綜采工作面遠(yuǎn)程控制局部反風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用

王靖斐

【摘 要】 現(xiàn)階段礦井綜采工作面往往不單獨(dú)布置反風(fēng)設(shè)備，若布置時(shí)也是采用人工控制方式，當(dāng)采面進(jìn)風(fēng)側(cè)出現(xiàn)災(zāi)害時(shí)存在無法反風(fēng)或者反風(fēng)響應(yīng)速度緩慢等問題，造成災(zāi)害擴(kuò)大。提高綜采工作面局部反風(fēng)響應(yīng)速度，對提升采面生產(chǎn)安全具有一定的促進(jìn)作用?；诖?，本文提出將由遠(yuǎn)程風(fēng)門、風(fēng)窗以及風(fēng)速傳感器構(gòu)成采面遠(yuǎn)程控制局部反風(fēng)系統(tǒng)，并詳細(xì)對遠(yuǎn)程風(fēng)門、風(fēng)窗結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述。12511綜采工作面反風(fēng)演習(xí)表明遠(yuǎn)程控制局部反風(fēng)系統(tǒng)性能可靠，可以實(shí)現(xiàn)對綜采工作面局部高效、安全反風(fēng)，現(xiàn)場應(yīng)用效果顯著。

【關(guān)鍵詞】 綜采工作面;反風(fēng);自動風(fēng)門;自動風(fēng)窗;反風(fēng)率

【中圖分類號】 TD726 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2020）03-0006-03 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

當(dāng)綜采工作面在進(jìn)風(fēng)巷側(cè)出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，會威脅到火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)后方作業(yè)人員安全，可以通過采面局部反風(fēng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，從而確保下風(fēng)側(cè)作業(yè)人員安全。礦井反風(fēng)設(shè)施多是采用人工控制方式，為了便于行車、行人，部分礦井在通車、行人等巷道內(nèi)布置的風(fēng)門實(shí)現(xiàn)局部自動控制，絕大多數(shù)是獨(dú)立運(yùn)行且未能與其他風(fēng)門運(yùn)行聯(lián)網(wǎng)?，F(xiàn)階段對于井下反風(fēng)研究多是集中在反風(fēng)技術(shù)以及反風(fēng)演練方面，對于反風(fēng)設(shè)備自動化遠(yuǎn)程控制方面研究較為匱乏。因此，對綜采工作面反風(fēng)設(shè)備遠(yuǎn)程自動化控制進(jìn)行研究，不僅可以豐富此方面研究，而且對提升礦井在采面進(jìn)風(fēng)巷側(cè)出現(xiàn)災(zāi)變應(yīng)對能力也有顯著的促進(jìn)作用。

1綜采工作遠(yuǎn)程控制局部反風(fēng)系統(tǒng)

遠(yuǎn)程控制反風(fēng)系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)程風(fēng)門、遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)風(fēng)窗等構(gòu)成。

1.1遠(yuǎn)程控制風(fēng)門

遠(yuǎn)程控制風(fēng)門主要設(shè)備包括有啟動裝置、氣控箱、門扇、語音報(bào)警器、紅外傳感器、阻門器以及開關(guān)等。在氣控箱內(nèi)有電磁閥與壓風(fēng)管、紅外傳感器等連接，當(dāng)有運(yùn)輸車輛通過，紅外傳感器探測到后電磁閥隨即動作，氣動箱開啟供氣閥，卸壓驅(qū)裝置驅(qū)動氣缸動作開啟大風(fēng)門，當(dāng)車輛通過后則關(guān)閉大風(fēng)門。具體的遠(yuǎn)程控制自動風(fēng)門結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)見圖1。

從安全性、經(jīng)濟(jì)性考慮，采用的局部風(fēng)門遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)采用冗余設(shè)計(jì)原則，配備有兩套動力系統(tǒng)，分別為地面、井下壓風(fēng)系統(tǒng)。在日常風(fēng)門使用過程中采用井下壓風(fēng)作為動力，克服采用電機(jī)驅(qū)動帶來的不安全隱患，當(dāng)回采工作面出現(xiàn)災(zāi)害時(shí)，風(fēng)門動力自動采用地面壓風(fēng)作為動力，避免由于井下災(zāi)害發(fā)生后斷電無法控制風(fēng)門運(yùn)轉(zhuǎn)弊端。

風(fēng)門控制有現(xiàn)場手動、自動以及遠(yuǎn)程控制三種模式，正常情況風(fēng)門是處于現(xiàn)場自動控制方式;當(dāng)井下出現(xiàn)斷面或者停氣時(shí)，風(fēng)門可以采用現(xiàn)場手動方式控制;特殊情況下，采用遠(yuǎn)程控制方式控制風(fēng)門運(yùn)行，確保風(fēng)門可以在任何時(shí)候都可以滿足需要。同時(shí)通過開停傳感器將風(fēng)門狀態(tài)傳輸至地面監(jiān)控中心，從而使得地面人員可以隨時(shí)掌握井下通風(fēng)設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)。

1.2遠(yuǎn)程控制風(fēng)窗

遠(yuǎn)程控制風(fēng)窗結(jié)構(gòu)包括有壓風(fēng)管、氣缸、控制開關(guān)、雙層調(diào)節(jié)鋼板、滑輪、邊框及傳動鏈條等，具體結(jié)構(gòu)見圖2。氣缸一端采用錨桿固定在巷幫上，一端采用螺栓固定在調(diào)節(jié)鋼板上，通過控制氣缸伸縮帶動調(diào)節(jié)板運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)窗開啟調(diào)節(jié)。

