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1、煤矿通风系统现状及智能通风系统设计摘要：通风系统在煤矿大生产系统中占有重要地位，主要为地下生产空间提供 新鲜空气流量，有效解决地下灾害，如瓦斯爆炸堆积和高温热破坏等。然而，随 着煤矿生产系统延伸，通风系统线路趋于复杂，通过风阻增大，气流分布不合理， 污染循环等。因此，有必要加强对通风系统运行的监控，以保证通风系统的安全。关键词：煤矿；智能通风系统；设计刖言随着十九大的成功召开，中国已经顺利进入社会主义建设的新时期。虽然中 国已经进入社会主义建设的新时期，但是煤矿产业在中国仍然处于高速发展阶段。 就目前的形势来看，中国的科技得到了飞速发展，煤矿技术也在不断进步与更新。 虽然中国的煤矿技术在科技的
2、带动下得到了高速发展，但是一系列煤矿事故仍然 频繁发生。面对一系列煤矿事故的频繁发生，比如瓦斯事故等，相关负责人只有 设置好矿井通风系统，才能减少事故的发生。1煤矿通风系统优化相关理论1.1转变煤矿通风方法在当前煤矿矿井中，比较常见的通风方法主要包括压入式通风、抽出式通风 以及抽压混合式通风。通常情况下，煤矿中所选择抽出式通风方式，然而如果矿 区内煤层较容易出现自燃情况，或者煤层深度比较小，则需要选择压入式通风方 式。在选择抽压混合通风方法情况下，通常所需通风设备比较多，并且这种通风 方式也会导致通风管理复杂性有所增加，因而在煤矿通风系统中这种通风方式应 用比较少。1.2转变煤矿通风方式在煤矿
3、通风系统中，为能够对合理通风方式进行选择，应当对以下几个方面 条件进行考虑：煤层自然倾向、井田面积以及煤矿内部瓦斯程度与矿井实际地形 条件，并且还应当与技术、经济及安全要求等相关因素相结合进行分析。若井田 面积比较小，则选择中央并列式通风方式，然而这种通风方式也存在一定缺陷， 主要就是阻力比较大，通风线路比较长，并且容易出现漏风情况，煤矿内部风压 变化比较大。若井田面积比较大，则选择中央边界式通风方式或者对角式通风方 式。若矿区内煤层比较深，且瓦斯量较大，则选择混合式通风方式。1.3矿井通风量的合理分配对于煤矿通风而言，其十分重要的一个目的就是对矿井下所存在有害气体及 粉尘进行稀释或者将其排出
4、，因而应当对矿区内各个地点通风量进行准确计算， 在此基础上依据不同地点具体需风量，对风量进行合理分配，在此基础上可使矿 井内部各项生产工作得以正常开展。然而应当注意，在煤矿开采工作不断实施情 况下，矿井需风量也会不断增加，在这种情况下可选择将主风机更换方式，在此 基础上使矿井可持续生产得以较好实现。2现代矿井智能通风系统的重要性所谓“智能通风系统”，即主要由科学技术驱动的一套现代新型矿井智能通风 系统。智能通风系统有别于传统矿井通风系统。智能通风系统可以自动感知瓦斯 浓度，智能调节矿井通风的风速，具有智能通风、抽排瓦斯以及报警的功能。现 代智能通风系统与传统矿井通风系统相比较，有许许多多的优点
5、。现代智能通风 系统运作方式是全自动的，这种运作方式十分节省人力，从而有利于工作效率的 提高。最重要的是，智能通风系统可以减少瓦斯事故的发生，从而降低煤矿事故 的发生率，保障人身财产安全。现代矿井智能通风系统之所以受到人们的青睐， 与它自身的优点有着紧密的关系。随着智能通风系统的优点逐渐被人们接受与喜 爱，它在现代矿井中被应用得越来越广泛，在现代矿井的通风系统中所发挥的作 用也越来越大。虽然中国已经进入了社会主义新时期的建设阶段，但是中国的煤 矿业仍然处于高速发展阶段，尤其是从2012年一2017年以来，发展十分迅速。 随着煤矿事业的高速发展，煤矿事故也层出不穷。比如，2012年吉林市吉煤集团
