煤矿通风系统优化（推荐12篇）
煤矿通风系统对煤矿正常生产具有十分重要的意义, 煤矿通风的主要目的为向煤矿井下输入新鲜空气, 并增加井下氧气含量, 将井下有毒有害气体排出或稀释。然而, 随着矿井生产工作的不断推进, 原有的通风系统已经不能适应煤矿现代化通风系统运行的正常要求, 因此, 实现煤矿企业的通风系统优化设计势在必行。
1 煤矿通风系统的类型
煤矿通风系统主要是为井下输送新鲜空气, 并将井下的污浊空气排出井外, 它主要包括以下若干重要组成部分:a) 进、回风井的布置方式;b) 主要通风机的工作方式;c) 通风网络;d) 风流控制设施。根据进、回风井在井田内的布置, 矿井通风系统可分为以下四种:a) 中央式;b) 对角式;c) 区域式;d) 混合式。
1.1 中央式
进、回风井均位于井田走向中央。常见的中央式通风系统主要有两种:a) 中央并列式;b) 中央边界式。
1.2 对角式
对角式主要有两种:a) 两翼对角式;b) 分区对角式。两翼对角式通风系统的进风井往往在井田中央, 而在煤层埋深较浅的井田边界则分布着2个回风井。单翼对角式的进、回风井均分布在井田两翼, 且只开挖1个回风井。从井田走向方向看, 分区对角式的进风井处于其中央, 而在每个采区均开挖1个回风井, 无需开挖总回风巷。
1.3 区域式
区域式通风系统的整体空间较小, 仅局限于一个具体的生产区域, 即为较小的、独立的通风系统。
2 煤矿通风系统的优化理论
要想有效实现矿井通风系统的优化, 就必须做好下面若干方面工作:a) 查找出煤矿通风系统中存在的不足之处或弊端;b) 初步制定出若干个矿井通风系统的设计方案, 然后从这些里面择取最佳的方案。在选择最佳方案时应该充分考虑到2个因素, 一个是矿井的通风需要, 另一个是煤矿企业的生产和建设的需要;c) 井下安全生产;d) 费用成本。在充分考虑上述因素的基础上, 才能选择出最符合本矿实际的通风系统。
2.1 改变煤矿通风的方法
矿井常用的通风方法主要有以下几种:a) 压入式通风;b) 抽出式通风;c) 抽压混合通风。一般情况下, 煤矿经常采用的通风方法为抽出式通风, 但若矿区的煤层容易发生自燃或煤层埋藏深度较小时, 则采取的通风方法必须为压入式通风。而如果采用压入式和抽出式联合通风方法, 往往需要较多的通风设备, 同时这也增加了通风管理工作的复杂性, 所以, 这种通风方法很少在矿山上得到应用。
2.2 改变煤矿通风的方式[1]
要想选择合理的通风方式, 就必须充分考虑下面若干条件:a) 煤层的自燃倾向;b) 煤矿内瓦斯程度;c) 井田面积;d) 矿井地形条件。此外, 还应结合技术、经济和安全要求进行分析。若井田面积不大, 则采用的通风方式为中央并列式, 但这种通风方式不足之处主要有以下四处:a) 阻力大;b) 通风线路长;c) 容易漏风;d) 煤矿内风压变化较大。而当井田面积较大时, 则最好采取对角式或中央边界式。若矿区煤层埋深较浅, 并且瓦斯涌出量较大时, 则采取的通风方式为混合式通风[2]。
2.3 合理分配矿井的通风量
由于煤矿通风的一个重要目的是排出或稀释井下有毒有害气体和粉尘等, 所以, 必须准确计算采区等各个地点所需的风量, 而后根据各地点所需风量, 合理分配风量, 从而保证矿井的正常生产工作。但随着开采工作的推进, 矿井所需风量也会相应增加, 可采取更换主风机的措施, 以实现矿井的可持续生产。
2.4 减少矿井内通风的阻力
对于煤矿巷道来说, 影响通风阻力的因素是很多的, 主要表现为:
a) 煤矿巷道长度;b) 煤矿风量的配备;c) 煤矿通风网络的布置方式;d) 煤矿大断面的大小及其变化量;e) 巷道光滑程度。因此, 必须从上述5个因素出发, 减少各处的通风阻力。
2.5 合理地规划煤矿通风设施
矿井通风系统中常见的通风设施有:风窗、风门、风桥。为尽可能减少通风设施的数量, 则必须充分结合矿井风流的自然分配情况, 这在一定程度上也能减小通风阻力。此外, 为保证各处风量的充足和避免漏风问题的存在, 则必须合理确定各种通风设施的数量和安装位置。
3 煤矿通风系统的优化设计[2]
3.1 传统的矿井通风系统结构
传统的矿井通风系统结构为矿井通风机到立式的主风门, 最后到达检修风门。检修风门经常是处于打开状态, 当1号风道有2台通风机正常工作时, 1号风道的立式主风门则会保持打开状态, 随后就转为倒机工作, 如果将1号通风机打开, 并将2号通风机关闭时, 我们可以看到这一段过程, 在倒机时存在一段停风时间, 如果在1号通风机关闭情况下, 2号通风机由于各种故障造成启动困难, 则会导致矿井下瓦斯积聚, 发生不安全事故。
3.2 通风系统优化方案[3]
矿井通风倒机过程中可能会发生暂时性停风问题, 这种问题可能会给矿井安全生产工作造成重大影响, 而实现通风系统方案的优化, 可有效解决这一问题。因此, 采取不停风倒机方案可保证矿井安全生产。这一方案需要在风道上方开挖对空风门, 其作用为保证倒机时各工作地点风量充足。系统优化后, PLC自动控制系统将会应用到通风系统中, 若此时1号风道中有2台通风机处于工作状态, 主风门则处于打开状态, 但必须关闭对空风门。使用PLC系统来实现对立式主风门和平式对空风门开关的控制, 此外, 各风机的交流接触器的辅助触点信号也要实现PLC系统控制。倒机工作流程:关闭2号风道的通风机、立式主风门和平式对空风门→打开2号风道的平式对空风门→打开2号风道通风机→打开2号风道的立式主风门与1号风道的平式对空风门→将1号风道的立式主风门和2号风道的平式对空风门关闭→将1号风道的通风机关闭→将1号风道的平式对空风门关闭。整个倒机工作完全是由PLC系统来实现自动控制的[1], 这对增强矿井通风系统的稳定性具有十分重要的意义, 从而保证了煤矿的安全生产。
4 优化通风系统的作用[4]
实现矿井通风系统的优化, 不但可以降低矿井负压, 而且还能有效避免矿井自燃现象。此外, 也保证了系统稳定, 有利于避免瓦斯积聚, 提高了风门质量, 有利于减少漏风, 降低了风机功耗, 有利于提高经济效益, 最终达到保证了矿井安全生产的目的。
5 结语
优化矿井的通风系统是十分必要的, 通过优化能有效改善传统通风系统供风能力不足的问题, 还能改善瓦斯浓度。回风立井的新建大大减小了煤矿通风阻力, 漏风状况得到改善, 提高了通风效率, 同时也降低了风排瓦斯的浓度, 提高了通风系统抗灾能力, 有利于实现矿井开采的稳产高产和集团公司的长远发展, 矿井通风系统优化后所带来的经济效益也是十分显著的。
摘要：叙述了煤矿通风系统的类型及煤矿通风系统的优化理论, 提出并分析了煤矿通风系统的优化设计, 指出, 优化矿井通风系统为煤矿企业的安全生产奠定了坚实的基础。
关键词：煤矿,通风系统,优化
参考文献
[1]吴小娃.煤矿通风系统的优化实现研究[J].科技风, 2013 (7) :153-153.
[2]张桂湘.关于电力线路管理中不安定因素的浅析[J].山东煤炭科技, 2011 (3) :157-158.
[3]刘光智.浅谈煤矿通风系统的安全性及优化设计[J].科技与企业, 2013 (01) :190-191.
