产系统
超化煤矿现有生产系统为：主立井担负提煤任务；副立井担负进风、人员物料升降等任务；西风井担负进风任务；东风井、31风井担负回风任务；-100m和-300m水平排水阵地均为一级排水系统，均能够满足矿井排水要求；供电系统利用地面35kV变电站和井底车场附近中央变电所向各使用地点供电；原煤在主副立井工业广场内进行筛分、储存和铁路运输。矿井利用现有系统进行开采，无需增加投资。到2015年底，其他区域基本采完只能开采深部31采区，矿井生产规模维持在150万t/a左右。
3现有系统存在问题
①深部二1煤内在灰分高，发热量低，不符合国家供给侧结构改革相关政策；②矿井为突出矿井，人员较多，生产成本居高不下，导致矿井2015-2021年矿井回收煤柱前，矿井生产经营较困难；③深部区域瓦斯含量大，水文地质条件复杂，如果仅开采深部资源，将导致瓦斯抽采、巷道掘进、煤炭回采等作业场所过度集中于一个采区，不利于安全管理。
4矿井生产系统优化设计的提出
根据矿井资源储量分布情况，超化井田的优势资源（约860万t）主要集中在主副立井保护煤柱内，煤层厚度3.25～15.10m，平均厚度8m。根据井下实际采样，该区域内煤层灰分较低，煤质相对较好。如果对矿井生产系统进行优化，使浅部优势资源与深部资源同时回采，将能够大幅度提高矿井原煤发热量，使两个区域的瓦斯抽采、巷道掘进、煤炭回采等作业活动交替进行。即矿井在深部区域和浅部区域分别布置一个工作面，其中一个正常回采，一个进行瓦斯抽采，避免出现入井人员全部集中于一个区域的现象，提高矿井安全保障程度［1］。本次生产系统优化要重点考虑以下问题：①优化设计要与矿井现状不矛盾，不影响矿井正常生产经营活动；②目前煤炭市场下，要最大程度压缩投资，认真进行投资分析，确保经济效益最优；③系统优化前后的生产衔接要顺畅；④地面生产系统位置变化后，环保、煤炭外运等问题要妥善解决。综上所述，超化煤矿生产系统优化设计将现有主、副立井报废，改造现有西风井（两条斜井井筒）为主副、斜井，担负矿井的提升任务及兼作进风井；井下调整矿井运输、通风、提升、供电等系统；原主、副立井工业场地建筑及设施随着开采进度，逐次搬迁至主、副斜井新工业场地。
4.1井下生产系统优化
改造后的主斜井斜长879m，铺设带宽1200mm的胶带输送机，并安装架空乘人装置，主要担负矿井的提煤、上下人员及进风任务；副斜井斜长890m，安装2JK-3.0×1.5/20型单绳缠绕式双滚筒提升机，主要担负矿井的提矸、运料、运设备等辅助提升任务并兼作进风井及安全出口。在-205m以浅新增集中轨道下山和集中皮带下山，担负22采区和深部31采区的运输、进风、运送人员等任务。排水系统利用-300m水平排水系统，泵房配备8台MD500-57×11型多级离心泵，4用3备1检修，水仓容积9060m3，能够满足《煤矿安全规程》要求。通风系统仍利用现有的东风井和31风井。供电系统利用在主副斜井工业广场新建的35kV变电站和井下中央变电所向各作业场所供电。
4.2地面生产系统优化
在主、副斜井工业广场，合理利用现有建筑物作为调度楼、行政楼、生产楼、区队值班楼、救护队值班楼和灯房浴室等行政辅助设施以及机修车间、供应仓库、物资超市等辅助生产厂房；新建主副斜井井口房、提升机房、35kV变电站、空压机房、筛分系统及储煤场，原煤仍采用铁路外运。
4.3矿井生产系统优化工期及投资
