礦井通風系統(tǒng)智能化改造及其應用（上）(圖文)

時間：2024-04-07 07:55:20 點擊數(shù)：

導讀

為提高礦井通風系統(tǒng)自動化、智能化裝備應用水平，在礦井現(xiàn)有條件下，通過優(yōu)化通風路線布局，增加傳感器數(shù)量，構建智能化通風系統(tǒng)，優(yōu)化礦井生產過程中在采煤工作面、掘進工作面和開拓大巷等主要生產場景下的通風方案，實現(xiàn)發(fā)生災變時快速調風、反風，利用風流短路形成保護性措施，有效避免災害事故擴大化。同時對通風設施和設備進行遠程自動化控制，有效提升供風優(yōu)化利用，避免供風不足和風量浪費等現(xiàn)象，提高礦井通風系統(tǒng)智能化水平。

隨著智能化礦山建設與 5G 技術的廣泛應用，在現(xiàn)代化礦井提升機械化水平的基礎上，煤礦正朝向自動化和智能化方向不斷發(fā)展。煤礦安全生產的前提條件是需要具備可靠穩(wěn)定的通風系統(tǒng)，包括完善的通風設計、通風方式、大功率通風機及通風路線等。相較于傳統(tǒng)通風方式，現(xiàn)在的通風系統(tǒng)多采用人工定點測風站檢測，通過構筑通風設施 (如風門、風障、風橋等) 進行風量調節(jié)和風路改造。隨著礦井開采規(guī)模增加和通風路線增長，依靠人工方式測風已經不能滿足對特殊地點長時間、連續(xù)測風作業(yè)的需求，尤其是具有有毒有害氣體的地點，人員無法及時進行風量、風流檢測。基于此，建設高度自動化的智能通風監(jiān)測系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。

1 智能通風系統(tǒng)技術架構
智能通風系統(tǒng)主要運用信息集成技術實時采集礦井各作業(yè)地點的通風參數(shù)，自動計算網絡動態(tài)和區(qū)域風阻，實現(xiàn)通風系統(tǒng)風險辨識與隱患排查、多維一體化動圖屏顯、關聯(lián)報警和聯(lián)動控制等，zui終實現(xiàn)通過網絡控制技術對礦井通風系統(tǒng)進行智能化自主調配，在具體應用中達到智能預警、快速調風、有效避險、控風減災的效果。

結合某礦通風系統(tǒng)現(xiàn)狀，與智能通風系統(tǒng)新技術進行平臺融合，打造無人化測風、自動調風、區(qū)域智能反風、火災預警防控等功能的智能化技術體系。投入使用后，該體系可逐漸消除礦井測風盲區(qū)，替代人工監(jiān)測盲巷和高濃度有毒有害氣體區(qū)域，進行煤層自燃和有發(fā)火周期的采掘作業(yè)地點風量、風壓監(jiān)測，針對礦井火災可形成快速預警和反風控制機制，zui大限度降低災害損失。智能通風監(jiān)測系統(tǒng)主要由自主感知模塊、決策預警模塊和多元數(shù)控平臺等不同功能模塊融合組成。

1.1 自主感知模塊
通過分析全礦井的通風網絡系統(tǒng)，在主要供回風地點安裝風量、風壓傳感器，實時監(jiān)測所有巷道的基本動態(tài)通風參數(shù)，確保無人狀態(tài)下所有數(shù)據(jù)的真實性和準確性。長時間連續(xù)監(jiān)測，便于通過大數(shù)據(jù)比對發(fā)現(xiàn)通風網絡中的弱點和隱患風險，與礦井現(xiàn)有監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)連接，完成通風系統(tǒng)的瞬時動態(tài)模擬捕捉與監(jiān)控。

1.2 決策預警模塊
在網絡大數(shù)據(jù)技術基礎上快速構建礦井通風系統(tǒng)模型，對通風網絡中各個節(jié)點的風量、風壓等參數(shù)實時采集測算。通過各類型傳感器監(jiān)測 CO、CH4 等氣體濃度，構建礦井采掘地點和井筒、大巷等多維動態(tài)圖。將現(xiàn)場實際安裝的監(jiān)測傳感器與對應傳感器采集回傳數(shù)據(jù)相連接，當超過設定上限指標時，系統(tǒng)自動報警，形成快速反應處置機制，以便通風系統(tǒng)自動切換、調節(jié)風流方向，優(yōu)化風險地點的供風量，實現(xiàn)自動化控制。

1.3 多元數(shù)控平臺
利用較成熟的 GIS 技術搭建礦井通風系統(tǒng)網格模擬平臺。結合多元耦合技術、冗余分析技術等先進技術手段，對各點自動采集通風參數(shù)信息快速計算解析，形成有效靈敏分析機制。依托礦井局域網絡，形成智能通風裝備與技術的互通升級。在原有監(jiān)測監(jiān)控各類傳感器、采集器等設備基礎上，將束管監(jiān)測系統(tǒng)、光纖測溫系統(tǒng)、預警管控系統(tǒng)、局部風機智能調控系統(tǒng)、工作面應急反風系統(tǒng)等子系統(tǒng)一同并入多元數(shù)控平臺，形成多個系統(tǒng)集中監(jiān)控調度的綜合化應用平臺，提高監(jiān)控利用率。

2 智能通風系統(tǒng)功能分析
2.1 智能優(yōu)化風速采集技術
由于井下各點巷道過風斷面大小不一、巷道表面平整度造成的風阻大小不一等客觀現(xiàn)象，導致風速監(jiān)測時常出現(xiàn)精度誤差。因此，通過改變布點方式，采取階梯網格方式實現(xiàn)密集布點，將原有斷面進行切割細分，然后分析斷面內的風流風速分布規(guī)律，從而得出相對準確的平均風速在斷面內的實際位置。經過優(yōu)化后，將風速傳感器進行定點安裝，以此提升風速采集的準確性。階梯網格方式分析風速分布規(guī)律如圖1 所示，矩形斷面實測風速分布如圖2 所示。