红山煤矿位于泸西县城南, 属云南省红河州泸西县午街铺镇所辖, 地理坐标:北纬:24°35′42″~24°36′18″;东经:103°34′51″~103°35′44″。矿井设计生产能力9万t/a, 核定生产能力3万t/a, 矿井属低瓦斯矿井。矿井为斜井开拓, 矿井通风方式为中央分列式, 通风方法为机械抽出式。所开采的K7、K91、K93煤层经鉴定, 煤尘具有爆炸性、煤层的自燃发火倾性为容易自燃。
目前矿井共有四个井筒, +1732m主井、+1735m人行平硐、+1751m付井进风;+1763m回风斜井出风。其中+1763m回风斜井布置煤层顶板, 其它井筒布置于煤层底板, +1735m人行平硐通过下山在+1660水平与主井相贯通。
矿井开采水平为划分有+1660、+1618、+1581、+1530m等4个水平。其中+1618以上水平已开采结束, 在+1581水平布置有一个K91煤N采煤工作面和一个K93S采煤工作面, 1530水平正在开拓, 布置有二个掘进工作面。
2 问题的提出
2.1+1618-+1763m回风井布置于煤层顶板, 护巷煤柱因受非法小煤窑盗采, 局部冒落塌陷, 导致矿井严重漏风, 矿井漏风率高达29%, 造成矿井有效风量低。
2.2 由于矿井漏风率的增加, 煤层自燃发火倾向为容易自燃, 极易造成采空区的残留煤出现自燃, 给矿井安全生产造成威胁。
2.3+1618-+1763m回风井为矩形断面, 架棚支护, 宽度1.6m, 高度1.7m, 该井筒巷道由于矿压影响, 巷道存在失修, 断面狭小;且+1581水平及+1530两个水平工作面的污风经过采区回风上山→+1618水平回风巷→+1618m回风石门→+1618-+1763m回风井→然后沿+1618-+1763m回风排出, 矿井通风线路较长, 通风阻力较大, 矿井有效风量不足。
2.4+1581水平与+1530水平未形成独立通风, 存在串联通风, 矿井风流多从+1581水平短路进入矿井回风巷内, 导致+1581与+1530两个水平风量分配不合理, +1530水平工作面风量不足。
2.5 地面井口引风硐、防爆门、人行侧门等通风设施, 因建设使用时间久远, 设施的质量、密封性差;
漏风明显。矿井外部漏风率超过《煤矿安全规程》的规定。
3 通风系统技术改造方案比选
通过上述分析可以看出, 影响矿井系统通风的最主要问题是+1618-+1763m回风井因护巷煤柱被盗采出现局部冒落塌陷, 漏风严重, 加上该回风井断面偏小, 通风阻力较大, 造成矿井效风量不足, 有效风量率仅71%。同时由于矿井漏风的存在, 增大矿井自燃发火可能性, 易造成采空区内残留煤出现自燃, 严重影响矿井安全生产, 因此, 亟需对矿井通风系统进行技术改造, 提高有效风量率, 使其达到安全规程要求。经现场勘察, 提出以下2种改造方案:
方案1:对现在+1618-+1763m回风井进行维修加固, 并适当扩刷巷道断面。 (1) 对冒落塌陷区域进行清理, 采用砌碹支护, 净断面控制在2m×2.2m, 墙壁采用水泥砂浆砌筑, 碹拱采用钢筋砼浇筑。 (2) 对+1618m水平回风至+1618-+1763m回风井间回风石门整条进行扩刷巷道断面, 使其净断面达到2m×2.2m。 (3) 对顶板完好而两侧煤壁被盗采的地段进行浆砌矸石墙, 并对整条回井进行水泥砂浆抹平, 防止漏风。
方案2:利用现人行平硐作为回风、报废现行+1618-+1763m回风斜井, 择址新掘+1581-+1660m通风斜井。在+1581m主石门内段适当位置以255°方位新掘+1581-+1660m全岩通风斜井, 与+1600水平总回风巷贯通, 作为矿井总回风巷道。通风斜井设计巷道坡度30°, 断面宽度2.2m, 高度2.4m。
方案1的优点是无需新掘巷道, 改造的初期投资较少, 占用时间相对较短。其缺点: (1) 在采空区冒落处进行清理, 作业难度大, 安全风险较大。 (2) 巷道的长期维护工程量大。+1618-+1763m回风井、+1618m水平回风石门布置于煤层顶板及煤层内, 受空区冒落影响会出现巷道变形、巷道压力增大, 将会加大今后井巷维护工程量。 (3) +1618水平以上采空区残留煤容易自燃的安全隐患得不到彻底的消除。
方案2的优点是通风斜井为全岩巷道, 直接布置在煤层底板, 井巷维护工作量小, 且回风线路得到简化和优化。其缺点是需新掘巷道158m, 与维修和扩刷原通风井相比, 改造初期投资量稍大, 占用时间相对较长。经比较, 方案2能够根本解决矿井+1581m以下区段存在的回风瓶颈问题, 使矿井通风系统得到明显优化, 而改造所增加的资金和工期是可承受的。因此, 本次通风系统技术改造最终选择方案2。
4 技术改造配套措施
我们在组织实施技术改造方案2即新掘+1581-+1660m通风斜井的同时, 综合采取以下配套措施, 对矿井通风系统进一步优化。
4.1 从+1530水平回风上山掘一条巷道 (长度30m) 与新掘+158
1-+1660m回风井贯通, 在+1581水平与+1581-+1660m回风井联络巷间设置正反2组风门, 让+1530水平的回风直接进入矿井总回风中, +1581水平的回风经+1618采区回风巷再进入矿井总回风中, 从而实现+1581水平与+1530水平为独立的通风系统, 消除+1581水平与+1530水平存在不合理串联通风的现状, 进一步提高通风系统的合理性和可靠性。
4.2 在+1581水平采区回巷至+1618水平总回风巷间增设一组调节风门。
在+1581水平与+1530水平巷道中分别设立测风站并进行合理配风, 使+1581水平与+1530水平工作面的供风量保持在合理范围内。通过改造, 解决好+1530水平工作面风量不足问题。
4.3 在+1581-+1660m通风斜井的巷道底板浇筑砼台阶, 方便人员上下, 使该通风斜井兼作上下区段之间的行人安全通道。
4.4 对地面回风平硐、防爆门、人行侧门, 风机引风硐等通风设施进行改造。
用水泥砂浆对井巷、门框四周进行堵漏、抹面, 对门扇与门框接触处加封橡胶带, 确保风门不漏风;门扇采用防腐坑木制作, 延长其服务年限。对主要回风巷道的风门加装开关传感器, 利用矿井安全监控系统使其处于常闭状态。
5 改造效果分析
5.1 通过改造, 矿井漏风率显著下降, 矿井有效风量率从71%提高至92%, 满足安全生产要求。
5.2 改造前后矿井通风阻力与矿井等积孔的对比:
改造前矿井总风量为872m3/min, 矿井通风阻力为197Pa, 矿井等积孔为1.13m2。改造后矿井总风量为1340m3/min, 矿井通风阻力为102Pa, 矿井等积孔为2.12m2。矿井风量增加了468m3/min, 矿井通风阻力降低了95Pa, 矿井等积孔增大了0.99m2, 由通风难易程度属于中等偏下变为通风较为容易矿井。
5.3 改造后矿井各采掘工作面的风量分配更为合理、均衡, 经实
测+1581水平的风量645m3/min, +1530水平的风量594m3/min, 均能满足各用风地点的正常需要。
5.4 区段之间上下更为便捷, 安全出口更加通畅。
关键词：煤矿；巷道布置；通风系统；修改巷布；运输能力；通风能力
中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）33-0040-02
随着我矿煤层深度开采，+206三水平生产采区可采储量只剩下43.2万吨，2015年主要采区工作面均在+100四水平开采，该水平的通风能力、提升矸石、设备、运送材料能力很难满足生产的需要。为了确保+100水平正常安全生产，对巷道重新进行优化布置，在+100东+103.1—+210.7标高布置底板回风上山，目的是使+100水平通风系统由两入两回改变为三入两回，增加风量，降低风阻。
1 概况
+100水平为矿井的四水平，主要开采煤层为一、二号煤层，为煤与瓦斯突出煤层，地质储量为737.5万吨，分为四个采区，即+100西一采区（已采完）、+100西二采区（石门已揭煤）、+100西三采区、+100东一采区（准备采区）。通风系统为两入两回，两入分别为三段暗主井、三段皮带井，两回为三段暗副井、+100—+206标高西侧底板回风上山，水平入风量为3932m3/min，回风量为3968m3/min，该水平提升系统为三段暗主井既提升人车又提升矸石、设备兼用，每班必须一半时间用来运送人员，极大地影响了矸石和设备材料提升，开拓进尺很难有大的突破，影响了开拓煤量的构成。
2 松树镇煤矿生产的现状和不足
2.1 松树镇煤矿生产简介
松树镇煤矿原+100东二采区设计简介：（1）五个回采工作面，共计回采原煤39万吨，预计回采结束时间为2017年；（2）设计开拓进尺540m×5000元/m =270万元。
2.2 现状
该矿井按水平划分，分东、西两翼布置，共划分为四个水平：第一水平+550水平，第二水平+400水平，第三水平+206水平，第四水平+100水平，第一水平、第二水平已回采完毕，现生产水平为第三水平、第四水平，共布置五个采区：+206西一采区、+206西二采区、+206东二采区、+100东一采区、+100西二采区。
+206、+100水平西侧煤层平均倾角10°，其中有U5、U6、U7、U8、U9、U10六条火成岩岩墙按煤层倾向生成并贯穿整个区域，岩墙平均厚度为21.5m，且局部伴生火成岩膨胀体。其中U5、U7、U9火成岩岩墙伴生落差分别为4.5m、3.6m、5.8m。
2.3 不足
（1）+100东二采区通风系统必须利用原+206东二采区通风系统，为保证通风系统稳定、可靠，每年需翻修、拉底（扩面将阻）1695m，维修费用为447.8万元/年。根据接续实际情况，+100东二采区截止2017年采区才能回采结束，进行封闭。3.5×447.8万元=1567万元。（2）采用+100东二采区设计（保证不了提前施工+100东侧采区岩石底板瓦斯专用抽放巷）。（3）增加了矿井通风阻力。（4）采用+100东二采设计必须利用原+206东二采区通风系统回风，受采动的影响，主要表现为：容易造成采空区自燃发火，同时不利于通风设施维护和管理。综上所述条件，主要是不能保证通风系统的可靠，容易造成瓦斯事故。
3 优化通风系统修改巷布的工程组成
+100东大巷80m，+100补石334m，第一集中上山513m，第二集中上山512m，+180.5m标高—+210.7m标高底板回风上山476m，+103.1m标高—+180.5m标高回风联络巷279m，总计：2194m，其中岩石：1169m，煤巷：1025m。
4 优化通风系统修改巷布必要性的前后对比
4.1 生产系统方面
修改巷布前：+206东二采区32110面的二层煤需要利用+206东二采区的系统才能开采，但32110面的二层煤标高低于+206标高，属于剃头开采，违反了《煤矿开采技术》，通过优化巷道，既解决了+206东二采区剩余煤量剃头开采问题，又减少因维护+206东二采区系统的巷道1695m，维修费用为447.8万元。同时也利用该系统解放了+206东一采区残存块段。
4.2 通风系统方面
修改巷布前：+100水平通风为两入两回，入风量为3932m3/min，回风量为3968m3/min，通风路线为：三段暗主井—+100东一采区—三段暗副井；三段皮带井—+100西二采区（+100西三采区）—+100—+206标高西侧底板回风上山—+206水平回风巷。修改巷布后：为三入两回的通风系统，入风量为5906m3/min，回风量为5963m3/min，通风路线为三段暗主井（三段暗副井）—+100东一采区（+100东补石门区）—+103.1—+210.7标高东侧底板回上山—+206水平回风巷；三段皮带井—+100西二采区（+100西三采区）—+100—+206标高西侧底板回风上山—+206水平回风巷。以上可以看出通过修改巷布，+100水平从两翼偏坠式通风（+100东一采区通过距离比较远，阻力比较大）改变成入风为中央并列，回风为两翼均匀（风量分配均匀，通风阻力小）。通风系统稳定可靠，所以优化通风系统修改巷布是必然的。
4.3 提升系统方面
修改巷布前：只能通过三段暗主井运送人员、升降矸石、设备，三段皮带井运送煤炭。提矸车皮保证不了，极大地影响了全井的开拓进尺，2015年全矿所有采区工作面将集中在+100水平，提升矸石、升降设备、工作面搬家倒面、生产矛盾会集中到运输上，运输将是制约安全生产的主要因素。修改巷布后：三段暗副井变为入风，可以用来运送人员，三段暗主井提升矸石、升降设备，基本能够满足生产的需要。
4.4 消突方面
区域防突措施中采取顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯区域防突措施如果在明年取消（国家煤监局网站公布准备取消顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯区域防突措施），那么+100东将无法进行消突工作，修改巷布后利用+100东一补石门钻场及补打瓦斯专用抽放巷能够实现底板穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯区域防突措施。
4.5 煤炭资源开采方面
通过优化巷道布置，利用+100东一补石门区的系统能够开采原+206东一采区3111面与3113面之间的可采储量；原+206东二采区3212面下部剩余储量，可获得可采储量约43万吨，延长了矿井服务年限。
5 结语
通过对+100东+103.2—210.7标高优化通风系统修改巷布，分别在通风系统方面、生产系统方面、提升系统方面、消突方面、煤炭资源开采方面等取得很大的成果，可以看出优化通风系统修改巷布是必然的。
参考文献
[1] 张国枢，杨运良，谭允桢，等.通风安全学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2000.