矿井生产系统优化矿建工程为扩砌主副斜井，掘进22采区皮带下山和轨道下山；土建工程为在主副斜井工业广场新建筛选楼、皮带走廊、储煤场及防风抑尘网等项目，生产系统优化调整工期2a，期间不影响矿井其他区域正常生产，项目总投资20126.48万元。根据国家煤炭产业政策将矿井生产能力由180万t/a下降到150万t/a，服务年限10a。
5矿井生产系统优化方案比较
5.1原生产系统的优缺点
5.1.1优点。①维持目前开拓开采，不再对矿井做生产系统优化，减少了基建投资；②维持目前开采方式，各生产系统不用变化。5.1.2缺点。①深部二1煤内在灰分高，发热量低，导致二1煤售价低；②矿井为突出矿井，人员较多，生产成本居高不下，导致矿井2015-2021年矿井回收煤柱前，矿井生产经营困难，年均亏损2.1亿元；③井下各类抽、掘、采等作业场所集中于一个采区，人员过度集中。
5.2优化后生产系统的优缺点
5.2.1优点。①提前浅部优势资源，使之与深部煤配采，降低煤的灰分，提高煤的发热量，煤的售价增高，效益好转；②生产系统优化后，矿井生产能力稳定，投资回收期5.33a，年均税后利润3277.09万元；③将抽、掘、采作业场所和下井人员在两区域间合理调配，利于安全管理。5.2.2缺点。①矿井生产系统优化要增加基建投资；②主副斜井工业场地现有占地面积小，地面各场所紧凑；③工业场地变化后要严格落实环境保护相关规定。综合考虑，原有生产系统维持开采方式不变，但矿井经营困难，且不符合国家供给侧结构改造政策要求，因此确定对矿井开采后期生产系统进行优化。
6矿井生产系统优化后盈亏分析
按照计算期第5年数据分析计算，盈亏平衡点为：生产能力利用率（BEP）=年固定总成本/（年销售收入-年可变成本-销售税金及附加）×100%=15570/（42300-16902-1091）×100%=64.05%。该项目达到生产能力的64.05%，即矿井生产能力达到117.65万t/a，企业就可保本，这说明超化煤矿生产系统优化项目风险较小。
7结语
技术人员对突出矿井开采后期的生产系统进行了合理优化，达到了改善矿井生产经营状况的目的，开采出了优质煤炭，符合国家目前煤炭产业政策。优化矿井后期生产系统时，要协调考虑设计方案对正常生产的影响、对矿区环境的影响，并对项目的经济效益分析要全面、可靠。
21世纪的社会是资源型社会，人们对于资源的需求量不断增加，这也为相关技术和设备的发展提供了良好的契机。灰罐系统，作为我国石油钻探生产平台供应船散料储存、输送系统的主要设备，承担着石油钻探生产过程中所需物资的运送，其安全高效的无故障运行及其性能的不断优化对于海上石油钻探生产的持续进步具有不可忽视的重要作用。
平台供应船灰罐系统
平台供应船，Platform Supply Vessel，简称为PSV，专为石油平台服务供给，此类船因其任务不同，其长度也有所不同，分别从30米到100米不等，宽10米到30米不等，载重量则一般不高于5000吨。平台供应船最主要的功能即运输石油钻探生产所需的人员、物资到海上的石油平台。近年来，随着科学技术的发展，平台供应船运输的物资由原来简单的泥浆、盐水、原油及相关的一些低闪点货物等，逐步发展为包含钻井水、干货、燃油等在内的复杂货物系统。同时，新一代的平台供应船搭载的动态系统也由最简单的艉推向全回转方位推转变，且都要求装备DP1或DP2的1级动力定位系统或2级动态系统。平台供应船灰罐系统，是平台供应船散料接收与输送系统的主要设备，平台供应船所用的灰罐一般由上部封头、下部封头、筒体、人孔、支腿、进气口、排气口、进料口、出料口以及为安装仓位计、安全阀、压力表等接口组成，直径在因平台供应船大小的不同而有所区别，一般为3到5米，容积从10立方米至120立方米不等。平台供应船灰罐系统承担着石油钻探生产过程中所需物资的接收、储存与输送，包含油井水泥、膨润土和重晶石等物料。因此，灰罐系统安全高效的无故障运行及优化对于海上石油钻探生产的不断进步具有重要作用。
