掘进作业面智能化通风控制系统应用探究.pdf

2020 年第 7 期2020 年 7 月 对于井下巷道掘进作业而言，随着巷道掘进长度 的不断变化，其局部通风系统整体处于持续变化中， 这时如果通风设备的运行功率无法及时调整优化，便 可能导致巷道掘进面供风不足，从而对生产的安全、 持续开展造成严重影响。有鉴于此，针对井下掘进通 风的实际需求，构建针对性的掘进智能通风系统，对 于提升井下作业的持续性和安全性意义重大。 1工程概述 A 矿井下 2112 巷道处于井田 830 水平南部，该巷 道西侧为井田边界，南侧为实体煤，北侧为开采作业 面。巷道开口位于水平皮带大巷 5导线点前部 30 m 处，沿 9煤层顶板施工，方位角为 270毅，巷道设计全长 1 150 m，设计尺寸为 （ 宽伊高 ） 4 800 mm伊3 000 mm， 掘进选用综合机械化施工工艺，现阶段已完成巷道掘 设 480 m。 整个巷道掘设期间使用局部风机进行供风，共配 设有 FBD 型局部风机 2 台，作业功率为 55 kW，局部 风机布设于巷道开口向北 20 m 的进风风流中，同时配 备 200 A 开关 1 套、120 A 联锁开关 1 台，作业时风 机专用电源与 1配电点和 3高压开关相连；备用电源 与 2配电点和 8高压开关相连。风机所连风筒长度 10 m，直径 1 m，风筒出风口与作业面距离不超过 10 m。此外，巷道掘进期间每间隔 50 m 布设喷雾降尘 设备一套，通过巷道内静压进行喷雾降尘，各设备作 业洒水量为 0.5 m3/min。 2原掘进通风系统存在的问题分析 2.1通风作业控制自动化水平较低 在矿井原通风系统中，局部风机不能进行自动切巷 作业，只能依靠人工操作的方式定时进行切换实验，同 时，切巷作业中不能实现不停风倒机，风机运行中出现 故障也无法及时预警且地面监控中心不能对风机运行 参数进行实时监测。整个通风系统自动化水平相对较 低，故障率较高[1]。 2.2风流温度难以控制 巷道原通风系统借助局部风机将新鲜风流压入作 业面，由于整个通风路线较长，在巷道掘进初期作业面 温度较低。但随着巷道延伸，作业面温度持续升高，供 风风流无法满足作业降温需求。 2.3风速难以调节 巷道掘进初期，风筒整体漏风系数和风阻均相对较 小，作业面风速可达 2.2 m/s。这种高速的风流会导致 掘进面产生大量粉尘，不便于生产。而随着巷道的掘进 延伸，当掘进距离超过 500 m 后，作业面风速减小至 0.8 m/s，这虽导致掘进面扬尘浓度有所下降，但风流 风速的减小会使得污风扩散减慢，从而影响施工效率。 2.4降尘效果不足 在 2112 巷道掘进期间，巷道风流粉尘的质量浓度 可达到 130 mg/m3。这种情况下，采用常规的喷雾洒水 降尘工艺，难以达到预期的降尘效果，喷雾后粉尘的质 量浓度依然可达 90 mg/m3，能见度不超过 15 m，对生 产高效开展造成了一定的阻碍。同时，通过常规的喷雾 收稿日期2020-05-09 作者简介薛刚锋，1987年生，男，山西洪洞人，2014年毕业于中 国矿业大学安全工程专业，助理工程师。 掘进作业面智能化通风控制系统应用探究 薛刚锋 （ 山西焦煤霍州煤电吕临能化公司庞庞塔煤矿，山西 临县 033200 ） 摘要 井下巷道掘进的安全有效对于矿井生产的持续开展意义重大。以此为着手点，针对掘进作业面智能化通风控 制系统应用开展探究，结合具体工程实际，在分析原掘进通风系统存在问题的基础上，总结分析智能化通风控制系统设 计和智能化通风控制系统作业原理，希望能够为其他矿井相似系统的应用提供借鉴与参考。 关键词 矿井；巷道掘进；掘进通风；智能化通风控制系统 中图分类号 TD724； TD67文献标识码 A文章编号 2095-0802-202007-0178-02 Research on the Application of Intelligent Ventilation Control System in Driving Face XUE Gangfeng Pangpangta Coal Mine of Lvlin Chemical Energy Co., Ltd., Huozhou Coal Electricity Group Co., Ltd., Shanxi Coking Coal Group, Linxian 033200, Shanxi, China Abstract The safety and effectiveness of underground roadway driving is of great significance to the continuous development of mine production. As a starting point, this paper explored the application of intelligent ventilation control system in driving face. Combined with the actual project, based on the analysis of the existing problems of the original driving ventilation system, it summarized and analyzed the design of the intelligent ventilation control system and the operation principle of the intelligent ventilation control system, hoping to provide reference for the application of similar systems in other mines. Key words mine; roadway driving; driving ventilation; intelligent ventilation control system （总第 178 期） 实践运用 178 2020 年 7 月2020 年第 7 期 能源知识 洒水设备进行降尘，洒水量较大，容易导致巷道内积 水，从而影响机电设备的正常使用[2-3]。 