[2] 谭允桢.矿井通风系统管理技术理论[M].北京：煤炭工业出版社，1998.
[3] 刘光智.浅谈煤矿通风系统的安全性及优化设计[J].科技与企业，2013，（1）.
[4] 段仓熊，介小文，李伯平.徐家沟煤矿通风系统优化改造方案分析[J].价值工程，2013，（25）.
为切实加强我矿通风管理、完善通风系统，规范通风设施管理，严防瓦斯超限，是通风系统和风量分配更加合理，确保做到“系统合理、设施完好、风量充足、监控正常”特别定此方案。
一、成立方案实施领导组： 组长：总工程师 副组长：通防副总
成员：通防部长、副部长、技术员、通风队队长
二、领导组职责
组长：负责完善通风系统及设施的技术管理和技术审批等全面工作。
副组长：负责对通风系统的及设施现状调查和问题分析，完善通风系统及设施的业务管理全面工作。
成员：负责完善通风系统及设施的具体方案及措施，制定及实施工作。
三、完善通风系统及设施过程的要求
1、通风系统现状的调查
1)绘制矿井通风系统图和网络图，标明井巷名称、用风地点、风流方向、通风设施等内容
2)进行矿井通风阻力与网络参数的实测工作 3)实测通风构筑物的有关参数
4)调查生产布局。对全矿的开拓布置、采掘接替、运输系统等做
全面的调查了解
2、对现有通风系统存在的问题进行分析
1)通风系统的阻力分析。分析矿井中进风、用风、回风阻力分布状况，找出高风阻、高阻力的区域和井巷，分析其原因
2)风量、风速分析。各用风地点的风量是否满足需要，各地点的风速是否满足《规程》规定
3)通风设施的数量、安装地点、质量是否满足要求，是否合理
4)主要通风机运行状况分析。工况点是否在合理的工作范围内，附属装置的功耗和漏风情况，风机是否有喘振现象等
5)对矿井漏风状况、矿井外部漏风率及有效风量率进行分析
6)通风井巷断面情况分析
7)生产布局安排分析。分析布局上存在的不合理因素
四、完善通风系统及设施的步骤
1)提出尽可能多的在技术上可行的方案，按不同时期、不同水平选择多种通风系统方案。
2)根据所提的不同方案分别按生产要求，确定各用风地点的用风量
3)确定通风网络的各项参数
4)确定风机的工况点，井巷风量分配及风量调节量 5)计算各项经济技术措施
6)经过技术经济比较，确定最终通风系统方案。
五、保安技术措施(一)矿井通风管理
1)根据我矿开掘技术条件和基本建设计划，确定矿井风量和风流控制设施。并将计算出的矿井需风量，分配到各采掘工作面、硐室及其他用风地点，在生产条件变化时，及时有效地进行局部风量调节，按有关规定确定通风设施和通风设备的合理位置，并严格保证其质量，以确保工作地点风量和良好的气候条件。
2)按《规程》规定，进行矿井风量和风速检查。检查各用风地点的风量分配，各巷道的风速，以及矿井漏风情况是否符合《规程》要求，发现问题及时处理。
3)进行矿井通风阻力测定，掌握阻力分布状况，对阻力较大的地点和区域采取相应的措施。
4)按《规程》要求，组织通风安全各项检查工作，发现问题及时处理，以确保矿井遇有良好的通风状况和适宜的作业环境。
5)加强瓦斯检查工作，按规定及时、准确地检查各主要巷道和采掘工作面的瓦斯浓度，采取相应措施防止瓦斯积聚，严防瓦斯超限，有效遏制瓦斯事故的发生。
6)按要求绘制和填绘矿井通风系统图，及时掌握通风网络的变化情况，及时准确填写各种通风安全报表，并对各种报表进行分析和研究，发现问题及时处理。
（二）通风设施管理
1）井下通风设施由通风队负责按质量标准化建筑风门要能自动关闭，调节风窗大小必须满足实际供风巷道需风的要求，并灵活可靠，需要通车的风门要满足行车要求。2）通风设施的闭锁装置在砌筑时由通风队和监控巡检员配合安装，并确保完好。
3)井下通风设施实行辖区管理，即谁施工区域内的设施由谁负责使用管理，验收交接必须办好交接单，并做好记录，在验收时必须安装好管理标志牌，明确责任，发现损坏，按“一通三防”管理制度有关规定进行处罚。
4)各种调节装置必须安装好固定装置，以便于调节和固定。5)严禁两道风门同时打开，发现同时打开，按规定进行处罚，造成通风系统风流紊乱导致事故的追究当事人责任。6)运输大巷难以通过风门时，应通知通风队进行处理，若和自拆除损坏风门者，按破坏通风设施论处。
7)通风设施的日常管理和维护由通风队负责，必须由专人定期进行检查维护。各施工单位要使用好和保护好分管范围内的通风设施，故意损坏者，按破坏通风设施给予重罚。
（三）局部通风管理
1）各掘进工作面必须按照掘进通风设计，合理选择局扇风机型号，并严格实现双风机，双电源，双闭锁及自动切换功能。
2）局扇的安设位置必须由通风部门确定，安设位置必须满足《规程》规定，并能保证安设风机处的全风压供风量，不发生虚幻风。
3）严格加强岗位责任，局扇风机必须设专人并实行挂牌管理，任何人不得随意停开，保证局扇二十四小时不间断正常运转，并做好记录。
4）严格杜绝局扇无计划停电停风，有计划停电停风前必须制定安全保证措施，经总工程师批准后方可执行。5）工作中因故障突然停风，必须将受影响区域的人员撤至新鲜风流中，并切断电源，同时局扇专管员立即汇报调度查明原因。
6）恢复通风必须经瓦检员检查设备10米范围内风流中各种有害气体，不超规定，确认安全后由局扇专备员负责开启。7）加强风筒管理，有作业队组设专人负责。8）风筒接口严密不漏风，严格杜绝反接头。
9）风筒破口要及时修补，无法修补的风筒必须及时更换。10）风筒吊挂平一直线，逢环必挂，挂紧吊稳。11）风筒拐弯要圆缓，拐弯处必须舍专用弯头，不拐四弯 12）距工作面末端的风筒严格杜绝10cm以上的破口，如因开
炮严重损坏的必须及时更换。
13）风筒出口距工作面的距离必须符合作业规程的规定。14）加强日常检查，并严格处罚制度。
六、通风专项应急措施(一)通风一般性事故应急措施
种类：
1、矿井主扇风机停电停风，2、掘进工作面局部通风机停电停风，3、主要通风设施损坏，矿井主扇风机停电停风的应急措施
因检修、停电或其他原因有计划停止主要扇风机运转时，1、必须制定专门停风的安全技术措施，并组织各相关部室和矿领导进行审批。
2、机电部负责人必须开停风停电工作票，并重点注明停风时间。
3、停电停风前，由调度员向各部室及队组通知，并同时通知地面风机房、绞车房、考勤房，严禁人员入井，同时向井口信号工、考勤员、检身员、矿灯房核对井下人员是否全部升井，确认井下人员全部升井后，调度室通知现场负责人，经现场负责人同意后通知变电室值班电工，进行停电停风工作。
4、主要通风机停止运转后，必须及时打开井口防爆门和有关风门，利用自然风压进行通风。
5、停电停风前，安全监控巡检员要对矿井安全监控系统进行一次
全面检查，确保停电停风期间矿井安全监控系统正常运行。
6、停电时，调度室、风机房及通风队值班人员要及时记录停风时间，停风期间，调度室密切关注矿井安全监控系统。
7、停电结束，送电送风后，及时将防爆盖关闭，并观察风机各项运行参数，待参数恢复正常后，由瓦检员对井下各地点进行气体检查，确认安全后，通知调度室，由调度室通知各个作业队组人员正常入井。
8、局部通风机及其各个电器设备点气体经瓦检员检查符合规程要求，有专职电工进行送电。送电后，瓦检员对掘进面进行气体检查，只有气体浓度符合规程规定，通知调度室后，由调度室通知当班作业人员进入工作面正常作业。
9、由调度室通知救护队员对各个地点密闭进行一次全面检查，发现问题及时进行处理。
10、瓦斯检查过程中如若出现局部气体超限，要及时通知调度室，有通风部门编制气体排放安全技术措施，同时通知救护队，进行气体排放工作，气体排放具体见气体排放安全技术专项措施。
因其他原因造成主要通风机停风时的应急措施，1、因为不确定因素影响造成矿井主要通风机停风时，首先由调度室立即通知井下作业人员迅速撤离工作面至井底车场，并通知通风、机电部门值班人员立即打开地面防爆门，利用自然风压向井下供风，2、通知机电部门主要负责人和当班值班矿领导，由机电部门主要负责人组织相关人员抓紧时间进行原因查找和分析，尽快排除故障。
3、如若一时在短时间内无法判断原因或由于上级变电所故障一时无法排除，由当班值班矿领导决定井下人员全部升井至地面。
4、待故障彻底处理完毕后，矿井正常供风后，由瓦斯员对各个地点进行气体检查，具体工作要求同上。
掘进工作面局部通风机停风停电应急措施
掘进工作面因检修、停电或其他原因计划性停风应急措施，1、停电停风前，必须制定安全技术措施，同时开停电停风工作票，停电停风工作票要注明停电停风原因、时间、操作人等相关内容。
2、停电停风前，掘进面作业人员必须全部撤出作业地点，经调度合适后，通知停电操作部门负责人后方可停电，同时调度部门还必须通知停电操作部门安排专人在掘进工作面进风测设置警戒人员避免任何人员进入工作面。
3、停电后，通风队要及时安排瓦斯员在掘进面进风流段设置栅栏挂设警标，禁止人员入内。
4、检修完毕后，由调度室通知通风部门，通风部门通知瓦检员对风机开关附近20m范围内气体进行检查，气体浓度符合煤矿安全规程要求方可启动风机。
5、正常通风后，瓦检员对工作面气体进行检查，工作面气体符合规程要求后，方可由当班电工逐级进行送电。
6、正常通风后要查明停风原因，并制定可靠的措施。主要通风设施破坏的应急措施
