礦井通風(fēng)系統(tǒng)智能化改造及其應(yīng)用（下）(圖文)
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3.3 設(shè)計(jì)方案優(yōu)化
結(jié)合礦井現(xiàn)有通風(fēng)條件和系統(tǒng)優(yōu)化需求，制定改進(jìn)方案。
3.3.1 采煤工作面優(yōu)化方案
以213107 工作面為例，分別在 213106 輔運(yùn)巷安裝 2 道風(fēng)門，213107 膠帶巷安裝 1 道風(fēng)門，在 213107輔運(yùn)巷及專回各安裝 1 道風(fēng)門。采煤工作面風(fēng)流優(yōu)化系統(tǒng)如圖4 所示。其中編號 1、3、4 為自吸風(fēng)門；編號 2、5 為自調(diào)節(jié)風(fēng)門。正常通風(fēng)時(shí)，打開 2、3、4 等風(fēng)門，形成 U 形全負(fù)壓通風(fēng)，關(guān)閉 1、5 風(fēng)門形成閉合回路；發(fā)生災(zāi)變需要反風(fēng)時(shí)，則打開關(guān)閉的 1、5風(fēng)門，形成風(fēng)向逆流，由 1 號風(fēng)門進(jìn)風(fēng)，5 號風(fēng)門回風(fēng)，其余 2、3、4 號風(fēng)門關(guān)閉，可實(shí)現(xiàn)反風(fēng)效果。
圖4 采煤工作面風(fēng)流優(yōu)化系統(tǒng)
3.3.2 開拓大巷災(zāi)變條件下優(yōu)化方案 當(dāng)開拓大巷某一地點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)等事故時(shí)，由于明火存在火風(fēng)壓，在自然通風(fēng)條件下，明火與有毒有害氣體會隨風(fēng)流向下游區(qū)域蔓延。為準(zhǔn)確監(jiān)測災(zāi)變后的氣體特征，需要安裝煙霧和 CO 報(bào)警傳感器。當(dāng)監(jiān)測氣樣指標(biāo)超限時(shí)，系統(tǒng)自動打開膠回聯(lián)巷處的 2 道風(fēng)門，實(shí)現(xiàn)局部巷道的風(fēng)流短路，改變供風(fēng)方向，切斷向下游蔓延的氣體擴(kuò)散通道，從而達(dá)到保護(hù)下風(fēng)側(cè)作業(yè)人員生命安全的效果。風(fēng)流短路調(diào)控路線如圖5所示。
圖5 風(fēng)流短路調(diào)控路線
3.3.3 掘進(jìn)工作面優(yōu)化方案 在掘進(jìn)工作面新鮮風(fēng)流進(jìn)風(fēng)側(cè)安裝有 2 臺變頻軸流式局部通風(fēng)機(jī)，在巷道風(fēng)門里正頭、專回口安裝有甲烷傳感器。對風(fēng)筒安裝風(fēng)壓傳感器，結(jié)合掘進(jìn)期間實(shí)際瓦斯涌出量和濃度指標(biāo)，系統(tǒng)自行計(jì)算供風(fēng)量是否滿足風(fēng)排瓦斯需求，通過變頻實(shí)現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)。掘進(jìn)工作面優(yōu)化布置如圖6 所示。
圖6 掘進(jìn)工作面優(yōu)化布置
3.4 構(gòu)建智能通風(fēng)系統(tǒng) 經(jīng)過分析礦井通風(fēng)能力與現(xiàn)狀，針對現(xiàn)有通風(fēng)條件與優(yōu)化升級要求，構(gòu)建智能化通風(fēng)系統(tǒng)平臺。
(1) 經(jīng)過對礦井各巷道坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行采集，建立數(shù)字化礦井模型，更加直觀展現(xiàn)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的多維動態(tài)系統(tǒng)；經(jīng)過對巷道主要測站安裝傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測采集通風(fēng)數(shù)據(jù)，將鼠標(biāo)點(diǎn)擊在巷道模型任一點(diǎn)上進(jìn)行多角度旋轉(zhuǎn)觀測，屏幕上會自動出現(xiàn)對應(yīng)地點(diǎn)傳感器的所有回傳信息，如傳感器編號、運(yùn)行狀態(tài)、是否報(bào)警、安裝位置名稱、監(jiān)測風(fēng)速指標(biāo)、zui大預(yù)警指標(biāo)和甲烷、一氧化碳等氣體濃度，可供管理技術(shù)人員進(jìn)行綜合分析評價(jià)，實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)的可視化、數(shù)字化管理。巷道數(shù)字化模型效果如圖7 所示。