平台供应船灰罐系统的优化设计
结合目前平台供应船灰罐系统的构成与发展现状，可重点从以下两个方面对平台供应船的灰罐系统进行优化设计：
1、灰罐系统的气动输送方式
通常，海上石油钻探生产过程对水泥、重晶石、土粉等物料都具有较大的需求量，同时，为满足物料长时间的运输要求，目前我国常使用平台供应船的灰罐系统对其进行有效的存储与运输。因此，作为维持海上石油的钻探生产的中间环节，平台供应船灰罐中物料有效顺畅的进出过程至关重要。一般情况下，平台供应船灰罐系统储存物料种类较多，包含水泥、重晶石、土粉、陶粒砂及细砂等，各物料的性能如下表1所示，研究证明，物料的外形对于其输送方式的选择具有决定性的影响，且表1中的水泥、重晶石、土粉等一切干燥的粉状物料，均应采用气动输送方式，其不仅可有效节省包装材料、节省人力物力的同时还可减少空气与噪音污染。但是，气动输送方式下物料必须经过全面有效的干燥处理，且存储于灰罐后应定期进行相互的倒罐作业，以避免物料之间的相互粘结;而对于那些粒状、块状的物料，则适宜采用机械输送方式，如皮带输送、刮板输送等。由于气动输送方式安全有效、节能环保，目前国家已相继出台了相应的产业、环保政策，气动输送方式也必将获得进一步的发展与应用。
表1 几种典型物料及其属性
2、灰罐系统螺杆式空压机的技术运用
灰罐系统作为平台供应船物料储存与运输的关键设备，其空压机是其罐群的主要动力来源。目前，我国平台供应船灰罐系统的设计单位多采用活塞式压缩机，其虽为我国海洋石油钻探开发的物料接送、存储与运输的实现与不断发展提供了强有力的支持，但其同时也存在着如噪音大、损坏性强、难以连续运行、操作性不强等问题，且随着科学技术的发展，逐渐难以满足我国海洋石油发展的需要。螺杆式压缩机的出现在一定程度上有效的补充了活塞式压缩机的这些不足。
螺杆式压缩机的工作原理主要包含吸气过程、封闭与输送过程、压缩与喷油过程和排气过程。其中，对于螺杆式空压机的吸气过程来说，其进气只能通过一个调节阀的开启与关闭来实现，当转子转动，主副转子的齿沟空间转到进气端壁开口时空间最大，且与空气接通，此时，真空状态的齿沟即会吸收空气，当空气充满齿沟时，转子进气端面即会重新转动，并离开机壳之进气口，即“进气过程”;而封闭与输送过程发生在吸气之后，主副转子与机壳封闭，空气不再进入，转子齿峰与齿沟形成齿合面后并继续向排气端移动;同时，输送过程中，齿沟内气体逐步被压缩，压力迅速获得提高，其中的油因压力差距较大而喷起，并进入压缩室，此过程即“压缩与喷油过程”;最后，当转子齿合面继续转动，与机壳排气面相通时，即可排气。
与活塞压缩机相比，灰罐系统螺杆式空压机连续运行的可靠性较强，效率高，作为回转式运行结构，其平衡性较好，噪音较小，且易于操作，每班1人即可管理10台螺杆式空压机，节省人力物力。如25m3风动下灰立式罐，为便于下灰，采用立式料仓形结构，上部为椭圆形封头，下部为75度角带折边锥形封头，直径2.5m，长6.27m。其圆形汇管固定在锥形封头下的外部，汇管配装10个出气管，汇气管下部锥形封头处分别装置10个切向进入的进气管，使得压缩空气在罐内形成涡流状，增强物料流动性的同时方便检修、拆装和更换。
实际应用中遇到的问题
1、管路及阀附件的布置