这里的主要通风设施指主要风门、进回风之间的挡风墙。这些设施破环后均会造成局部工作面风量不足。当发生只要风门、挡风墙损坏出现风流短路现象时，调度室立即通知通风部门，有通风部门组织人员进行处理。
1、通风队负责人接到通知后，立刻组织人员，先在原有位置实施一道临时性挡风墙或挡风帘，同时通知瓦斯员、测风工对井下各地点气体风量进行检查和测定，同时立刻进行原有设施的维修和维护使其恢复到设计要求。
2、如若通风设施一时无法恢复，则组织人员重新进行通风设施的砌筑，以确保通风设施尽快完成恢复工作，确保矿井系统和风量稳定。
3、问题排除后，要认真分析原因，采取切实可行的措施，预防类似现象发生。(二)瓦斯防治一般性事故应急措施
种类：
1、揭露新煤层出现气体异常变化。
2、矿井或局部作业点风量变化，出现气体变化。
3、局部通风机设备故障，供风量不足出现气体变化。
4、停送风规程中工作面气体变化。揭露新煤层出现气体异常变化。
1、矿井揭露新煤层前均要进行探测工作，揭露煤层前，影响对各种设备进行全面检查，确保设备完好，揭露煤层时要适当放慢掘进速度，同时加强现场检查工作。
2、当工作面出现气体异常时，工作面要立刻停止作业，所有工作面作业人员立刻撤出工作地点，瓦斯员或当班带班人员立即向调度室汇报，由调度室通知矿总工程师、矿值班领导、通风队管理人员。
3、工作面所用电器设备停电（掘进面风机不得停风），并在掘进面回风流设置栅栏，禁止人员入内，通风队管理人员立即通知救护队，同时技术人员到工作面现场查看情况，并详细记录工作面气体变化规律。
4、由矿总工程师组织相关技术人员，对出现的问题进行分析，并制定出相应的安全技术措施。
5、由技术人员现场跟班，落实安全技术措施，救护队员工作面现场监护，瓦检员、救护队员随时检查工作面气体变化，待工作面气体变化稳定，且在规程范围内，方可确定工作面进入正常掘进作业阶段。
6、事故结束后，做好技术基础资料。矿井或局部作业点风量变化，出现气体变化。
矿井或局部风量发生变化，会影响到局部地点气体变化，尤其
是采煤工作面和掘进工作面，加强主要用风风量检测、气体检查工作，对安全生产至关重要，当工作面由于风量变化出现气体变化现象时采取的措施：
1、调度室立即通知通风部门，通风部门安排瓦检员在工作面现场检查，同时通风队组织人员对井下通风设施进行检查。
2、检查主扇风机负压、工作面风速探头、主要进风巷风速探头、主要回风巷风速探头数值变化，根据数值变化，确定风量变化的分支。
3、如若是通风设施损坏的及时恢复通风设施，如若是巷道跨冒造成的原因，及时对巷道进行疏通。
4、在回风系统作业期间安排瓦检员现场检查气体，调度室时时观察作业地点安全监控探头数据变化，发现异常变化及时向现场作业人员汇报。
5、日常管理过程中，要加强通风系统检查，确保通风系统安全，通风设施可靠。
局部通风机设备故障，供风量不足出现气体变化
当掘进工作面局部通风机发生故障，出现掘进工作面供风量不足，气体发生变化时，采取的应急措施：
1、通知工作面作业人员撤出工作面，在局部通风机回风流处设置栅栏，挂设警标，严禁人员入内。
2、现场带班人员或瓦斯员通知调度室，调度室通知通风部门和掘进队负责人。
3、通风队安排测风员对掘进面进风流风量进行测定，同时测定其他地点风量，确定工作面风量变化大小及其原因。
4、掘进队负责人组织维修人员对风机进行检查，同时切断工作面所有电器设备供电，如若是风机故障产生的风机吸风量不足，及时对风机进行维修。
5、现掘进面均使用双风机双电源，当在用风机有故障时，及时将风机导入备用风机。
6、风机故障一时无法解决的，及时进行风机更换，但掘进工作面不得停风，如若必须进行停风作业，则如制定专项安全技术措施后方可进行。
停送风过程中工作面气体变化。
掘进工作面局部通风机发生停风现象，重新供风时，工作面回风流中短时间会出现气体浓度变化现象，此时应采取的应急措施：
1、工作面送风后，作业人员不得立即进入工作面从事作业。
2、工作面电器设备不得立即送电。
3、回风流栅栏不得立即拆除。
4、瓦斯员在回风流检查工作面排出气体，5、当工作面回风流中气体达到正常作业期间气体浓度，由瓦检员对工作面各地点气体进行检查，确认工作面各地点气体正常，浓度符合规程要求后，通知调度室和现场带班人员，由调度室通知现场作业人员进入作业面正常作业。
矿井通风是煤矿安全生产的一个重要环节,合理、稳定、可靠的矿井通风系统是保证矿井安全生产的基础,随着矿井开采深度的增加、开采强度增大、综合机械化程度的提高,特别是瓦斯压力、瓦斯含量和瓦斯涌出量越来越大,同时矿井通风线路长、通风阻力大,使得矿井需风量大幅度增加,为此,根据老石旦煤矿回采进度、矿井整体布局,对矿井安全生产无实际意义的巷道进行了优化改造。
2 矿井概况
神华集团乌海能源公司老石旦煤矿位于内蒙古自治区桌子山煤田西翼的老石旦矿区,2006年生产能力核定150万t。现矿井开采煤种为1/3焦煤,主采煤层为12#、16#煤层。截止2013年10月底,矿井保有资源储量为6 091万t。全矿开拓煤量为1 758万t,可采期为11年;矿井开拓方式为斜立井混合式开拓方式,采用单一水平采区式开采,共划分南采区、北一采区、北二采区,北三采区4个采区。南采区、北一采区和北二采区已全部开采,并封闭完毕,北三采区9#煤层已开采结束,现正开采北三采区12#、16#煤层。矿井共布置主斜井、副斜井、回风立井、北三进风井4个井筒。
矿井采用中央分列式通风,主、副井、北三16#进风井进风,回风立井回风,回风井采用FBCDZ-№23型主要通风机两台,矿井通风负压为1 760Pa,矿井通风等积孔为2.6m2。主要通风机,一台运转,一台备用,通风负压1 760Pa,主扇风量为5 454m3/min。
矿井现布置回采工作面两个,031601综放工作面和03121 1薄煤层综采工作面;3个掘进工作面,分别是031212运输顺槽、031212回风顺槽和031604运输顺槽(北翼)。12#煤层掘进工作面均为炮掘,16#煤层掘进工作面为综掘。掘进巷道均采用锚网索联合支护。
3 通风系统改造的必要性
(1)主通风机能力不足。
随着矿井开采深度的增加,通风线路增长,通风阻力进一步加大,准备工作面通风更加困难。现有主要通风机FBCDZ-№23已不能满足矿井向深部延伸、技改后供风的需要。
(2)通风路线长。
9#煤层巷道断面小,扩修困难,造成通风阻力大,回风线路长达8 502m,如增加风量,通风阻力增加更大。目前,主扇风叶角度已调至最大负荷值,不能通过改变风叶角度增大供风量。
(3)通风阻力大。
矿井通风阻力达到1 760Pa(大于设计的1 362Pa)。
(4)
9#运输下山、9#运输延伸联络巷及通9#轨道下山的联络巷对矿井安全生产无实际意义,而且要耗费大量人力物力对其进行维护,特别是031210工作面回采结束后,压力显现更为明显。
(5)9#运输下山通16#绕道风门,及12#旧变电所风门墙体变形严重,漏风大,维护难度大,且对实际生产无意义。
鉴于上述原因,老石旦煤矿决定对部分巷道进行封闭,优化通风系统,降低通风阻力,减小维修成本。
4 通风系统改造方案
封闭巷道需要施工的密闭地点见图1。
(1)对9#猴车尾与12#左三车场联络巷道向下巷道实施封闭,如图1中A点。
(2)对12#运输延伸联络巷与9#轨道延伸落底交叉点往下巷道实施封闭,如图1中B点。
(3)对原12#变电所两侧进行巷道实施封闭,如图1中C、D点。
(4)对16#煤层绕道车场和031604回风联络巷交叉点往上实施封闭,如图1中E点。
(5)对9#煤层通16#煤层绕道联络巷两侧实施封闭,如图1中F、G点。
(6)对16#煤层绕道车场口处实施封闭,如图1中H点。
封闭后通风示意图见图2。封闭材料计算见表1。
通风系统优化前后系统比较与分析见表2和表3。
通过表2和表3数据对比分析可以发现,通风系统优化前后主扇风量由优化前的5 454m3/min增大至5 718m3/min;主扇负压由优化前的1 760Pa降低至1 380Pa;9#、12#煤层的总进风量由优化前的1 739m3/min降至1 362m3/min;矿井有效风量率由优化前的86.6%提高至88%;矿井通风等级孔由优化前的2.57m2增大至2.91m2;通风路线长度由优化前的8 502m,缩短为7 549m。
5 结语
(1)与优化通风系统前相比,通风系统更加简单、稳定、可靠;风量分配更加合理,矿井抗灾能力明显提高。
(2)通风路线缩短了953m,矿井每年缩减维护巷道支出费用285.9万元,使得矿井经济效益有所增加。
(3)行人风门减少8道,使得通风系统更加简单,减少漏风的同时每年可以缩减通风设施维护费用5.76万元。
(4)通风系统各类参数均得到明显优化,主要通风机负荷也有所下降,使用寿命有所提高。
(5)矿井可以有充足的风量分配至16#煤层,确保16#煤层回采工作面及掘进工作面所配充足风量治理瓦斯。
(6)与优化通风系统前相比,矿井生产环境得到进一步改善。
参考文献
[1]邬忠诚等.黄白茨煤矿通风系统优化改造与效果[J].矿业安全与环保,2013,(1):98-101.
