煤礦通風系統(tǒng)現(xiàn)狀及智能通風系統(tǒng)設(shè)計

1、煤礦通風系統(tǒng)現(xiàn)狀及智能通風系統(tǒng)設(shè)計摘要：通風系統(tǒng)在煤礦大生產(chǎn)系統(tǒng)中占有重要地位，主要為地下生產(chǎn)空間提供 新鮮空氣流量，有效解決地下災害，如瓦斯爆炸堆積和高溫熱破壞等。然而，隨 著煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)延伸，通風系統(tǒng)線路趨于復雜，通過風阻增大，氣流分布不合理， 污染循環(huán)等。因此，有必要加強對通風系統(tǒng)運行的監(jiān)控，以保證通風系統(tǒng)的安全。關(guān)鍵詞：煤礦；智能通風系統(tǒng)；設(shè)計刖言隨著十九大的成功召開，中國已經(jīng)順利進入社會主義建設(shè)的新時期。雖然中 國已經(jīng)進入社會主義建設(shè)的新時期，但是煤礦產(chǎn)業(yè)在中國仍然處于高速發(fā)展階段。 就目前的形勢來看，中國的科技得到了飛速發(fā)展，煤礦技術(shù)也在不斷進步與更新。 雖然中國的煤礦技術(shù)在科技的

2、帶動下得到了高速發(fā)展，但是一系列煤礦事故仍然 頻繁發(fā)生。面對一系列煤礦事故的頻繁發(fā)生，比如瓦斯事故等，相關(guān)負責人只有 設(shè)置好礦井通風系統(tǒng)，才能減少事故的發(fā)生。1煤礦通風系統(tǒng)優(yōu)化相關(guān)理論1.1轉(zhuǎn)變煤礦通風方法在當前煤礦礦井中，比較常見的通風方法主要包括壓入式通風、抽出式通風 以及抽壓混合式通風。通常情況下，煤礦中所選擇抽出式通風方式，然而如果礦 區(qū)內(nèi)煤層較容易出現(xiàn)自燃情況，或者煤層深度比較小，則需要選擇壓入式通風方 式。在選擇抽壓混合通風方法情況下，通常所需通風設(shè)備比較多，并且這種通風 方式也會導致通風管理復雜性有所增加，因而在煤礦通風系統(tǒng)中這種通風方式應 用比較少。1.2轉(zhuǎn)變煤礦通風方式在煤礦

3、通風系統(tǒng)中，為能夠?qū)侠硗L方式進行選擇，應當對以下幾個方面 條件進行考慮：煤層自然傾向、井田面積以及煤礦內(nèi)部瓦斯程度與礦井實際地形 條件，并且還應當與技術(shù)、經(jīng)濟及安全要求等相關(guān)因素相結(jié)合進行分析。若井田 面積比較小，則選擇中央并列式通風方式，然而這種通風方式也存在一定缺陷， 主要就是阻力比較大，通風線路比較長，并且容易出現(xiàn)漏風情況，煤礦內(nèi)部風壓 變化比較大。若井田面積比較大，則選擇中央邊界式通風方式或者對角式通風方 式。若礦區(qū)內(nèi)煤層比較深，且瓦斯量較大，則選擇混合式通風方式。1.3礦井通風量的合理分配對于煤礦通風而言，其十分重要的一個目的就是對礦井下所存在有害氣體及 粉塵進行稀釋或者將其排出

4、，因而應當對礦區(qū)內(nèi)各個地點通風量進行準確計算， 在此基礎(chǔ)上依據(jù)不同地點具體需風量，對風量進行合理分配，在此基礎(chǔ)上可使礦 井內(nèi)部各項生產(chǎn)工作得以正常開展。然而應當注意，在煤礦開采工作不斷實施情 況下，礦井需風量也會不斷增加，在這種情況下可選擇將主風機更換方式，在此 基礎(chǔ)上使礦井可持續(xù)生產(chǎn)得以較好實現(xiàn)。2現(xiàn)代礦井智能通風系統(tǒng)的重要性所謂“智能通風系統(tǒng)”，即主要由科學技術(shù)驅(qū)動的一套現(xiàn)代新型礦井智能通風 系統(tǒng)。智能通風系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)礦井通風系統(tǒng)。智能通風系統(tǒng)可以自動感知瓦斯 濃度，智能調(diào)節(jié)礦井通風的風速，具有智能通風、抽排瓦斯以及報警的功能。現(xiàn) 代智能通風系統(tǒng)與傳統(tǒng)礦井通風系統(tǒng)相比較，有許許多多的優(yōu)點

5、。現(xiàn)代智能通風 系統(tǒng)運作方式是全自動的，這種運作方式十分節(jié)省人力，從而有利于工作效率的 提高。最重要的是，智能通風系統(tǒng)可以減少瓦斯事故的發(fā)生，從而降低煤礦事故 的發(fā)生率，保障人身財產(chǎn)安全?，F(xiàn)代礦井智能通風系統(tǒng)之所以受到人們的青睞， 與它自身的優(yōu)點有著緊密的關(guān)系。隨著智能通風系統(tǒng)的優(yōu)點逐漸被人們接受與喜 愛，它在現(xiàn)代礦井中被應用得越來越廣泛，在現(xiàn)代礦井的通風系統(tǒng)中所發(fā)揮的作 用也越來越大。雖然中國已經(jīng)進入了社會主義新時期的建設(shè)階段，但是中國的煤 礦業(yè)仍然處于高速發(fā)展階段，尤其是從2012年一2017年以來，發(fā)展十分迅速。 隨著煤礦事業(yè)的高速發(fā)展，煤礦事故也層出不窮。比如，2012年吉林市吉煤集團