由于灰罐系统输送介质的特殊性，其管路布置不像别的系统那么随意，对于弯头和阀附件的布置位置都有特殊的要求。按照系统设计的要求，灰罐的注入管弯头需要满足5倍的弯曲半径，灰罐的透气管弯头需要满足3倍的弯曲半径，这就对我们的放样人员提出了比较高的要求，因为灰罐的管路需要占据比较大的位置，而平台供应船的空间是极其有限的，现在的平台供应船为了提高船舶的装货能力，对于内部的空间是一再的压缩。一旦灰罐的管路没有设计好，需要修改的话，返工量极其巨大。而管路中的阀附件需要布置在易于操作的位置，但因为通道的关系，管路基本上是布置在通道的上方，这样就基本上不能进行操作的，需要放样人员在这个位置添加小平台对其进行操作，但小平台又不能影响通道。
2、管路中法兰的布置及处理
根据规范的要求，灰罐系统中的管路是不允许有法兰接头的，因为灰罐系统中的货物有可能通过法兰渗透到管路外面，这个会引起船员的健康问题。而船东则希望在管路中有尽可能多的法兰接头的，这样在管路发生堵塞的时候，船员可以简单而方便的疏通管路。船东与船检的需求在这里发生了冲突，这就需要进行协商，解决。按照规范要求，如果在管路系统中不能避免法兰的使用，则需要对这个法兰进行包覆，以免灰罐系统的介质渗透至管路外面。这样一看，矛盾好像就解决了，按照船东的要求布置法兰，按照船检的要求对法兰进行包覆就行了。但是规范对这点还进行了解释，整个管路的法兰数量不易过多。最后的结局是船东，船检及船厂三方在船厂的三维模型上对整个灰罐系统的管路进行评估，按照船东，船检协商的结果对整个管路系统的法兰进行删减，最后形成一个三方都认可的布置，船厂按这个进行生产及安装。
3、灰罐系统的密性试验
灰罐系统由于其介质的特殊性，在进行密性试验的时候是决定不能用水和油的，只能使用干燥的压缩空气。曾经有船东在运营的船舶上对我们进行问题反馈，其中就有一条，因为灰罐的管路中有水滴，导致船东在注入干水泥时，遇水凝固堵塞了管路，导致原本能装4个罐子300立方的货物，因为管路的堵塞，只装了2个罐子150立方的货物。船东的意见反馈后，我们进行了核查，最后发现是因为这条船的灰罐系统的密性试验，我们使用了水来进行密性试验，虽然在密性试验后也使用了压缩空气来进行管路的干燥，但可能是因为是干燥的时间不够长，在弯头处还是存在水滴，最后在船东装货的时候造成了管路的堵塞。
结语
目前，我国海上石油的钻探开发正在快速发展，补充国家战略资源的同时，也带动了社会经济的增长与人们的生活水平提高，但这也为我国为海上石油平台服务的各项技术设备提出了更高的要求，因此，必须注重引进国际先进经验，不断发展和优化包含平台供应船灰罐系统在内的石油平台服务系统，才能促进我国石油行业的不断发展。
参考文献：
近年来随着经济的发展，煤矿生产效能的提升越来越快。井下各个开拓、掘进工作面采掘产生的矸石和煤炭，经过井下运输设备由工作面运输到井底车场，再使用提升设备提升至地面矸石仓。工作面产生的矸石如果不能及时的运送出来，会严重地碍工作面迎头进尺，因此矿井对运输系统的改造优化工作更加显得重要，本文以某矿皮带运输机大巷的出矸系统为研究对象，对矿井的运输系统优化方面提出设计和研究改造。
1 概述
该皮带运输机大巷为某矿-815～-920m东翼胶带机斜巷，设计长度为1087m，巷道为西至南煤仓，东至采区煤仓（6煤胶带机上山），巷道穿过6煤、断层、11-2煤。由于迎头工作面施工断面大，净宽×净高=5400×4100mm，支护为锚网喷支护，因而产生的矸石量大，出矸系统较难，影响施工进度。且该工作面为煤矿的急需工作面，矿井生产进程中为加快该工作面进尺速度，首先必须要解决出矸难的问题。