煤矿通风系统的主要任务是将空气输送到矿井下, 以增加井巷中空气含氧量, 满足工作人员对氧气的需求[1], 保证工作人员的生命安全;稀释或排出井巷中的有害气体。改善井巷的工作环境。通风系统的可靠性是确保煤矿安全高效生产的前提, 是实现煤炭工业可持续发展的必要条件之一[2]。
2 煤矿通风系统的现状
2.1 井巷通风不足
当前, 我国个别小煤矿存在重生产轻安全的问题, 煤矿开采无计划性, 超煤矿通风能力持续开采等。煤炭市场盈利好时, 忽视通风能力, 超负荷开采, 导致井巷通风不足, 易造成瓦斯集聚, 存在重大安全隐患。
2.2 巷道风阻过大
中小煤矿中, 回风巷道断面较小, 致使巷道里风速大、通风阻力大的现象。同时, 巷道断面不一致, 在巷道拐弯处角度偏小 (不足90°) , 导致通风阻力增大, 井巷负压提升。
2.3 通风设备性能低、布局不合理
井巷通风是煤矿生产中治理瓦斯、粉尘、火灾等危害的有效手段。通风可分为自然通风和机械通风两种, 井巷通风主要采取的通风方式是机械通风。一部分煤矿的通风设备陈旧、落后, 通风机的安装不合理、运行不稳定, 甚至出现通风机中断运行。风机是通风系统的主要动力源, 出于成本考虑, 很多煤矿选择低廉风机, 使得井巷通风的风机存在隐患。落后或者不合格的通风设施性能差、运行效果差, 致使井巷风量不足, 风门、风桥等通风设施不达标准, 不能满足实际生产需要。综采工作面风量不足, 导致个别地点出现微风甚至无风作业。
2.4 个别煤矿缺乏专业通风人员
中小煤矿工作环境不好, 工资待遇不高等原因, 专业通风技术人员较少考虑到中小煤矿工作, 使得中小煤矿缺少专业通风人员。甚至个别小煤矿无专业通风技术人员, 其通风管理员缺乏通风专业知识, 容易出现操作不规范, 给矿井开采带来隐患。
3 通风系统应遵循的原则
3.1 整体性原则
通风系统是煤矿生产系统的必不可少的系统之一, 为此, 在分析通风系统时候, 需要和其他系统协调, 要符合地质构造和开采条件相适应, 选取最优通风系统方案。通风系统是进、回风井及附属装置、通风网络、通风所需构筑物等多要素构成, 要素之间相互联系、相互制约, 所以在设计通风系统时, 必须综合考虑, 选取最佳方案。
3.2 适应性原则
所谓适应性指的是通风系统的设计、安装、调试必须以井巷的实际情况相吻合, 煤矿在建井期、投产期、生产旺盛期、收缩期等过程。不同时期, 用风情况不同, 对通风系统的具体要求也不尽相同。在投产初期及后期, 所需风量少, 通风阻力较小, 小功率的通风机即可满足生产所需。生产旺盛期投运的通风系统 (风量大、网络复杂、调节频繁等) 此时显得不大适应, 需要进行再次调整或改造。随着综采进度的推进, 生产区域发生变化, 地质成分出现变动 (像高瓦斯区) 使得原先的通风系统此时不再适合。这是必须对通风系统进行调整, 以使得通风适应现在的开采作业环境。再次, 若煤矿发生大的改变, 例如:地震、塌方、瓦斯爆炸等使得通风系统出现大的变化, 所以说, 通风系统必须与当前生产相适应, 要根据生产情况, 对通风系统进行及时的调整。
3.3 安全原则
通风系统中, 风路各部分受到自然风压、风道阻力、风机安装方式等多因素的影响, 须以安全为基准, 综合考虑各因素, 保障系统的安全可靠运行[3]。
3.4 优化设计方案原则
改善井巷通风状况、创造良好劳动条件;尽可能缩短回风线路, 减少回风距离或者采取好的降阻措施, 以减少回风阻力;提高通风系统的稳定性;充分利用现有设备, 发挥设备潜能[4]。
4 安全管理对策
4.1 建立健全通风安全管理的规章制度。
依据相关法规、标准制定严格的制度, 对已经实行的制度, 通过实践不断进行改进和完善, 使得制度更适合于实际开采作业。责任落实到人, 进行量化考核, 提升员工的操作技能, 不断提高管理水平。
4.2 建立安全稳定的通风系统
设计阶段, 严格把关, 严禁出现平面交叉的通风系统, 杜绝采区内部出现两头通风、通风扩散、通风串联等隐患;对通风系统进行核定, 用专业机构进行评定, 要对矿井的通风阻力、通风设备性能等进行核定, 并制定参数图。对测定结果进行分析和优化, 制定出完善的通风系统方案;加强通风系统的维护和管理[4]。
4.3 测算通风能力
对井巷的风量进行分析统计, 测定矿井的通风能力。通风系统正常运转的情况下, 按照开采、掘进等用风点风量总和计算。总之, 风机提供的风量必须大于总的用风量。
4.4 强化作业人员的通风安全培训
定期对作业人员进行通风培训工作, 使得员工对通风安全知识了如指掌, 使得通风安全人人重视, 从而提高员工的通风安全意识。
5 小结
优良的通风系统不但能够给煤矿带来良好的经济效益, 更重要的是能保障员工的生命安全。因此, 通风系统的管理必须与当前生产情况相适应。
摘要：煤矿通风系统是煤矿关键设施之一。倘若通风不畅、效果不好, 将直接影响到煤矿的安全生产。从煤矿通风系统的重要性、通风系统原则、通风现状、对策等方面阐述。
关键词：煤矿,通风系统,现状,对策
参考文献
[1]葛红建.浅论煤矿通风系统的现状及对策研究[J].科技探索, 2012 (05) :73.
[2]焦继红.煤矿通风系统技术改造浅析[J].煤炭技术, 2012 (08) :92-94.
[3]吴中立.矿井通风与安全[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1989.
兖州矿业集团某煤矿通风机房于2002年安装了主通风机性能在线监测系统, 随着企业现代化管理的需要和信息技术的发展, 原有系统已经不适应运行需求。主通风机是煤矿生产中的重要关键设备, 其运行的状况直接影响煤矿的安全生产, 因此需要将其纳入监测信息系统, 对其进行监测与管理。为了能将通风机的各种运行参数送到监测信息网上, 需要对原有的通风机监测系统进行改造, 经与矿机电科、矿信息中心以及局信息中心有关人员协商探讨, 确定了两套改造比较方案, 并选择一种进行系统改造。
2改造方案比较
2.1基于组态软件的监测系统。系统以工控计算机为信息处理中心, 由于原计算机已运行多年可靠性和配置都已降低不能满足安全可靠的需要, 需要更新。原有传感器虽然仍能使用, 但为了保障系统运行的可靠性, 需要准备备件, 在传感器发生问题时及时更换, 以保证监测信息网上的监测数据真实、可靠。采用“组态王”软件开发平台重新设计监测系统软件。为实现联网, 每隔一段时间将监测结果写入一个数据文本文件 (*.txt) , 监测中心服务器通过读此文本文件获得风机的工况信息, 数据格式由局信息中心和本系统开发人员商定。
本方案的优点是简单可行, 又具有一定的扩展能力, 开发成本较低, 预算较少, 本方案预算3万元。不足是使用计算机为核心, 无论硬件, 或软件系统 (如计算机病毒等) 其可靠性都低于可编程控制器。另外, 机房值班人员可能擅自操作计算机, 会造成系统不能正常运行, 需要进行系统权限设置[1]。
2.2基于PLC的监测系统。本方案采用可编程控制器为系统核心, PLC选用西门子S7-200系列的CPU单元及输入输出模块, 实现的功能与原系统相同, 并预留控制输出口, 便于今后实现风机操作的集中控制, 配以触摸屏显示通风机的运行状况和数据查询操作。数据联网方式:采用PLC的网络模块, 监测服务器通过网络读取监测数据, 实现数据共享, 服务器将监测结果发布到网络上[2]。
PLC为工业专用控制器, 其硬件系统有较高的可靠性, 软件是专用的, 不能运行其他程序、完成其他任务, 系统扩展有一定的限制, 也不能进行一定的高级运算, 如故障诊断等。采用本方案相当于重新开发了一套新监测系统, 因此成本比方案一高, 系统总预算达到约8万元。
根据对两套方案的比较, 本着实现既定功能, 降低成本的原则, 采用基于组态软件的方案。同时在设计时采用一定的加密安全措施, 杜绝工作人员擅自退出监测软件的现象。
3方案实施
3.1系统硬件集成。硬件是整个系统的物质基础, 硬件系统性能的高低, 决定了整个系统的性能。本系统以工业控制计算机为核心, 完成对传感器 (变送器) 所采集信号的接收、加工和传输。工业控制计算机下面挂载多种智能仪表和扩展设备, 与工业控制计算机一起构成硬件系统。
传感器 (传感元件) 是与被测对象直接发生联系的部分, 对整个系统的性能有较大的影响。传感器的选择要尽可能的满足以下要求:a.传感器的量程、精度必须满足测量要求;b.选用适应煤矿恶劣现场环境的传感器;c.尽可能选用输出为标准4~20m A信号的传感器;d.选用体积小, 抗干扰能力强、安装方便的传感器;e.所选用的传感器能尽可能地使用同一电源供电。
在构建系统时不能一味追求硬件的等级, 而是根据现场本身特点, 在满足现场要求的情况下, 选择性价比最高的器件。煤矿生产环境一般较为恶劣, 而且对多数设备有防爆和本安的要求, 在硬件选择过程中, 给予了充分考虑, 所选器件符合煤矿安全要求。
3.2组态软件设计。组态软件所应用的技术实际上就是组件技术和分层的软件体系结构两项软件技术为基础的软件开发。这种软件开发模式是为了适应当今应用软件功能的日趋复杂的要求而发展起来的。组态软件设计部分包括:设备定义与变量定义、画面绘制与动画链接、脚本程序编写、报表设计和通讯与信息交换设计。动画界面是组态软件的特色, 画面的绘制须与设计现场相吻合, 现场设备的运动状态在组态画面中能体现, 要使现场工作人员能从画面的运行情况就能掌握现场设备的运行状态 (平动、旋转、隐藏与显示等) , 在工控机画面中操作图素时能实现对现场设备的操作。要实现这些功能就必须使采集的参数与相关动画进行链接。为了便于数据的存储与管理, 组态王自带了功能强大的报表系统, 可以很方便的实现实时报表、日报、月报和年报的实现[3]。系统运行流程如图2所示。
4结论
基于组态软件设计了主通风机的监测系统, 完成了主要的参数采集、监测、存储和远程数据共享的功能, 实现了对原有监测系统的改造。监控系统已经趋向于网络化, 本系统采用了一种成本较低的数据远程发布方式, 能灵活更改监测量的种类和数量, 达到系统扩展的目的。该系统现场运行情况表明, 系统改造既定目标已经达成, 系统稳定可靠, 总体成本较低
摘要：针对主通风机监测系统老旧, 不适应企业发展需求的问题, 分别提出了两种改造比较方案。通过比较, 选择了基于组态软件的主通风机监测系统作为改造方案, 并完成实施到达既定改造目标。该方案成本较低、效果良好。
关键词：主通风机,监测系统,组态软件,系统改造
参考文献
[1]任子晖, 姚正华.基于PLC和组态软件的矿井主通风机监控系统[J].自动化技术与应用, 2007, 26 (9) :77-78.
