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主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
矿井智能通风有哪些关键问题待解决?

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匿名 提出于2020-08-21 17:16
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  通风系统是矿井的“血液循环系统”,是保障矿井安全生产的基石。 通风系统出现故障往往导致风流紊乱、风流短路、用风地点风量不足等安全隐患,严重时甚至导致矿井灾害的发生。 尤其在发生瓦斯爆炸、煤尘爆炸、火灾、煤(岩)与瓦斯突出等灾害时,通风系统遭到破坏,快速恢复矿井正常通风是遏制事故扩大和应急响应的关键所在。

  矿井智能通风主要有如下待解决问题

  1.通风参数快速准确获取

  1)风量精确获取技术装备。 目前大面积使用的风速测量仪表、风速传感器启动风速基本在0.3 m/s 以上,无法满足《煤矿安全规程》规定的岩巷最低风速0.15 m/s 的要求;测量精度在±0.2 m/s 左右,尤其在于低风速巷道风速测量、风门漏风检测、风流精确调控等方面相对误差较大;常用的机械式风表线路法测定风速受人员高度和测风经验限制,尤其在大断面巷道中测量结果的可靠性较低;风速传感器在巷道断面内的安装位置、校正方法没有切实可行的操作规范和标准,导致监测数据的可靠性不高;巷道断面积的测量采用卷尺或激光测距仪测量巷道宽高,以规则形状计算巷道断面积,而煤矿井下巷道因成型误差、后期变形等原因形状各异,断面积计算结果误差较大,给风量的准确计算带来更大误差。 因此,在风量数据准确获取方面,风速测量与监测仪器仪表、风速准确测量方法、传感器布置位置、断面准确测量仪表是未来应着力解决的基础问题。

  2)风流压力、压差准确获取装备。 无论采用何种解算模型和监测方法,通风系统参数尤其是巷道、通风设施阻力数据是通风网络准确建模的最关键因素,目前的测量与监测仪器仪表误差均在1%F.S 左右,而大断面、小风阻巷道阻力一般在几帕到几十帕,仪器仪表固有误差甚至超过巷道本身阻力,造成对通风网络解算、监测、分析、决策的保障不到位。因此,研发高精度风流压力、压差测量与监测装备是今后亟待解决的问题。

  2.风量动态定量调节

  1)按需分风风量的动态确定。 目前的用风地点风量是根据温度、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、最多工作人数等进行预先计算而确定的,每个月进行一次风量计算来配风,而上述参数在每个用风地点是随着生产的推进不断变化的,经常会出现风量过大导致的能耗浪费或风量不足导致的瓦斯超限等问题,因此需要一种基于新型传感技术的需风量动态分析预测模型和风量调控决策方法,为实现按需精准分风创造条件。

  2)风窗调节的智能决策与控制。 虽然目前出现了一些远程自动控制风窗,可以实现风窗开口面积的自动调节,但依然是通过“监测-调节”的循环与验证,解放了人员,但并未提高调控速度,同时因风量的精准监测问题没有得到解决,无法实现真正的风量定量调节;在煤矿井下的风量调节往往是多组通风设施同时调节,才可在不影响其他区域安全生产的前提下实现调控地点的按需分风。 因此,风量调控还需解决3 个问题:①实现风窗的远程无人自主调控;②风窗过风量的快速精准调控;③多组通风设施并行调控前提下调控设施数量、调控设施位置、调控量的智能最优决策。

  3.通风动力与通风网络自主匹配

  主要通风机与通风网络的自主匹配。 我国矿井主要通风机耗电量占全矿井耗电量的8%~15%,是矿井的耗能大户,很多矿井主要通风机与矿井通风系统适应性差,存在“大牛拉小车”的问题,而通过改变叶片角度、调控导流板等方式往往降低风机效率。 在高压变频技术已经成熟的今天,应研发推广自动变频风机,根据风机控制区域实时计算的总需风量,远程监控风机运行状况,自动调节风机转速,确定合理的主要通风机工况点,使主要通风机实际供风量与实时计算的总需风量匹配;在矿井反风时,根据设计的反风风量,主要通风机自动调频调速,使主要通风机的实际反风风量与设计反风风量匹配。

  局部通风机与用风地点需风量的自主匹配。 因对煤层赋存、地质构造、瓦斯等异常变化掌控手段有限及生产不连续不均衡等因素影响,掘进工作面已然成为矿井安全隐患的集中区,目前的定量供风显然存在很多不确定因素影响安全生产。 因此,应积极发展与推广智能调频局部通风机,根据实时监测与分析结果,自主调整掘进工作面供风量。

  通风动力装置的远程控制与调节。 当需要调节主要通风机、局部通风机开停、工况点调节时,可远程控制进行调节,同时实现主要通风机附属装置的自动联动调节。

  4. 通风隐患自动识别与灾变应急控制

  矿井通风的最终目的是保证井下安全生产,目前可通过监测实现风速超限、风流短路、风路阻塞、角联风路等隐患的判识,但对于煤与瓦斯突出、火灾、瓦斯爆炸等重大事故等的判识依然是技术难题,因此通风网络决策应与上述灾害研究相结合,研发重大灾害超前预测预警机制和预防及控制手段。

参考文献:《我国矿井通风技术现状及智能化发展展望》

发布于 2020-08-21 17:18
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