圖7 巷道數(shù)字化模型效果
(2) 通風(fēng)設(shè)施風(fēng)門自動調(diào)控。通過在配電點(diǎn)安裝視頻攝像裝置監(jiān)控風(fēng)門開閉狀態(tài)，聯(lián)網(wǎng)并入多元遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，在屏幕上可顯示風(fēng)門狀態(tài)、安裝位置、局部通風(fēng)機(jī)變頻功率、風(fēng)速、風(fēng)量以及風(fēng)門異常開啟持續(xù)時(shí)長等參數(shù)。當(dāng)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)異常，需要立即作出調(diào)控時(shí)，可通過風(fēng)門調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程自控系統(tǒng)改變風(fēng)門的開閉狀態(tài)；同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測過風(fēng)門風(fēng)量變化參數(shù)，滿足調(diào)控要求后自動停止風(fēng)門移動。風(fēng)門調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程自控系統(tǒng)顯示界面如圖8 所示。
圖8 風(fēng)門調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程自控系統(tǒng)顯示界面
(3) 為提升防災(zāi)抗災(zāi)應(yīng)急能力，系統(tǒng)開發(fā)了火災(zāi)氣體異常監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，作為子系統(tǒng)可并入多元數(shù)控平臺，與智能通風(fēng)模塊、監(jiān)測監(jiān)控模塊、束管監(jiān)測模塊和風(fēng)機(jī)檢測模塊等功能模塊一起使用。其主要監(jiān)測內(nèi)容包括主通風(fēng)機(jī)供風(fēng)量、壓差，各采掘地點(diǎn)的供、回風(fēng)量數(shù)據(jù)，束管監(jiān)測到的 CO、CO2 指標(biāo)、傳感器監(jiān)測的 CH4 指標(biāo)，各地點(diǎn)異常高溫的火災(zāi)響應(yīng)預(yù)警級別等。通過對相關(guān)信息進(jìn)行系統(tǒng)性綜合分析，得出科學(xué)災(zāi)害評估結(jié)論，利用實(shí)時(shí)反饋信息，制定合理應(yīng)急救援方案。多元數(shù)控平臺和監(jiān)控如圖9 所示。
圖9 多元數(shù)控平臺和監(jiān)控
4 結(jié)語 通過對礦井現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行評估，指出存在人工監(jiān)測工效低、持續(xù)時(shí)間短、易產(chǎn)生巡檢盲區(qū)、有漏檢可能等弊端，體現(xiàn)出對通風(fēng)系統(tǒng)升級改造的迫切性需求。對智能通風(fēng)監(jiān)測系統(tǒng)主要功能和技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合礦井自身現(xiàn)有條件，針對采煤工作面、掘進(jìn)工作面和易發(fā)生災(zāi)變的開拓大巷等地點(diǎn)制定優(yōu)化調(diào)風(fēng)方案，提高通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。通過優(yōu)化升級后的智能化通風(fēng)監(jiān)測系統(tǒng)投入運(yùn)行，礦井在生產(chǎn)期間能夠更直觀分析調(diào)整各地點(diǎn)需風(fēng)量，有利于礦井通風(fēng)安全和有效調(diào)度，有效避免了火災(zāi)等事故發(fā)生，為實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)有效和本質(zhì)安全奠定了基礎(chǔ)。
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