[2]刘东科, 任子晖, 石莹.基于S7-200 PLC和组态王的煤矿通风机监测系统的设计[J].工矿自动化, 2010, 26 (6) :112-113.
关键词：通风系统测定；优化
本文通过对某矿山的通风系统实际测定来介绍通风系统测定及优化。
一、通风系统现状
某地下矿山年产矿山80万吨，通风系统是以回风侧为主的分区Ⅳ级机站抽出式通风系统，Ⅳ级机站为总排风机站，设在地表，Ⅲ级机站设在所需分风区域，Ⅱ级机站设置在所需工作点，I级机站设置在-310m南大巷。新鲜风流由主井进入。
二、通风系统测定准备工作
（一）测点的布置。井下采掘作业面、进风点、排风点、主要漏风点、主要巷道分风点都布设了测点，共40个。
（二）测点巷道断面的测量与计算。采用分度盘测量断面法或特征点测量断面法。然后用断面面积计算法求出每个断面的断面积。
（三）风速测定。专业人员，做到测定时间统一，测定方法统一，测定时全部采用智能数字风表侧身走线法。
（四）风速计算。根据所测的数值，先计算出平均指示风速。再查該点所用测风仪器的校正曲线，得出该点校正后的风速，最后用公式V实=（S—0.4）/S·V校计算出该测点的实际风速。
（五）风量计算。根据实际风速和测得的巷道断面积，由公式Q=V实·S断计算出所测定断面的风量。
（六）通风系统测定所用的仪器。ASF-1，量程0.5-25m/s（中高速），0.3-5m/s（微速）
四、通风系统测定情况
通过对通风系统的测定结果分析，该矿的通风方式是合理的，在目前的条件下，基本能够满足井下通风的要求。
同时存在的主要问题如下：（1）做好需风区域风流分配与风流控制的问题，疏堵结合，使工作面的需风量趋于合理。（2）需要做好井下的密闭工作，减少外部漏风。（3）做好通风设施的维护工作，保证通风机运转正常，加强重点、困难地点的局部通风工作。
结语：通过定期对通风系统进行测定，找出通风隐患并进行整改，优化了通风系统，更好的服务于矿山生产。本文对矿山通风系统测定优化具有很大的参考价值。
参考文献：
关键词：煤矿,通风系统,技术,改造
通过对大量的煤矿矿井事故进行统计分析可知, 只要是能够导致矿井通风重特大事故, 基本上均与煤矿通风系统有着较大的关系, 或者是通风系统本身未完整的加以形成, 或者是通风系统设计不合理, 进而造成瓦斯爆炸、煤尘爆炸等一系列重特大事故。由此可见, 当前的煤矿通风系统的设计及构造已经无法切实的满足矿井通风能力要求和矿井安全生产的迫切需要, 所以, 为了对煤矿矿井的安全生产提供可靠的保障, 就需要实施技术改造于煤矿通风系统。
1煤矿通风系统的重要性及其作用
1.1煤矿通风及通风系统
所谓煤矿通风具体指的是通过自然风压或者机械风压, 持续不断的输送新鲜的空气给矿井各个用风地点, 以供给井下人员呼吸, 并且将井下各种浮尘及有害气体稀释、排除, 以便于将环境温度降低, 创造良好的气候条件, 与此同时, 在有灾变发生时可以按照救灾撤人的需要控制及调节风流流动路线的作业。而煤矿通风系统则指的是供给新鲜空气给矿井中的各个用风地点, 排出污风的通风控制设施、通风网络、通风方法和通风方式。从总体上来看, 煤矿通风系统是动态的、复杂的系统, 极易受到复杂且众多内外部因素的影响。
1.2煤矿通风系统的作用
煤矿通风系统的作用主要包括:①确保在正常的生产条件下, 连续、可靠及合理的向矿井下的各个采掘井巷、工作面等提供足够、新鲜的风量;②当矿井有灾变发生时, 在一定范围内最大限度的对风流进行控制, 将灾害对煤矿通风系统所产生的破坏程度减少, 并且减少有害、有毒气体和高温的不良影响, 保证救灾人员的安全及人员安全撤退, 及时的救灾救人, 从而将事故的损失减少。煤矿通风系统应当切实的达到设施可靠、系统稳定、风速合理和风量充足。
1.3煤矿通风系统的重要性
众所周知, 煤矿通风系统经常性的被人们称之为煤矿的“动脉”及“心脏”, 因此, 其重要性是不言而喻的, 具体包括:①煤矿通风系统正如人的“心脏”一般, 但凡出现停风停电, 设备无法正常运转, 无法保证人员呼吸, 井下温度升高, 有害气体超限增加, 这便会造成严重事故诸如中毒、爆炸的发生, 并且带来难以估量的损失;②煤矿通风系统网络正如人的“动脉”一般, 能够确保风流按照所预先规定的路线进行流动和传输, 但凡发生短路或者堵塞, 那么风流便不能顺利的到达所需地点;③煤矿通风系统所具备的调节和控制作用, 能够实现通风系统合理经济且稳定可靠的运行。
2煤矿通风系统技术改造的有效措施
2.1支护形式的技术改造
正是因为矿井井巷的摩擦阻力系数和矿井井巷的摩擦阻力成正比的关系, 因而对某些阻力较大的井巷, 对单出单进的主风井, 实施支护形式的优化, 将摩擦阻力系数减小, 是降低能源消耗以及减小阻力的有效手段, 比如, 实施技术改造于原来不支护的煤矿井巷, 使其成为混凝土砌筑, 将阻力的幅度减小至75%左右, 那么能源消耗便会减小到原来的25%, 有着非常显著的降耗减阻效果。
2.2优化电机和风机选型
由分析可知, 煤矿通风系统的能源消耗与电机的效率、风机的效率成反比, 所以, 合理的选取适用高效、质量可靠的电机及风机, 是确保低耗高效通风系统不可或缺的一大环节。目前, K系列矿用节能风机已经被广泛应用, 该节能风机不仅安装方便、结构简单, 易于检修, 而且运转效率高、性能高, 应当根据以下原则加以选取:①所选用的风机性能应当匹配于通风网络, 若工况处在高效运行状态, 则压风及风量可调范围应当满足生产变化和服务区域的通风要求;②所选用风机之间应当能够互相匹配, 其动力性应当与联合工作组的具体要求相满足。
2.3优化风路结构及多路排风
就矿井通风系统的回风、用风及进风三部分而言, 应当对风路结构加以优化, 充分的确保进风部分能够把质量合格且数量充足的新鲜风流输送给进用风部分, 接着再由用风部分把新鲜风流根据生产的具体需求向各个工作面稳定的分配, 出风部分可以及时把工作面所产生的污风排出矿井。最优的多路并联排风分风方案是按照各个风路相应的风阻大小进行自然分风, 进而使各个风路按照风阻的大小实现自然分风, 保证各个支路的风压大小一致, 此类分风便不会有附加能耗的产生。
2.4把握好降耗减阻
一般通风阻力与通风电耗呈现的是正比关系, 将阻力减小能够得到显著的节电作用, 特别是有着较大风量的井巷, 阻力的减少往往能够得到更加明显的节能效果, 所以, 将阻力减少也是实现煤矿通风系统降耗增效的有效措施。煤矿通风系统的出风及进风部分阻力, 在整个煤矿通风系统中大约占80%, 所以, 将能耗降低的重点应当放置于进出两头的减阻上, 主要措施包括:①若回风道周边和进风道周围有废弃旧巷、发育裂隙和采空区存在, 在不对风源质量产生影响的基础上, 把排风主要通风机与进风主要通风机向采区工作面靠近安装, 对此类与进出风并联的通道充分的加以利用, 将有害的漏风转变成有益的漏风, 从而将进出风部分的能耗和阻力减少;②尽可能采取多路排风和多路进风, 能够明显地将出风部分的阻力和进风部分的阻力降低, 得到理想的节能效益。
2.5煤矿通风网络的技术改造
首先, 煤矿矿井中风流的排出、引入、汇集以及分配是借助于诸多彼此相通、纵横交错的井巷网络加以展开的, 其中, 通风网路就是风流所经过的井巷所组成的网络, 通常矿井自然风无法与生产的需求相满足, 多数情况下均需要人为的控制和人为的调节风流, 只有这样才能够真正的满足实际需求。煤矿通风系统中风流流动的定律包括阻力定律、风量平衡定律以及能量平衡定律等;其次, 利用分风调控方式技术改造煤矿通风系统。最优的通风调控模式为:煤矿通风网络利用主要通风机根据所需要的风量加以控制, 自然分风网络根据自然分配的风量加以合理的调配, 这样便能够使得所有网络均实现有效性最好、可控性最强以及功耗最少的调控优化目的。应当在灵活选择及因地制宜选择调控方式的前提下, 对计算机模拟分析的手段充分的加以利用, 借助于定量定性分析按需分风, 全面的衡量设计方案的管理、能耗和效果等诸多方面, 实现优化选择调控方式及调控装置能耗、大小、位置的目的, 优化目标并非仅仅是需要工作面分风与技术合理、可靠安全的原则相切合, 并且需要容易实施管理、能耗投资最低、尽量不与人行及运输产生冲突。
3.结束语
总之, 在煤矿纵深开采的作业中出现了瓦斯涌出量增多、瓦斯压力逐渐增大等不良现象, 使得煤矿矿井风阻较大、通风线路较长, 矿井风量及作业面需求量也不断上升, 所以, 我们必须对煤矿通风系统的技术改造引起高度的重视, 并且积极采取科学可行的改造措施, 从而保证煤矿矿井的安全生产。
参考文献
[1]董剑锋.浅析现代煤矿通风系统设计与分析[J].改革与开放, 2011 (8) .
