矿井通风系统智能化改造及其应用（上）(图文)

时间：2024-04-07 07:55:20  点击数：

导读

      为提高矿井通风系统自动化、智能化装备应用水平，在矿井现有条件下，通过优化通风路线布局，增加传感器数量，构建智能化通风系统，优化矿井生产过程中在采煤工作面、掘进工作面和开拓大巷等主要生产场景下的通风方案，实现发生灾变时快速调风、反风，利用风流短路形成保护性措施，有效避免灾害事故扩大化。同时对通风设施和设备进行远程自动化控制，有效提升供风优化利用，避免供风不足和风量浪费等现象，提高矿井通风系统智能化水平。


      随着智能化矿山建设与 5G 技术的广泛应用，在现代化矿井提升机械化水平的基础上，煤矿正朝向自动化和智能化方向不断发展。煤矿安全生产的前提条件是需要具备可靠稳定的通风系统，包括完善的通风设计、通风方式、大功率通风机及通风路线等。相较于传统通风方式，现在的通风系统多采用人工定点测风站检测，通过构筑通风设施 (如风门、风障、风桥等) 进行风量调节和风路改造。随着矿井开采规模增加和通风路线增长，依靠人工方式测风已经不能满足对特殊地点长时间、连续测风作业的需求，尤其是具有有毒有害气体的地点，人员无法及时进行风量、风流检测。基于此，建设高度自动化的智能通风监测系统具有重要的现实意义。

1 智能通风系统技术架构
      智能通风系统主要运用信息集成技术实时采集矿井各作业地点的通风参数，自动计算网络动态和区域风阻，实现通风系统风险辨识与隐患排查、多维一体化动图屏显、关联报警和联动控制等，zui终实现通过网络控制技术对矿井通风系统进行智能化自主调配，在具体应用中达到智能预警、快速调风、有效避险、控风减灾的效果。

      结合某矿通风系统现状，与智能通风系统新技术进行平台融合，打造无人化测风、自动调风、区域智能反风、火灾预警防控等功能的智能化技术体系。投入使用后，该体系可逐渐消除矿井测风盲区，替代人工监测盲巷和高浓度有毒有害气体区域，进行煤层自燃和有发火周期的采掘作业地点风量、风压监测，针对矿井火灾可形成快速预警和反风控制机制，zui大限度降低灾害损失。智能通风监测系统主要由自主感知模块、决策预警模块和多元数控平台等不同功能模块融合组成。

1.1 自主感知模块
      通过分析全矿井的通风网络系统，在主要供回风地点安装风量、风压传感器，实时监测所有巷道的基本动态通风参数，确保无人状态下所有数据的真实性和准确性。长时间连续监测，便于通过大数据比对发现通风网络中的弱点和隐患风险，与矿井现有监测监控系统连接，完成通风系统的瞬时动态模拟捕捉与监控。

1.2 决策预警模块
      在网络大数据技术基础上快速构建矿井通风系统模型，对通风网络中各个节点的风量、风压等参数实时采集测算。通过各类型传感器监测 CO、CH4 等气体浓度，构建矿井采掘地点和井筒、大巷等多维动态图。将现场实际安装的监测传感器与对应传感器采集回传数据相连接，当超过设定上限指标时，系统自动报警，形成快速反应处置机制，以便通风系统自动切换、调节风流方向，优化风险地点的供风量，实现自动化控制。

1.3 多元数控平台
      利用较成熟的 GIS 技术搭建矿井通风系统网格模拟平台。结合多元耦合技术、冗余分析技术等先进技术手段，对各点自动采集通风参数信息快速计算解析，形成有效灵敏分析机制。依托矿井局域网络，形成智能通风装备与技术的互通升级。在原有监测监控各类传感器、采集器等设备基础上，将束管监测系统、光纤测温系统、预警管控系统、局部风机智能调控系统、工作面应急反风系统等子系统一同并入多元数控平台，形成多个系统集中监控调度的综合化应用平台，提高监控利用率。

2 智能通风系统功能分析
2.1 智能优化风速采集技术
      由于井下各点巷道过风断面大小不一、巷道表面平整度造成的风阻大小不一等客观现象，导致风速监测时常出现精度误差。因此，通过改变布点方式，采取阶梯网格方式实现密集布点，将原有断面进行切割细分，然后分析断面内的风流风速分布规律，从而得出相对准确的平均风速在断面内的实际位置。经过优化后，将风速传感器进行定点安装，以此提升风速采集的准确性。阶梯网格方式分析风速分布规律如图1 所示，矩形断面实测风速分布如图2 所示。