6、 有限責任公司在一年之內(nèi)就發(fā)生了兩次瓦斯事故，造成了大量的人員傷亡以及巨 大的資金損失。此外，2013年山西省陽泉煤業(yè)集團也發(fā)生了一次較大的瓦斯事故， 同樣造成了多數(shù)人員傷亡以及巨大的資金損失。除了以上省份以外，貴州省、四 川省等省份也相繼發(fā)生了多次煤礦事故，不僅造成了人員傷亡，給煤礦公司造成 了巨大的損失，還給國家造成了巨大的損失，導致國民經(jīng)濟大幅度下跌。從以上 這些事例中我們看到了煤礦事故的可怕性。當前，最重要的工作就是做好煤礦通 風系統(tǒng)的設(shè)置，設(shè)置好現(xiàn)代煤礦智能通風系統(tǒng)是遏制煤礦事故的一條行之有效的 新途徑。從現(xiàn)實情況來看，現(xiàn)代礦井智能通風系統(tǒng)對減少煤礦事故具有重要的作 用。3 PLC通

7、風系統(tǒng)工作原理及其優(yōu)越性在使用PLC控制技術(shù)以前，多采用繼電器控制井下通風設(shè)備，即通過并聯(lián)或 串聯(lián)的方式將設(shè)備聯(lián)結(jié)在一起，進而對其進行控制。但存在明顯不足，主要表現(xiàn) 在兩個方面：以繼電器控制為主的通風系統(tǒng)，需要使用大量連線將井下通風設(shè) 備串聯(lián)或并聯(lián)在一起，從而導致線路復雜、接觸點繁多、線路穩(wěn)定性較差；繼 電器控制系統(tǒng)一旦形成，改變或調(diào)試較困難，不利于通風系統(tǒng)優(yōu)化。PLC控制系 統(tǒng)在通風系統(tǒng)中的應用將彌補上述不足，它主要由數(shù)據(jù)采集/AD轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分析 與處理、調(diào)控執(zhí)行3大模塊組成。其主要工作原理：通過傳感器收集巷道中風 壓、風速、瓦斯?jié)舛?、風機狀態(tài)等基本數(shù)據(jù)，經(jīng)過EM235模塊編輯、AD系統(tǒng)數(shù)

8、值轉(zhuǎn)換、PLC存儲過程后，最終輸送至下位機處理器；數(shù)據(jù)信息通過RS485接 口傳送到上位機內(nèi)置Fameview軟件，通過控制計算對井巷狀態(tài)進行動態(tài)響應， 將響應結(jié)果發(fā)送到下位機處理器；調(diào)控執(zhí)行模塊根據(jù)動態(tài)響應結(jié)果，通過PLC 發(fā)出命令，對礦井通風機、通風構(gòu)筑物等運行調(diào)節(jié)，保障正常通風。4基于現(xiàn)場總線技術(shù)的智能通風系統(tǒng)根據(jù)上述PLC通風網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)現(xiàn)狀與不足，提出一套基于總線技術(shù)的通風網(wǎng)絡(luò) 設(shè)計方案。該通風系統(tǒng)有數(shù)據(jù)采集、操作執(zhí)行、險情報警、冗余設(shè)計4個獨立模 塊，通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、CAN總線調(diào)控。其主要工作原理：收集井下設(shè)備運 轉(zhuǎn)、作業(yè)環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)，發(fā)送至現(xiàn)場監(jiān)控計算機，進而遞到遠程監(jiān)控計算機

9、； 遠程監(jiān)控計算器智能分析井下設(shè)備、環(huán)境狀況，做出合理決策，通過以太網(wǎng)將 決策命令傳遞至現(xiàn)場監(jiān)控機器；現(xiàn)場計算機將決策發(fā)送至下位各CAN節(jié)點， 各CAN節(jié)點分析處理決策命令，做出合理決策以控制設(shè)備運行狀況，并監(jiān)測設(shè)備 運行狀態(tài)。相對比傳統(tǒng)PLC通風監(jiān)控系統(tǒng)，其具有以下情況進行考察。試驗開始 前，AB相線電壓為6.26kV，BC相線電壓為6.20kV，CA相線電壓為6.23kV。切換 裝置發(fā)出合630母聯(lián)命令開始，計時起始值為0，檢測AB相線電壓為6.27kV， BC相線電壓為6.21kV，CA相線電壓為6.24kV。母聯(lián)630開關(guān)合閘完成后，計時 結(jié)束，為39ms，此時AB相線電壓U為5.79kV，BC相線電壓U為5.75kV，CA相 線電壓U為5.77kV。整個電源切換用時39ms，電壓下降約7%，沒有到達井下電 壓欠壓保護啟動定值，井下和地面的電動機、運輸機等大型設(shè)備沒有停機等異常 狀況。5結(jié)論分析PLC控制系統(tǒng)工作原理與不足，在礦井延伸過程中，主要表現(xiàn)為數(shù) 據(jù)采集不足、分析失準，系統(tǒng)響應緩慢、無法聯(lián)動，無法快速調(diào)節(jié)。提出一種基于總線技術(shù)的通風網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包含數(shù)據(jù)采集、操作執(zhí)行、險 情報警、冗余設(shè)計4個獨立模塊，該系統(tǒng)具有可靠性高、快速反應、實時監(jiān)測的 特點。參考文獻聶文艷，