均压通风系统自动控制及预警技术研究.pdf

1472018 年第 7 期 收稿日期 2018-03-01 作者简介 史晓琼（1987-），现就职于山西新景矿煤业有限责任 公司，山西阳泉人。 毕业于中北大学安全工程专业，通风助理工 程师。研究方向 煤与瓦斯突出。 均压通风系统自动控制及预警技术研究 史晓琼 （山西新景矿煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000） 摘 要 本文在 3煤层工作面建设了由三个相互关联的系统采空区气压报警系统、均压通风自动控制系统、工作面有 害气体监测预警系统。通过这些系统的相互配合，为矿井工作面推进效率的提高和井下工人的安全工作提供了技术及安全 保障，使矿井通风系统能够高效运行，保证了工作面的安全生产。 关键词 均压通风 自动控制 预警 技术 中图分类号 TD635 文献标识码 B doi10.3969/j.issn.1005-2801.2018.07.060 Study on Automatic Control and Early Warning Technology of Even Pressure Ventilation System Shi Xiao-qiong Shanxi Xinjing Coal Mining Industry Co., LTD., Shanxi Yangquan 045000 Abstract In this paper, three interrelated systems are built in the coal seam face of 3 the air pressure alarm system in the goaf, the automatic control system of mean pressure ventilation, and the monitoring and warning system for the harmful gas in the working face. Through the coordination of these systems, it provides the technology and safety guarantee for improving the efficiency of the mine working face and the safety of the underground workers, so that the mine ventilation system can run efficiently and ensure the safe production of the working face. Key words uni pressure ventilation automatic control early warning technology 1 工程概况 新景煤矿本工作面位于距阳泉市中心 11km 的 阳泉市西部。东南部为辛兴煤矿和神唐嘴煤矿，东 部和东北部为三号矿井井田，北部为一号矿井井田， 西部为七里河井田，西南部为保安煤矿，南部为二 矿井田。井田东西走向长 10.5km，南北宽 8.5km， 井田面积 59.3km2。 2 采空区气压报警系统 3煤层工作面的主回撤通道拥有已经存在的钻 孔，在这个钻孔基础上，布置采空区气压报警系统 来对采空区的气压进行实时监测和预警。在实际开 采过程中，上部采空区发生垮落，会导致上部采空 区气压高于整个采空区内其他部位的气压，而通过 运用采空区气压报警系统，可以实现上部采空区气 压变化的实时监测，假如气压超过安全限度时，报 警器会发出报警，从而使工作面的工作人员进行有 效撤离，防止有害气体在异常气压的影响下涌入工 作面对工人造成伤害，保证了工作面的安全生产。 2.1 采空区气压报警系统的构成 采空区气压报警系统由三部分构成气压传输 器、数据采集仪、报警器。气压传输器用来实时监 测采空区的气压变化，通过这个气压的变化将数据 传送给数据采集仪进行记录，当气压变化大于安全 限度时，数据采集仪将报警信号发送到报警器，报 警器即发出警报。采空区气压报警系统中的气压传 输器采用 DYP 气体压力变送器，这种传输器的特 点是精度高，线路设计先进，工艺严格，过载强， 性能强，维护简单等，非常适用于井下工作。气压 变送器性能参数如表 1 所示。 采空区气压报警系统中数据采集仪采用全分度 号数字显示仪表。该仪表的特点是抗电磁干扰能力 强，稳定性强，准确性高，全分度号输入同时也具 有所有单输入仪表的优点。其技术参数如表 2 所示。 1482018 年第 7 期 表 1 DYP 气体压力变送器性能参数表 技术参数性能指标 环境温度-1970℃ 介质温度-2080℃ 相对湿度095RH 大气压力80100kPa 工作电压1236VDC 准确度0.2、0.25、0.5 稳定性0.1FS/ 年 温度影响0.25FS/10 表 2 数据采集仪技术参数 项目技术参数 使用条件环境温度 050℃；相对湿度 ≤90 电源电压 AC85265V；频率50/60Hz；或 DC24V10 基本误差δ（0.5F.S1dig） 输入特性 电阻型、毫伏型输入阻抗≥ 1MΩ； 标准电流型输入阻抗 250Ω；标准 电压型输入阻抗≥800MΩ；电阻型 引线电阻要求 05Ω，三根相等 输出特性 继电器触点容量为交流 5A/240V 或 直流 5A/24V；隔离电流信号输出 420mA，负压电阻＜ 750Ω；隔离 电压信号输出15V，负载电阻＞ 250kΩ 内部冷端补偿温度范围050℃ 功耗＜ 5W 2.2 采空区气压报警系统在 3煤层工作面的应用 30110 工作面压力传感器如图 1 所示。