2 设计方案
在进行工作面设计时，充分考虑该工作面区域内原有巷道的布置情况，按照“技术经济一体化”的原则，针对-815～-920m东翼胶带机斜巷与-923m东翼轨道大巷的布置提出了两套方案。其中方案一为原设计出矸系统，方案二为优化设计的出矸系统。
方案一：在-923m西翼轨道大巷内施工一条出矸联巷至-815～920m胶带机斜巷下方，然后从胶带机斜巷向出矸联巷施工一个回风立眼用于回风，再施工一个出矸立眼，用于从-815～920m胶带机大巷皮带机溜矸至出矸立眼内，在-923m东翼轨道大巷联巷拨门位置安设一台耙矸机出矸，出矸联巷可作为一个矸石仓，用于储存2～3个放炮循环的矸石，缓存无车皮时，迎头正常进尺。出矸系统见图1。方案一的出矸系统具体运输线路为工作面（矸石）―>耙矸机―>皮带机（1部皮带）―>出矸立眼―>-923m东翼轨道大巷出矸联巷（矸石仓）―>耙矸机―>装车―>二副井。
方案二：在-815～920m胶带机斜巷施工联巷安装一部皮带、-815～920m东翼胶带机斜巷安装2部皮带，用于将工作面矸石运送至-908m东翼回风大巷，大巷内采用5T电机车将矸子拉到-923m东翼轨道大巷第一回风联巷上口，再用55KW绞车打运至-923m东翼轨道大巷，最后用电机车拉到二副井。方案二出矸系统具体运输线路为工作面（矸石）―>耙矸机―>皮带机（2部）―>-908m东翼回风大巷（电机车拉矸石车）―>-923m东翼轨道大巷出矸联巷（55KW绞车斜巷打运）―>-923m东翼轨道大巷（电机车拉矸）―>二副井。
3 方案比较与经济效益分析
3.1 工程量
方案一中施工出矸联巷26m，1个立眼硐室3m，1个14m深的回风立眼，1个出矸立眼；方案二中不需要多施工巷道和硐室；经过比较，方案二比方案一节省巷道工程量26m，两个14m深的立眼，一个3m深的硐室；方案二优。
3.2 工期
施工出矸联巷不影响-815～920m胶带机斜巷施工进度，巷道施工西段到立眼后停头施工立眼，施工进尺队伍施工东段，不影响巷道进尺度。
3.3 经济成本管理
方案一多施工57m巷道，巷道断面3600×3300mm，单价每米3490元，19.890285万元；人力成本：上口开皮带机司机1人、工作面耙矸机司机1人，出矸联巷耙矸机司机1人，电机车2人；整个系统运行共使用5人，设备多使用1台耙矸机。方案二：无施工巷道，设备多使用1台皮带机、55KW绞车一台；人力成本：耙矸机司机1人，皮带机司机2人，电机车司机-908东翼回风大巷2人、井底车场电机车2人；斜巷打运6人，共使用人数为13人，比方案一中多使用7人；按照斜巷长度1087m，平均每月80m的进尺，需进尺13.6个月，按照平均每月每人5000元工资支付工资；即多出的7人13.6个月将支付47.6万元。方案一优。
3.4 出矸难度
方案一中出矸简单、快捷，迎头矸石经-815～920m东翼胶带机斜巷皮带进入出矸立眼到-923m东翼轨道大巷出矸联巷矸石仓；再经耙矸机装车，最后经电机车运送至二副井到地面；方案二中迎头矸石经-815～920m东翼胶带机斜巷皮带、施工联巷皮带到-908m东翼回风大巷装车后，经电机车拉到-923m东翼轨道大巷第一回风联巷上口，经绞车打运至斜巷下口后，电机车拉到二副井，然后到地面，路线复杂，斜巷打运隐患较大，斜巷上下打运速度较慢。经过比较，方案一出矸简单、快捷，安全隐患较小，出矸联巷作为矸石仓，能有效储存3个循环的矸石，在无车皮的情况下，保证迎头正常进尺；方案二中出矸系统复杂，多一个斜巷打运，上下打运车皮及重车，具有较大安全隐患；出矸缓慢，斜巷打运过程中，需警戒，导致-923m东翼轨道大巷电机车无法通过，影响另一个工作面的出矸。经过比较，方案一具有隐患较小，出矸快捷。