6、 有限责任公司在一年之内就发生了两次瓦斯事故，造成了大量的人员伤亡以及巨 大的资金损失。此外，2013年山西省阳泉煤业集团也发生了一次较大的瓦斯事故， 同样造成了多数人员伤亡以及巨大的资金损失。除了以上省份以外，贵州省、四 川省等省份也相继发生了多次煤矿事故，不仅造成了人员伤亡，给煤矿公司造成 了巨大的损失，还给国家造成了巨大的损失，导致国民经济大幅度下跌。从以上 这些事例中我们看到了煤矿事故的可怕性。当前，最重要的工作就是做好煤矿通 风系统的设置，设置好现代煤矿智能通风系统是遏制煤矿事故的一条行之有效的 新途径。从现实情况来看，现代矿井智能通风系统对减少煤矿事故具有重要的作 用。3 PLC通
7、风系统工作原理及其优越性在使用PLC控制技术以前，多采用继电器控制井下通风设备，即通过并联或 串联的方式将设备联结在一起，进而对其进行控制。但存在明显不足，主要表现 在两个方面：以继电器控制为主的通风系统，需要使用大量连线将井下通风设 备串联或并联在一起，从而导致线路复杂、接触点繁多、线路稳定性较差；继 电器控制系统一旦形成，改变或调试较困难，不利于通风系统优化。PLC控制系 统在通风系统中的应用将弥补上述不足，它主要由数据采集/AD转换、数据分析 与处理、调控执行3大模块组成。其主要工作原理：通过传感器收集巷道中风 压、风速、瓦斯浓度、风机状态等基本数据，经过EM235模块编辑、AD系统数
8、值转换、PLC存储过程后，最终输送至下位机处理器；数据信息通过RS485接 口传送到上位机内置Fameview软件，通过控制计算对井巷状态进行动态响应， 将响应结果发送到下位机处理器；调控执行模块根据动态响应结果，通过PLC 发出命令，对矿井通风机、通风构筑物等运行调节，保障正常通风。4基于现场总线技术的智能通风系统根据上述PLC通风网络系统现状与不足，提出一套基于总线技术的通风网络 设计方案。该通风系统有数据采集、操作执行、险情报警、冗余设计4个独立模 块，通过以太网数据传输、CAN总线调控。其主要工作原理：收集井下设备运 转、作业环境相关的数据，发送至现场监控计算机，进而递到远程监控计算机
9、； 远程监控计算器智能分析井下设备、环境状况，做出合理决策，通过以太网将 决策命令传递至现场监控机器；现场计算机将决策发送至下位各CAN节点， 各CAN节点分析处理决策命令，做出合理决策以控制设备运行状况，并监测设备 运行状态。相对比传统PLC通风监控系统，其具有以下情况进行考察。试验开始 前，AB相线电压为6.26kV，BC相线电压为6.20kV，CA相线电压为6.23kV。切换 装置发出合630母联命令开始，计时起始值为0，检测AB相线电压为6.27kV， BC相线电压为6.21kV，CA相线电压为6.24kV。母联630开关合闸完成后，计时 结束，为39ms，此时AB相线电压U为5.79
10、kV，BC相线电压U为5.75kV，CA相 线电压U为5.77kV。整个电源切换用时39ms，电压下降约7%，没有到达井下电 压欠压保护启动定值，井下和地面的电动机、运输机等大型设备没有停机等异常 状况。5结论(1) 分析PLC控制系统工作原理与不足，在矿井延伸过程中，主要表现为数 据采集不足、分析失准，系统响应缓慢、无法联动，无法快速调节。(2) 提出一种基于总线技术的通风网络系统，包含数据采集、操作执行、险 情报警、冗余设计4个独立模块，该系统具有可靠性高、快速反应、实时监测的 特点。参考文献1 聂文艳，金林，王仲根.变频技术和模糊控制在局部通风机中的应用J.煤矿 机械，2016(8)： 147-149.2 龚晓燕，陶新利，薛河.矿井局部通风设备故障诊断信息系统的建立与开发 J.矿山机械，2016(8)： 43-45.3 龚晓燕，杨晓勇.矿井局部通风设备系统故障诊断规则J.煤炭科学技术， 2016(7)：23-29.
煤矿通风系统现状及智能通风系统设计