采空区 的气压发生变化时，压力传感器开始工作，当压力 超过限度值时，三个不同位置的报警器会一起发出 警报。此系统的组成及原理如图 2 所示。 3 工作面有害气体监测预警系统 工作面工人的安全是煤矿安全生产最重要的一 部分，为了防止有害气体异常涌入对工人造成安全 隐患，需实时准确地监测工作面有害气体量，并对 有害气体过量进行危险预警，因此在 3煤层工作面 的进回风隅角、回风顺槽和 30、60、90支架处安 装了此系统中最重要的 6 个 CO 传感器，工作面的 CO 浓度一旦超过安全限度，CO 传感器会立即将结 果传输到矿井监控系统并报告给调度室，之后安装 在工作面的三个报警装置会立马发出警报，提示工 人进行安全撤离，远离工作面。同时，在 3煤层工 作面安装了采空区束管监测系统，并安装钢管进行 保护。当工作面进行推进时，采空区束管监测系统 随着钢管被埋入采空区，工作人员即可以通过束管 监测系统收集工作面后部采空区的气样，并用气相 色谱分析仪来分析，得到气体的变化浓度，从而可 以对有害气体量进行安全预警，提前采取安全处理 措施。 图 1 30110 工作面压力传感器布置图 图 2 结构组成及原理图 4 均压通风系统自动控制技术研究 均压通风系统如图 3 所示，调节风窗处的气压 传感器可以用来实时监测风窗的内外压差，并将结 果传输到数据收集装置，本系统自动控制的实现来 自于风窗、气压传感器、数据收集装置、执行系统。 数据收集装置将接收到的风窗内外压差的数据储存 并传送到控制器，控制器将信号转化为数据与规定 的安全压差进行比较，如果在安全区间之外，则执 行风窗调节指令，改变通风面积从而改变内外压差， 实现均压通风系统的自动控制调节。 该均压通风系统自动控制技术的控制流程图如 图 4 所示，实施方式如下 （1）了解工作面的实际环境，计算风窗内外 的压差所能接受的安全区间 ，将计算所得输入 PLC 控制器。 （2）将气压传感器安装于风窗处，通过对风 窗内外实时压差的监测，将所得数据传送给数据收 集装置。 （3）数据收集装置接收气压传感器传送的实 时监测数据， 并将此转化为信号传送到PLC控制器。 1492018 年第 7 期 （4）PLC 控制器将接收到的实时监测风窗内 外压差数据与刚开始计算所得的压差安全区间进行 对比，然后通过对变频器的控制实现电动机的控制， 从而调节风窗的通风面积，改变风窗内外的压差。 （5）当 PLC 控制器接收的压差数据不在计算所 得的安全区间内时，系统会立即控制风窗进行调节， 直至内外压差位于安全区间时结束调节。当再次出 现内外压差不处于安全区间时，重复此调节过程。 （6）当自动控制失去效应时，会出现报警器 发出警报，可以通过人工手动调节进行控制。 图 3 均压通风自动控制系统 5 结论 本文通过对均压通风系统自动控制及预警技术 的研究，在新景煤矿 3煤层工作面进行了布置，得 到了很好的应用。通过实践，实现了对上部采空区 气压变化和工作面有害气体的实时监测，防止有害 气体对工作面内工人造成伤害，并且完善了均压通 风系统的自动调节，给矿井的安全生产提供了方便。 图 4 控制流程图 【参考书目】 ［1］ 王方田 , 屠世浩 , 高杰 , 等 . 火区下煤层群覆 岩移动规律及安全开采 [J]. 采矿与安全工程学 报 ,2010,272171-174. ［2］ 闫凯 . 煤矿周边小窑自燃火区治理关键技术的研 究与应用 [D]. 太原 太原理工大学 ,2010. ［3］ 牛立东 , 王常兴 , 王俊峰 . 废弃小煤窑采空区 自燃火区治理关键技术的应用研究 [J]. 中国煤 炭 ,2010,36191-93. ②缸底的底部可拆卸，且缸底距缸筒距离不大， 便于安装行程传感器，拆卸操作简便。 3 结语 带有行程传感器的推移千斤顶，在结构上与普 通的手动千斤顶有一定的差别，只需将带有行程传 感器的推移千斤顶通过简单的拆装就可以用于一般 的手动控制系统将行程传感器、电缆接头、附件 等电气设备取出，将缸底底部固定行程传感器的环 形螺纹堵头更换为普通螺纹堵头，无需将千斤顶彻 底拆开，无需把活塞杆上的磁环取出，就可作为普 通的手动控制推移千斤顶使用。这种形式的推移千 斤顶具有良好的互换性和通用性。 【参考书目】 ［1］ 潘峰 . 行程传感器液压缸基础技术的研究 [D]. 浙 江大学 ,2002. ［2］ 李俊士 , 魏冠伟 . 一种行程传感器自动化检测装 置的研制 [J]. 煤矿机电 ,2015424-27. ［3］ 李宝龙 . 液压支架推移装置参数优化与移架速度 研究 [D]. 太原理工大学 ,2010. （上接第 144 页） ［4］ 张玉明 , 尹建国 , 赵金明 , 等 .SSJ-800 双向带式 输送机弯曲铺设运行技术的应用 [J]. 山东煤炭科 技 ,201103250252. （上接第 146 页）［5］ 齐电水 , 程刚 , 张立勇 . 柴里煤矿 EBH-120 掘进机自 开口拐弯实践 [J]. 山东煤炭科技 ,200905118-120. ［6］ 尹 建 国 , 张 玉 明 , 刘 国 栋 , 等 .SSJ-800 皮 带 机 转弯装置在我矿的应用与实践 [J]. 煤矿现代 化 ,20080277-78.