随着煤矿开采规模的日益扩大, 煤矿安全生产也越来越受到人们的重视。为了增加煤矿开采的安全性, 自动化控制技术在煤矿通风中得到广泛应用。自动化控制技术能为矿井安全生产提供设备保障, 实现在地面调度中心监测一线生产工艺数据及设备运行状态, 达到远程控制要求, 减少危险场所投入人员, 从而增强矿井安全生产能力。
1 煤矿通风系统设置的必要性
中国是煤炭消耗大国, 但在对煤炭进行利用时, 煤炭安全事故屡屡发生。截至2014年11月, 中国煤矿百万吨死亡率为0.25。伴随重点行业领域专项整治的不断深入, 已对902个小煤矿实施关闭。同时国家安全监管总局等十二部门联合下发通知, 要求到2015年底, 全国将关闭2 000处以上小煤矿。油气管道排查出有30 000多处隐患, 已整治隐患占34.1%, 较上半年提升了20个百分点。
统计数据表明, 煤矿发生最多的安全事故为瓦斯灾害事故, 对社会形成了不良影响, 给人民生命安全带来了极大损失。风量不足、通风设施不全是瓦斯爆炸的主要原因。风量越大, 可爆混合气体的体积就越大, 例如400 m3/min的风量情况下, 2 min内可瞬间形成≥840 m3的爆炸气体, 最终导致整个矿井内部分或全部人员死亡。
煤矿通风系统是通风设施、通风方法、通风方式的总称。煤矿通风系统的设计需要在实现安全生产的前提下, 减少通风工程量并降低通风费用, 最终实现经济效益的提高。总的来说, 需要从人员管理、通风设施、技术指导、队伍建设等方面做好矿井通风管理。矿井通风是煤矿生产的一个重要环节, 煤矿井下开采存在瓦斯及其它有害气体、煤尘、煤炭自燃等严重威胁, 只有控制好煤矿通风, 才能加强煤矿安全保障能力建设, 进一步夯实煤矿安全技术基础工作, 使采矿系统合理、稳定、可靠, 减少事故隐患, 杜绝事故的发生。要想提升煤矿生产环境质量, 需要防治煤尘、瓦斯及火灾, 提高矿井抗灾救灾能力, 最经济、最基础的解决方法就是搞好矿井通风工作[1]。
2 基于自动化控制的煤矿通风系统
自动化控制系统采用最先进的Rockwell网络三层结构。a) 信息层。在信息层应用以太网连接一些信息系统, 从而进行信息收集;b) 控制层。自动化系统及系统控制层使用DH+、RI/O及控制网等系统进行控制, 更好地完成了I/O控制 (input/output, 输入输出端口) 和闭锁及各个部分之间的报文传送, 这样在很大程度上保证了控制信息的实时性和准确性;c) 诊断层。在自动化控制系统的设备层面, 采用具备DN接口的先进设备, 这样可以方便安装, 在一定程度上降低了成本, 且可实现对所出现故障的快速诊断。
煤炭行业是一个技术性较强的行业, 通风系统中应用自动化控制技术是采用“分散检测, 集中控制”的方法, 进行若干监控分站的设立, 对煤矿各个位置的风压、风量、有毒气体含量、温度等状况作出动态检测, 并将所获取的数据通过通信电缆传送至煤矿通风主站, 实施集中管理与监视。待通风主站对监控分站数据进行接收后, 通过相应的算法推算, 进而得到煤矿风量分布状况, 明确风量控制最佳方案。之后, 转化方案为控制指令, 向监控分站控制系统作出反馈, 并依靠变频装置控制通风机风量, 从而实现煤矿通风的自动化控制。煤矿通风系统自动化控制原理如图1所示。
2.1 传感器
煤矿通风自动化控制系统需完成对不同信号的传输与接收, 包括指令与监控数据[2]。传输多路信号的方式包括频分制和时分制, 频分制是依照不同频率把各路信号进行发送和接收, 时分制主要是按照不同时序, 将各路信号进行依次传送。其中, 频分制形式有着很大的优点, 其不但电路简单, 且故障较少, 因此传感器系统采用频分制作为传输电路信号的方式。在频分制系统中, 使用定型生产的载频器接收和发送频率, 通过动力线 (主要是500 V以下的动力传输线) 实现信号传递。进行通风风量控制的前提是能较为精准地测量通风机风量和矿井环境状况, 风压、风量、有毒气体浓度、温度等均需要相关测量数据, 测量方式主要是在巷道中放置各种传感器。应用差压变送器测量风压;通过在确定面积的巷道中安装恒流式风速仪、热式风速仪、三杯电涡流式传感器、恒温风速仪等风速检测装置来测量风速;应用光干涉、红外线吸收、定电位点解法、光谱法等测量井下CO浓度;应用红外线辐射技术或热敏元件测量温度。
2.2 通风系统
通风系统设计主要通过两种途径实现风量的调节:a) 调节通风机电机转速。设置变频装置, 便可对通风机电机转速做出有效改变;同时, 井下局部通风机自动控制的实现, 可应用定时控制的形式, 并在装置定时器的基础上, 加设爆破开关, 从而能够在爆破后实现自动通风;b) 通过改变风门或百叶窗的角度, 实现风量调节和控制。采用频率发送器将风门和叶片状态信号传送到地面控制室。此时, 地面控制室可根据需要, 发出信号, 来转动风门或叶片[3]。
2.3 中央控制设计
中央控制系统主要通过微型计算机来实现系统功能, 这一类型的计算机扩展能力强、接口多, 且能完成大部分任务, 用它进行自动化控制, 精度高、速度快, 能优化控制过程, 很好地满足了煤矿通风自动化控制系统的要求。中央控制系统的任务主要是采集和处理监测站数据, 并以实际需要为依据来对通风量作出动态控制。此外, 监控、报警等功能也要依靠中央控制系统来负责。归结起来, 由中央控制系统所具体负责的任务包括如下内容:发出监控指令;处理反馈监控信息;修改监控数据;依据控制信号执行相应动作;对通风设备工作状况进行监视, 在遇到异常的情况下, 报警或启动处理程序来作出处理。
3 结语
煤矿对中国经济发展有着至关重要的作用, 实现通风安全管理现代化是确保煤矿开采安全的根本措施。而由于煤矿通风不畅导致的煤矿安全事故事件频繁发生, 因此, 应加强煤矿通风系统的设计。提出了自动化控制的煤矿通风系统, 分别从传感器系统、中央处理器及通风系统三部分给予综合设计, 最终保证煤矿通风的顺畅性, 改善煤矿开采环境, 防治煤矿安全事故的发生。
参考文献
[1]高俊祥, 高孝亮.自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用[J].煤矿安全, 2011 (11) :81-84.
[2]赵梓成, 谢贤平.矿井通风理论与技术进展评述[J].云南冶金, 2009 (3) :23-31.
中国具有悠久的采矿历史,关于矿井通风技术的研究也非常发达,到了宋代对于矿井通风的具体举措开始有了较为清晰的文字记载。宋应星的《天工开物》上记载了竖井采煤中通过安装竹筒来排除瓦斯的技术手段和采煤坑道的支护手段[1]。总的来说,我国的矿井通风技术萌芽在先秦时期,经过长期的发展,到明清时期得以完善。悠久的采矿历史为我国留下了许多矿井遗址,通过这些遗址可以对当时的技术条件进行有效的探究。例如:位于甘肃的白银矿山遗址,考证发现该矿井可以追溯到明朝洪武年间,有大小采矿遗迹三十多处。其中最大的采矿遗址的主巷道一百米以上,具有完善的自然通风系统。
2国外研究
英国的A.lack等人在1964年通过大量的实验研究发现“通风工作面的污染物含量只与工作面上污染物产生量和新鲜空气的输送量有关,而与循环风量没有关系”,这就为循环风流在矿井通风的应用开启了大门[3]。大量的研究发现,受控循环通风可以应用到矿井通风中去,它不仅可以解决一些常规通风方法中的技术难题,还具有明显的节能效果。
3矿井通风技术研究的新进展
我国现代的矿井通风技术到20世纪初才开始逐渐形成,1949年后我国开始组织人力翻译当时苏联的相关矿井通风著作,引入了较为先进的矿井通风技术,初步形成了我国的现代矿井通风理论体系。此外,老一辈的工程技术人员开始对矿井通风技术开展独立的研究探索,并出版了一些研究著作,如黄元平先生所著的《矿井通风计算》、《矿井通风阻力测量》等。到了20世纪60年代关于矿井通风的研究著作开始大量涌现,形成了完备的矿井通风理论和实践经验体系[2]。
进入新世纪以来,我国的矿井技术取得了迅速的发展,特别是金属矿井通风系统中以节能为核心的通风技术取得了大量的成果。例如推广了高效节能的风机,建立了矿井通风的自动化管理系统等。
3.1多风机多级机站
多风机多级机站的应用不仅提高了通风效率,还节约了电能的消耗。自20世纪80年代该技术在我国开始研发以来,已经有几十个大型矿井才用了这一技术,取得了很好的经济社会效益。多风机多级机站是由多级风站组成的通风系统,通过多级风站的接力将地表的新鲜空气输送到井下,将井下的污浊空气排送到地表完成井下空气的更新。风量的大小主要靠风机进行控制,尽量减少风窗的使用从而提高通风系统的可控性。另外,由于多风机多级机站相比单一大型风机的节能效果明显,大型风机的风量和风压均较大,因而功率消耗比较大;而多风机多级机站采用机站间风机串联和机站内风机并联的组合方式,选用的风机风量和风压均较小,从而降低了风机的功率消耗。实践经验显示采用通风技术改造的矿井的风机消耗量比之前单一的70B2主风扇系统降低了三分之一以上的能量消耗[3]。
3.2主扇辅扇联合工作
主扇辅扇联合工作是进行矿井通风节能的有效办法。研究发现采用主扇辅扇联合工作可以保证作业风量不变、矿井污染物含量均不超标的情况下将通风系统的运转费用降低到原来的20%左右。在我国有昆明工学院主导进行了大量的主扇辅扇联合工作的研究,并应用到了矿井通风系统当中。对攀枝花冶金矿山公司的兰尖铁矿等矿井的进行了相应的技术改造,取得了良好的节能效果。
3.3降低风阻技术
众所周知在通风系统中风阻的存在会加大通风系统的风压消耗,从而降低通风系统的经济效益。目前,通过在最大阻力路线上的高阻力区域采用扩大巷道横截面积的方法可以有效降低风阻。东北大学开发设计了流线型扩散塔和流线型风桥等通风建筑可以有效降低通风风阻,并且已经在矿山中得到了实际的应用。