3智能化通风控制系统设计 针对 A 矿 2112 巷道掘进通风存在的不足，对其原 有通风系统进行改良提升，并增设一套智能化通风控 制系统。 所配套智能化通风系统构成组件包括地面操控系 统、智能供风系统、PLC 控制器、联锁开关、降尘系统 和温度风速控制系统等，其结构如图 1 所示。 上述设备中地面操控系统构成包括工业以太网、 网络交换站和上位机控制系统，其中，网络交换站能 够借由以太网与井下进行数据交互；上位机控制系统 则能够借助显示屏实时展示井下通风系统的运行状态。 智能供风系统构成包括 2 台功率 50 kW 的变频风机、 温度控制器和开关等。温度风速控制系统包含温度 （ 风速） 传感器及基站，传感器均布设于掘进面迎头， 由基站通过 PLC 装置进行控制。降尘系统主要包含粉 尘浓度传感器、泡沫生产器和集控器等[4]。 4智能化通风控制系统作业原理 4.1温度风速控制原理 借助 PLC 控制装置提前预设掘进面温度传感器、 风速传感器的保护值，其中温度保护值为 22 ℃，风速 保护值为 1.5 m/s。作业时，当掘进作业面温度低于 22 ℃时，温度传感器会实时将所收集数据传递至基 站，基站将所接收数据转化为信号后传递至 PLC 控制 装置，接收信号后，PLC 控制发出“加热”指令，并将 相关信息传递至联锁开关，由联锁开关打开风机温控 装置，对引入的空气进行加热，确保作业面温度维持 在 22 ℃左右；而当作业面温度超过 22 ℃时，PLC 装 置接收信号后发出“制冷”指令，由联锁开关接收指 令并启动半导体制冷机，对引进的风流进行降温，确 保作业面温度稳定。同理，当作业面风速超过或低于 1.5 m/s 时，风速传感器将收集的数据传输给基站，由 基站将相关信息转化为数据信号并传输至 PLC 控制器， 再由控制器发出相应的指令信号，操控变频风机进行 风速调节，从而确保掘进作业面风筒出风口风速稳定 在 1.5 m/s[5]。 4.2回风流降尘作业原理 借助 PLC 控制器对配设的粉尘浓度传感器进行保 护动作预设，将动作保护值设定在 15耀50 mg/m3，同时 每间隔 200 m 安装一套降尘系统，配设高压喷头，并 安装于距离顶板 800 mm 处。作业时，当巷道风流中粉 尘的质量浓度超过 50 mg/m3时，集控装置会第一时间 将所收集数据传输至 PLC 控制设备，控制设备接收相 关信号后发出“开启”指令并将相关指令传递至联锁 开关，控制泡沫抑尘装置启动，进行高压喷沫降尘。当 巷道风流中粉尘的质量浓度低于 20 mg/m3时，PLC 控 制器接收信号后向联锁开关发出“关闭”指令，控制泡 沫抑尘装置终止工作[6]。 5结语 巷道掘进作业作为矿井生产持续高效开展的关键 前提，确保其掘进的安全有效对矿井生产意义重大。 在生产作业中，矿井管理者必须高度重视相关问题， 针对掘进作业期间的通风安全开展针对性探究，优化 通风系统，确保通风的持续有效，从而为矿井生产综 合效益的最终获得提供坚实保障。 参考文献 ［1］ 王阳.矿井智能通风系统优化研究 ［J］ .山西能源学院学报， 2020， 332 28-30. ［2］ 魏振华.远程智能通风除尘系统在掘进巷道中应用 ［J］ .山东 煤炭科技， 20198 92-93. ［3］ 罗洪章.矿井掘进面智能通风控制系统设计探析 ［J］ .机械研 究与应用， 2015， 285 164-165. ［4］ 张斌.巷道掘进智能通风技术研究 ［J］ .技术与市场， 2014， 215 107-108. ［5］ 高忠国， 张建娥.矿井掘进通风智能控制系统设计及应用 ［J］ . 山东煤炭科技， 20132 80. ［6］ 姬程鹏.矿井掘进面智能通风控制系统设计 ［J］ .电子产品世 界， 2011， 189 41-43. （ 责任编辑白洁 ） 1、2、3.数据接口。 图 1智能化通风控制系统结构示意图 供风系统 多功能变频风机 井下网络交换站 PLC控制柜 地面 井下 地面 井下 地面网络交换站 工业千兆以太网 FameView 组态软件 上位机控制系统 显示器 电控 液阀 集控器 泡沫 生产器 粉尘浓度 传感器 螺旋高压喷头 降尘系统 120 A 联锁开关 温度控制器 基站 温度 传感器 风速 传感器 温度风速控制系统 123 薛刚锋 掘进作业面智能化通风控制系统应用探究 地热能的妙用 地热能的开发利用已有较长的时间， 地热发电、 地 热制冷和热泵技术都已经比较成熟。今后地热能利用发 展的主要问题是解决建筑物的采暖、 供热及提供生活热 水， 以地热能直接利用为主， 将中高温地热热水 （跃55 益） 用于包括冬季采暖、 夏季制冷和全年供生活热水， 以及 地热干燥、 地热种植、 地热养殖等方面， 实现地热能的高 效梯级综合利用， 使地热能的利用率达到 70耀80。 179