4 结语
对于煤矿企业而言，矿井运输系统是其生产过程中较为重要的组成部分之一，运输系统效能高低直接影响企业生产效益，为了能够进一步提高生产产量，就必须对现有的矿井运输系统进行优化，借此来使其各方面性能达到最优，这不仅有利于保障煤炭产量，而且有利于提高企业的经济效益，这对于促进煤矿的健康稳定发展具有非常重要的现实意义。
通过对以上对两种方案的对比，选取方案一作为最终出矸系统设计。优化出矸系统后，大大节省了人力成本，减少电力能源的使用，减小现场施工安全隐患，同时提高了出矸率，提高进尺速度，保证了工作面的正常进尺。该出矸系统经过优化后，解决了该工作面出矸难，出矸慢的问题，减少了一部皮带机及一台55KW绞车的使用，从而减少了电力的使用，节省了人力成本，减少现场施工安全隐患，提高出矸速度，提高岩巷单进水平。对于类似该巷道布局的设计巷道，可充分考虑该出矸系统的优化设计，提高出矸速度和岩巷单进水平。
参考文献：
[1]谢华杰.浅析矿井机电运输系统的复杂性[J].城市建设理论研究（电子版），2011（21）.
[2]赵业建，王家寨.煤矿提升、运输设备防护装置及安全运行保障方法的研究[J].山东煤炭科技，2009（1）.
1.电力调度自动化系统及其应用优势
在满足当前国际与工业标准的基础上，是基于成熟的计算机网络信息技术及通信手段发展而成的电，存储等，为保证电力系统的安全稳定运行提供技术支持。系统中，重要节点上采用双机备用模式，其中某台计算机出现问题，该机上的所有数据都会平稳自动过渡到另外一台正常工作的计算机服务器上，使系统在出现问题时仍可以不影响整个电网的运行，从而确保了系统运行的稳定性。与此同时，系统还具备完善的权限管理功能，能有效平稳的对系统故障进行处理，且不会影响其它节点运行。作为系统的核心部分，调度主站担负着重要的职责，一方面要对电网运行状态进行实时监控与分析，从整体上实现系统自动化监视与控制;另一方面根据监测分析结果，提供准确的电力系统运行的数据信息，以及时发现电力系统运行中存在的异常情况，根据所采集到的数据资料，制定有效的方案，保证电网调度的有效性。
2.电力调度自动化系统设计
2.1系统结构。调度自动化系统主要由二部分构成，即分为数据管理层、能量管理层，其运行方式可分为实时态和研究态两种。具体情况如下：1)数据管理层：收集系统运行时的实时数据，达到对运行系统的监控。并对获取的测量数据进行反馈，便于SCADA显示系统下一步工作。通过利用和分析SCADA系统中的实时数据，获取电力系统的运行状况，通过动态防御、预警进行有效控制，提高电力调度自动化系统的自我恢复、事故分辨以及故障处理等能力，以此保证系统经济、安全的运行。2)能量管理层：其主要是针对发电控制，为保证系统的经济运行，通过合理调整和控制运行系统频率、时差等，实现系统优化。
2.2系统软硬件平台设计。1)硬件平台：包括服务器、PC及基于CISC芯片的各种硬件等。选择系统硬件平台时，要在满足系统设计各功能基础上，兼顾实时性、先进性、安全性、可靠性等原则及要求。2)操作系统：较为常用的主要为Solaris10或者AIX操作系统。3)网络环境：遵循ISOOSI七层网络参考模型的TCP/IP。4)数据库：一般采用Oracle数据库。5)开发语言：包括C、C++和Java等。
