矿井通风系统智能化改造及其应用（下）(图文)
时间：2024-04-09 08:51:25 点击数：
3.3 设计方案优化
结合矿井现有通风条件和系统优化需求，制定改进方案。
3.3.1 采煤工作面优化方案
以213107 工作面为例，分别在 213106 辅运巷安装 2 道风门，213107 胶带巷安装 1 道风门，在 213107辅运巷及专回各安装 1 道风门。采煤工作面风流优化系统如图4 所示。其中编号 1、3、4 为自吸风门；编号 2、5 为自调节风门。正常通风时，打开 2、3、4 等风门，形成 U 形全负压通风，关闭 1、5 风门形成闭合回路；发生灾变需要反风时，则打开关闭的 1、5风门，形成风向逆流，由 1 号风门进风，5 号风门回风，其余 2、3、4 号风门关闭，可实现反风效果。
图4 采煤工作面风流优化系统
3.3.2 开拓大巷灾变条件下优化方案 当开拓大巷某一地点发生火灾等事故时，由于明火存在火风压，在自然通风条件下，明火与有毒有害气体会随风流向下游区域蔓延。为准确监测灾变后的气体特征，需要安装烟雾和 CO 报警传感器。当监测气样指标超限时，系统自动打开胶回联巷处的 2 道风门，实现局部巷道的风流短路，改变供风方向，切断向下游蔓延的气体扩散通道，从而达到保护下风侧作业人员生命安全的效果。风流短路调控路线如图5所示。
图5 风流短路调控路线
3.3.3 掘进工作面优化方案 在掘进工作面新鲜风流进风侧安装有 2 台变频轴流式局部通风机，在巷道风门里正头、专回口安装有甲烷传感器。对风筒安装风压传感器，结合掘进期间实际瓦斯涌出量和浓度指标，系统自行计算供风量是否满足风排瓦斯需求，通过变频实现风量调节。掘进工作面优化布置如图6 所示。
图6 掘进工作面优化布置
3.4 构建智能通风系统 经过分析矿井通风能力与现状，针对现有通风条件与优化升级要求，构建智能化通风系统平台。
(1) 经过对矿井各巷道坐标参数进行采集，建立数字化矿井模型，更加直观展现通风网络的多维动态系统；经过对巷道主要测站安装传感器，实时监测采集通风数据，将鼠标点击在巷道模型任一点上进行多角度旋转观测，屏幕上会自动出现对应地点传感器的所有回传信息，如传感器编号、运行状态、是否报警、安装位置名称、监测风速指标、zui大预警指标和甲烷、一氧化碳等气体浓度，可供管理技术人员进行综合分析评价，实现矿井通风的可视化、数字化管理。巷道数字化模型效果如图7 所示。
图7 巷道数字化模型效果
(2) 通风设施风门自动调控。通过在配电点安装视频摄像装置监控风门开闭状态，联网并入多元远程控制系统，在屏幕上可显示风门状态、安装位置、局部通风机变频功率、风速、风量以及风门异常开启持续时长等参数。当通风网络异常，需要立即作出调控时，可通过风门调节远程自控系统改变风门的开闭状态；同时实时监测过风门风量变化参数，满足调控要求后自动停止风门移动。风门调节远程自控系统显示界面如图8 所示。
图8 风门调节远程自控系统显示界面
(3) 为提升防灾抗灾应急能力，系统开发了火灾气体异常监测报警系统，作为子系统可并入多元数控平台，与智能通风模块、监测监控模块、束管监测模块和风机检测模块等功能模块一起使用。其主要监测内容包括主通风机供风量、压差，各采掘地点的供、回风量数据，束管监测到的 CO、CO2 指标、传感器监测的 CH4 指标，各地点异常高温的火灾响应预警级别等。通过对相关信息进行系统性综合分析，得出科学灾害评估结论，利用实时反馈信息，制定合理应急救援方案。多元数控平台和监控如图9 所示。
图9 多元数控平台和监控
4 结语 通过对矿井现有通风系统现状进行评估，指出存在人工监测工效低、持续时间短、易产生巡检盲区、有漏检可能等弊端，体现出对通风系统升级改造的迫切性需求。对智能通风监测系统主要功能和技术特点进行分析，结合矿井自身现有条件，针对采煤工作面、掘进工作面和易发生灾变的开拓大巷等地点制定优化调风方案，提高通风系统的稳定性和可靠性。通过优化升级后的智能化通风监测系统投入运行，矿井在生产期间能够更直观分析调整各地点需风量，有利于矿井通风安全和有效调度，有效避免了火灾等事故发生，为实现矿井高产有效和本质安全奠定了基础。
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