風(fēng)窗調(diào)節(jié)動力由井下壓風(fēng)提供，開啟壓風(fēng)管路后，壓風(fēng)給氣缸提供動力，氣缸伸出并帶動外層調(diào)節(jié)板運(yùn)移，具體見圖3。

從經(jīng)濟(jì)性以及安全性方面分析，遠(yuǎn)程控制風(fēng)窗采用地面壓風(fēng)作為動力源，從而降低井下發(fā)生災(zāi)害時(shí)作業(yè)人員前往風(fēng)窗現(xiàn)場手動調(diào)整風(fēng)窗存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)窗分現(xiàn)場手動、自動以及遠(yuǎn)程自動三種，正常情況下風(fēng)窗運(yùn)行采用現(xiàn)場自動方式;當(dāng)需要進(jìn)行檢修等采用現(xiàn)場手動控制方式;出現(xiàn)突發(fā)意外時(shí)風(fēng)窗采用遠(yuǎn)程控制方式，確保地面人員可以掌握風(fēng)窗運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)在風(fēng)窗邊緣有刻度，從而及時(shí)掌握風(fēng)窗開啟大小，風(fēng)窗口設(shè)有風(fēng)速傳感器，地面監(jiān)控中心根據(jù)風(fēng)速以及風(fēng)窗開窗尺度實(shí)時(shí)掌握風(fēng)窗通風(fēng)量。

2局部反風(fēng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)現(xiàn)場應(yīng)用

2.1采面概況

山西某礦采用分區(qū)式通風(fēng)，現(xiàn)階段開采的2、3號煤層結(jié)構(gòu)簡單，12511綜采工作面開采2號煤層，煤層厚度7.2m，采面走向推進(jìn)長度3025m，傾向305m，采用大采高開采方式，布置158臺8.0m大采高液壓支架，采用U型通風(fēng)方式，采面平均埋深205m，屬于低瓦斯礦井，煤塵具有爆炸性，煤層不易自燃。采面正常生產(chǎn)時(shí)通風(fēng)方式見圖4。

2.2采面局部反風(fēng)演習(xí)

在2019年3月在12511綜采面進(jìn)行局部反風(fēng)演習(xí)。在反風(fēng)演習(xí)前，采面通風(fēng)線路為：輔助運(yùn)輸巷→12511主運(yùn)巷、12512回風(fēng)巷→12511采面→12511回風(fēng)巷→回風(fēng)大巷。

在反風(fēng)演習(xí)時(shí)，地面調(diào)度中心通過局部反風(fēng)控制系統(tǒng)開啟I、III風(fēng)門，關(guān)閉II風(fēng)門。根據(jù)風(fēng)速傳感器監(jiān)測風(fēng)量，合理對遠(yuǎn)程風(fēng)窗I～Ⅳ開窗斷面進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到合理調(diào)節(jié)采面通風(fēng)量目的。12511綜采工作面耗時(shí)1min即實(shí)現(xiàn)采面風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，耗時(shí)7min實(shí)現(xiàn)對采面各遠(yuǎn)程風(fēng)窗斷面進(jìn)行調(diào)整，完整12511綜采面反風(fēng)工作，反風(fēng)后采面通風(fēng)線路見圖5。

2.3反風(fēng)效果評估

在12511采面反風(fēng)前后，對各個(gè)地面風(fēng)量變化情況進(jìn)行測量，具體見表1。采面局部反風(fēng)后反風(fēng)率為98.6%，臨近12512采面切眼反風(fēng)率為90.8%，其他各個(gè)測風(fēng)點(diǎn)風(fēng)量指標(biāo)均可以滿足《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定。

通過采用遠(yuǎn)程控制風(fēng)門配合采用遠(yuǎn)程控制風(fēng)窗，實(shí)現(xiàn)綜采工作面快速反風(fēng)，取得顯著應(yīng)用效果，整個(gè)反風(fēng)過程耗時(shí)短，可以確?；夭晒ぷ髅孢M(jìn)風(fēng)側(cè)發(fā)生災(zāi)害時(shí)回風(fēng)流側(cè)作業(yè)人員安全，提升回采工作面安全保證能力。

3總結(jié)

文中提出的綜采工作面局部反風(fēng)系統(tǒng)涉及到監(jiān)測監(jiān)控、井下壓風(fēng)以及液壓控制等各項(xiàng)技術(shù)，在現(xiàn)場使用過程中應(yīng)注意對遠(yuǎn)程控制風(fēng)窗、遠(yuǎn)程控制風(fēng)門以及通風(fēng)監(jiān)控設(shè)備維護(hù)，確保設(shè)備始終處于完好狀態(tài)。

通過遠(yuǎn)程控制風(fēng)門、風(fēng)窗，且各個(gè)地點(diǎn)風(fēng)窗、風(fēng)門可實(shí)現(xiàn)同步動作，12511綜采工作面應(yīng)用時(shí)1min即實(shí)現(xiàn)采面風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，7min實(shí)現(xiàn)采面各遠(yuǎn)程風(fēng)窗斷面調(diào)整，完成12511綜采面反風(fēng)工作，且反風(fēng)率可以達(dá)到98.6%。通過采用綜采工作面遠(yuǎn)程控制反風(fēng)系統(tǒng)可以有效應(yīng)對采面進(jìn)風(fēng)側(cè)出現(xiàn)災(zāi)變，確?；仫L(fēng)側(cè)作業(yè)人員安全。

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