实践结果显示,流线型扩散塔的局部阻力仅为直立型扩散塔的一半,通过安装导流叶片可以将风阻降低到20%左右。马鞍山矿山研究院发现多风机多机站的局部风阻主要由进口和出口两部分组成,其中以出口部分为主。通过在机站风机出口安装扩散器可以有效降低机站的出口风阻,从而达到节能的效果。
4矿井通风系统的优化内容和具体措施
对矿井通风系统的技术改造是矿井设计的重要内容之一,也是矿井设计水平的重要体现。不仅关系到矿井的建设成本和建设速度,还关系到以后矿井投产后的经济效益和矿井安全。在矿井投入生产之后,随着生产活动的不断变化,对通风系统的要求也在发生变化。这些因素要求需要根据实际情况对矿井的通风系统进行优化。
对矿井的通风系统进行风阻分析是进行通风系统改造的重要前提。只有降低矿井通风系统的风阻才能提高通风系统的通风效率,从而提高通风系统的经济效益。矿井通风系统中风阻的影响因素众多,其中主要包括风量对风阻的影响、分支风阻对风阻的影响和通风系统网络结构对通风系统的影响。实际矿井的结构往往非常复杂,每一条分支路径的改变都会都矿井的通风系统产生影响。在矿井的设计中要遵循满足通风安全要求的同时尽量降低能耗的原则。
矿井系统的可靠性优化是通风系统优化的重要部分,目前关于矿井通风系统可靠性优化主要包括通风网络及通风构筑物的可靠性和维护措施的可靠性等方面。其中主要通风机作为通风系统的关键是矿井能否安全生产的关键,必须加强对主要通风机可靠性的检查和维护。主要通风机在运行一段时间之后会出现组件耗损等情况,降低了通风能力和风机的经济性能。此外,随着矿井的不断采掘,主要通风机的电能消耗会急剧上升,此时必须对主要通风机的工况点进行科学有效的调节以适应新的系统环境要求。
对矿井的通风系统进行科学优化是一项复杂的系统工程,在进行优化工作前通过查阅资料和实地考察等方法,对通风系统中风阻分布、主风机的通风性能等情况进行详细的了解,对通风系统进行优化找到切实可行的方案。要根据矿井的生产情况,合理安排采掘生产部署,对通风系统进行及时的调整和优化,达到改善矿井通风条件、提高通风系统经济效益的目的。
5结语
随着我国经济社会的快速发展,对于煤炭等矿产资源的需求越来越大。而矿产资源的开发离不开矿井设施的建设。矿井的通风系统是保障矿井的生产安全、决定矿井的经济效益的重要方面。我国的矿井通风历史发展悠久,但是直到上世纪初才开始逐步发展了现代的矿井通风系统。目前,矿井通风技术不断发展,出现了多风机多级机站、受控空气再循环技术等新型的通风技术。在矿井的建造和生产阶段,要不断对矿井的通风系统进行优化设计,以提高矿井的安全性和经济效益。
摘要：随着对煤炭等矿产资源需求量的不断加大,采矿业得到了蓬勃的发展。在矿井系统中通风系统是确保采矿安全,提高经济效益的关键环节。随着技术的发展,大量的新兴通风技术手段不断涌现,为矿井通风系统的优化提供了技术支持。在矿井通风系统的优化设计中,要注意在确保通风安全的前提下降低运行成本。
关键词：矿井,通风技术,优化设计
参考文献
[1]文永胜.矿井通风技术及通风系统优化设计探讨[J].中国矿山工程,2008,37(6):30-32.
[2]任增玉.矿井通风技术及通风系统优化设计探讨[J].黑龙江科技信息,2010,12:47.
[3]张树丰.对矿井通风系统优化改造的分析研究[J].中小企业管理与科技,2011,9:201.
[4]梁旺亮.三维通风动态仿真模拟系统在矿井通风中的应用[J].机械管理开发,2016,06.
在煤矿生产中,主通风机是矿井通风系统的核心装置,其可靠运行对矿井安全生产具有重要意义[1]。对风机的工作状态的检测是了解通风系统的重要方法,也是保证矿井正常工作的重要程序。目前,矿井主通风机控制系统的研究方向是采用先进的测量方法和传感器、高可靠性的PLC和计算机控制技术实现[2]。常村煤矿南风井风机自动监控系统是一种风机在线监测和控制调节装置。该风机自动监控系统设计为标准信号型,现场投运方便,通用性强。该系统使用可靠性高的西门子S7-300系列PLC对风机的参数进行实时监测。通过与上位机联网,即可实现通风机的远程监视,避免参数不准确等问题的出现。
1 系统硬件组成
南风井自动监控硬件系统如图1所示。该系统以PLC为核心,主要对系统参数进行监测。当监测参数需上传至上位机进行分析,同时可接入矿井地面环网。开关量信号与现场压力4~20m A信号采集和传输通过西门子S7-300PLC加数字量模块、模拟量模块实现;风机电机温度、压力等通过PLC模拟量模块进入PLC,稳定性强;高压综保通过RS485转232接口与工控机通讯。各参数的监测原理分析如下:
1.1 流量和风压监测
煤矿井下气体成分复杂,煤尘含量大,湿度大,仪表又必须长时期工作,所以要求流量监测仪表无运动部件;另外,煤矿主通风机的流量监测条件也限制了标准流量仪表在主通风机流量监测中的应用;因此,煤矿主通风机利用压差原理监测流量是理想的选择[3],本系统采用钻孔取压方法测量风压,利用差压测量设备测量压差。测点选择在主通风机入口处,将取得的压力信号和压差信号通过压力传感器转换成电信号输入到PLC,在上位机内转换为需要的风压和流量数值。
1.2 电气参数监测
风机运行电气参数包括主通风机和配套电动机运行时的供电电压、运行电流、有功功率等多个参数,对主通风机高低压开关柜的断路器采用微机综合保护装置,可实现风机运行电气参数的采集。
1.3 温度监测
系统采用关键位置预埋PT100铂电阻的方法来监测主通风机电动机的绕组温度和轴承温度,并以三线制的方式将其引出风机机体处接线盒内。每台电机共有两个轴承温度测点与三个定子绕组温度测点,每个测点均预埋有两支PT100铂热电阻,其中一支为备用。两台风机共4台电机共有二十个测点,接入PLC模拟量输入端子,采集电机工作时的工作温度。
1.4 振动监测
在风机工作时,风机的振动引起振动变送器输出电流的变化。振动传感器基于内部质量块受振动撞击以产生速度变化的原理。两台风机共两个测点,由振动变送器输出的4-20m A的电流信号送入PLC模拟量输入端子,PLC将输入的模拟电流信号经A/D转换后与计算机通讯,计算机获得振动检测的原始信号。
2 系统软件设计
2.1 功能分析
系统软件设计应实现以下功能:(1)系统可实时在线监测通风机的风压、风量、风速、温度。(2)可实时在线监测配套变频器和电机的电气参数:电流、电压、功率、功率因数等。(3)可实时在线监测风机开停信号、正反转信号、风门开闭信号等参数。(4)系统能适时显示电机运行温度,根据温度用户加注润滑脂。系统能自动记忆风机运行时间。(5)可显示风机模拟运行画面,实时显示和绘制风量、风压等曲线。(6)监测数据、报警明细可实时显示、存储、查询、打印。(7)与系统配套的保护监测、监控系统,实现风机运行工况、故障监测的实时就地监控;当风机在不正常状态下运行时,可输出报警信号。
2.2 运行主界面
如图2所示,本主控界面中按照现场实际分布情况设置,上部为2#风机(东台),下部为1#风机(西台)。正在运行的风机电机显示为绿色,停止的风机电机显示灰色,显示切换自动进行,不需要人为干预。系统在主界面中显示各个测点的实时参数。如有温度或振动幅度超出安全值,监控界面中都会有报警信息出现。故障消除或复位后,报警信息消失。通过设置工作模式,还可以使用鼠标在界面上进行风机的各种操作。
2.3 数据储存和参数记录曲线
风压、风量、风速、电压等各种温度进行监测参数并存储,能够把数据保存时间长一些,方便查询与管理。实时趋势显示:系统能实时显示本系统中各参数的趋势曲线,并可以无级进行放大缩小显示,打印曲线等。历史趋势显示:系统能按时间格式显示本系统中各参数的历史存档数据并绘制趋势曲线,同时可以无级进行放大缩小显示,自定义参数显示的日期范围、打印曲线等。
在温度变量记录界面显示电机的温度参数,如图3。每分钟记录归档一次,并且可以自由选择日期时间查看归档信息,根据需要打印不同格式的报表。工具栏中从左至右的按钮功能如下:第一条数据记录,前一条数据记录,后一条数据记录,最后一条数据记录,启动停止,标尺,缩放,趋势开关,时间范围选择等。温度记录曲线,压力记录曲线,电流及频率记录曲线,压力记录曲线及风量记录曲线,这5个界面操作是类似的,仅数据内容不同。
2.4 报警记录
报警记录界面中显示报警的信息,有长期报警、短期报警、打印、排序、激活等。报警列表中包含有编号、日期、时间、持续时间和报警消息内容等。报警消息进入为红色,离开为绿色,确认为蓝色,如图4。对系统中重要过程参数如风速、风量、温度、振动位移等可设定其报警阀值(高高限、高限、低限、低低限)。
2.5 操作日志及查询
用户在使用本系统中的重要操作都要生成操作记录并且保存,便于用户随时查阅操作。
3 结论
主通风机在线监测系统在常村煤矿投入运行以来,大大提高了管理者的工作效率,降低了工人劳动时间,能够及时解决运行中出现的隐患,从而降低设备的运行和维护成本。
参考文献
[1]史丽萍,王利华,唐华.矿井主通风机流量在线监测系统的设计[J].矿山机械,2011(06).
[2]王利华,王小松,魏广金.矿井主通风机自动监控系统的设计[J].工矿自动化,2010(12).
【煤矿通风系统优化】推荐阅读：
浅析如何优化煤矿通风系统11-20
煤矿通风系统优化方案（精选9篇）12-28
潘一煤矿通风系统优化分析研究09-12
煤矿通风系统方案（精选9篇）07-25
通风机监控系统在煤矿通风安全中的应用11-16
自动控制技术在煤矿通风系统中的应用05-11
煤矿在用主通风机系统安全检测检验实践研究11-03
煤矿安全通风05-30
通风管理煤矿安全论文04-18
