礦井通風系統智能化改造及其應用（下）(圖文)
時間：2024-04-09 08:51:25 點擊數：
3.3 設計方案優化
結合礦井現有通風條件和系統優化需求，制定改進方案。
3.3.1 采煤工作面優化方案
以213107 工作面為例，分別在 213106 輔運巷安裝 2 道風門，213107 膠帶巷安裝 1 道風門，在 213107輔運巷及專回各安裝 1 道風門。采煤工作面風流優化系統如圖4 所示。其中編號 1、3、4 為自吸風門；編號 2、5 為自調節風門。正常通風時，打開 2、3、4 等風門，形成 U 形全負壓通風，關閉 1、5 風門形成閉合回路；發生災變需要反風時，則打開關閉的 1、5風門，形成風向逆流，由 1 號風門進風，5 號風門回風，其余 2、3、4 號風門關閉，可實現反風效果。
圖4 采煤工作面風流優化系統
3.3.2 開拓大巷災變條件下優化方案 當開拓大巷某一地點發生火災等事故時，由于明火存在火風壓，在自然通風條件下，明火與有毒有害氣體會隨風流向下游區域蔓延。為準確監測災變后的氣體特征，需要安裝煙霧和 CO 報警傳感器。當監測氣樣指標超限時，系統自動打開膠回聯巷處的 2 道風門，實現局部巷道的風流短路，改變供風方向，切斷向下游蔓延的氣體擴散通道，從而達到保護下風側作業人員生命安全的效果。風流短路調控路線如圖5所示。
圖5 風流短路調控路線
3.3.3 掘進工作面優化方案 在掘進工作面新鮮風流進風側安裝有 2 臺變頻軸流式局部通風機，在巷道風門里正頭、專回口安裝有甲烷傳感器。對風筒安裝風壓傳感器，結合掘進期間實際瓦斯涌出量和濃度指標，系統自行計算供風量是否滿足風排瓦斯需求，通過變頻實現風量調節。掘進工作面優化布置如圖6 所示。
圖6 掘進工作面優化布置
3.4 構建智能通風系統 經過分析礦井通風能力與現狀，針對現有通風條件與優化升級要求，構建智能化通風系統平臺。
(1) 經過對礦井各巷道坐標參數進行采集，建立數字化礦井模型，更加直觀展現通風網絡的多維動態系統；經過對巷道主要測站安裝傳感器，實時監測采集通風數據，將鼠標點擊在巷道模型任一點上進行多角度旋轉觀測，屏幕上會自動出現對應地點傳感器的所有回傳信息，如傳感器編號、運行狀態、是否報警、安裝位置名稱、監測風速指標、zui大預警指標和甲烷、一氧化碳等氣體濃度，可供管理技術人員進行綜合分析評價，實現礦井通風的可視化、數字化管理。巷道數字化模型效果如圖7 所示。
圖7 巷道數字化模型效果
(2) 通風設施風門自動調控。通過在配電點安裝視頻攝像裝置監控風門開閉狀態，聯網并入多元遠程控制系統，在屏幕上可顯示風門狀態、安裝位置、局部通風機變頻功率、風速、風量以及風門異常開啟持續時長等參數。當通風網絡異常，需要立即作出調控時，可通過風門調節遠程自控系統改變風門的開閉狀態；同時實時監測過風門風量變化參數，滿足調控要求后自動停止風門移動。風門調節遠程自控系統顯示界面如圖8 所示。
圖8 風門調節遠程自控系統顯示界面
(3) 為提升防災抗災應急能力，系統開發了火災氣體異常監測報警系統，作為子系統可并入多元數控平臺，與智能通風模塊、監測監控模塊、束管監測模塊和風機檢測模塊等功能模塊一起使用。其主要監測內容包括主通風機供風量、壓差，各采掘地點的供、回風量數據，束管監測到的 CO、CO2 指標、傳感器監測的 CH4 指標，各地點異常高溫的火災響應預警級別等。通過對相關信息進行系統性綜合分析，得出科學災害評估結論，利用實時反饋信息，制定合理應急救援方案。多元數控平臺和監控如圖9 所示。
圖9 多元數控平臺和監控
4 結語 通過對礦井現有通風系統現狀進行評估，指出存在人工監測工效低、持續時間短、易產生巡檢盲區、有漏檢可能等弊端，體現出對通風系統升級改造的迫切性需求。對智能通風監測系統主要功能和技術特點進行分析，結合礦井自身現有條件，針對采煤工作面、掘進工作面和易發生災變的開拓大巷等地點制定優化調風方案，提高通風系統的穩定性和可靠性。通過優化升級后的智能化通風監測系統投入運行，礦井在生產期間能夠更直觀分析調整各地點需風量，有利于礦井通風安全和有效調度，有效避免了火災等事故發生，為實現礦井高產有效和本質安全奠定了基礎。
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