2.3系统优化设计。随着计算机信息技术的发展，电力调度自动化系统逐步实现“三遥”(即遥测、遥信、遥控)状态，但对于系统硬件及运行参数的实时监测还未能完全实现，这就给电力系统运行留下隐患。针对此问题，开发新的系统参数检测系统软件并运用于其中，该软件对系统硬件及参数进行实时监控，采集、处理、梳理，并且制定与输入各种规约，实现各种控制命令的接收和处理，大大提升了系统运行安全性。1)设备状态在线监测。利用软件对系统硬件及参数进行监控时，可为每项参数设定相应阈值，当运行参数超出这一值时发出警报信号。当报警信息出现时，将弹出报警窗口并发出报警声音/信号，直至被系统或工作人员确定为止。对于每次报警信息要打印输出，存储到系统实时数据库中。2)监测数据的输出与显示3)由于其支持标准的网络连接，具有扩展接口功能，可以在检测系统读取设备状态数据后，将数据写入系统之中，包括设备状态及服务器状态等数据，并与节点信息扩展表作对应关系。当系统添加了新的硬件设备，只需将新设备名称录入到节点信息扩展表中，以实现对新设备运行状态监测及数据存储。监控数据的实时显示功能，也是系统最重要的功能之一。当系统接收到监测软件获取的各项数据后，会在监控画面中显示这些数据，监控数据实时显示功能让调度员可以直接了解每台服务器运行状态，给系统管理和维护提供了很好的数据支撑。在线监测在调度自动化系统发展应用，使得系统各项功能得到完善，在采集数据和分析处理信息方面的完善，给电力行业提供正确的数据支持，为之发展发展提供更好、更全面的服务，保障电企可持续发展。其中，历史负荷曲线能够直观的让工作人员了解到电力电量是否平衡和运行方式是否安全，以此判断调度运行是否正常。此外，通过历史曲线还能查看指定时段的系统运行状态，根据历史曲线值大小及波动范围，对系统状态进行多时段对比，判断其运行正常与否，能及时发现与处理系统故障，有助于提高系统运行的安全性与稳定性。4)实时安全监控。调度自动化系统对变电站运行参数行实时监控，并根据监控得出的数据进行量化分析，最终计算出变电站稳定运行裕度，为调度员判断变电站运行态势奠定数据基础。在线监测软件还能对机房温度、湿度、烟雾、噪声、空气洁净度及供电电压电流等各项参数的远（近）程监测。并根据变电站设备运行情况，可以有效判断出机房当前的相对湿度、温度及运行噪音等，以此判断设备运行状态是否稳定。若上述因素发生异常，软件会向系统发出警报信号，直至被系统或工作人员确定为止。一般来说，设备稳定运行时对机房要求为：机房相对湿度保持在85%以下，温度控制在25℃以下。自动化在线监测软件的应用，对于提高系统运行的安全性与可靠性具有重要意义，它填补了原有系统在硬件参数监控上的空白，有效实现了系统对系统硬件及运行参数的实时监控。
2.4系统的特色应用。1)电子化值班。电子化值班，是指利用手机短信服务实时获取电网运行数据的一项功能，电子化值班的运用，使得工作人员的工作减少，基本上实现运行人元和自动化人员移动化办公。在调度机房中配置一台手机设备，经授权客户可了解和查看电量、总加等实时数据，当电网发生异常或故障时，也能在第一时间将该信息发送至负责人的手机上，以便及时采取有效措施进行处理。2)丰富的电力应用软件包。在系统分层软件构建设计中，采用面向对象的编程技术及相关技术，构建统一的应用平台，使SCADA、PAS、DTS(调度员培训仿真系统)、OPT(智能操作票管理系统)、VQC等应用能实现无缝继承，从而大大提升系统扩展性及稳定性;基于面向对象编程技术，使系统呈现构件化与模块化，大幅减少系统中的公共代码，有效提高系统运行效率。
