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(wú)法反風(fēng)或者反風(fēng)響應(yīng)速度緩慢等問(wèn)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(duì)提升采面生產(chǎn)安全具有一定的促進(jìn)作用。基于此，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(duì)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(duì)綜采工作面局部高效、安全反風(fēng)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果顯著。

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

【中圖分類號(hào)】 TD726 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】 2096-4102（2020）03-0006-03 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)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(huì)威脅到火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)后方作業(yè)人員安全，可以通過(guò)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(dòng)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)。現(xiàn)階段對(duì)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(duì)于反風(fēng)設(shè)備自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制方面研究較為匱乏。因此，對(duì)綜采工作面反風(fēng)設(shè)備遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制進(jìn)行研究，不僅可以豐富此方面研究，而且對(duì)提升礦井在采面進(jìn)風(fēng)巷側(cè)出現(xiàn)災(zāi)變應(yīng)對(duì)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(dòng)裝置、氣控箱、門扇、語(yǔ)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(guò)，紅外傳感器探測(cè)到后電磁閥隨即動(dòng)作，氣動(dòng)箱開啟供氣閥，卸壓驅(qū)裝置驅(qū)動(dòng)氣缸動(dòng)作開啟大風(fēng)門，當(dāng)車輛通過(guò)后則關(guān)閉大風(fēng)門。具體的遠(yuǎn)程控制自動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)采用冗余設(shè)計(jì)原則，配備有兩套動(dòng)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(guò)程中采用井下壓風(fēng)作為動(dòng)力，克服采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶來(lái)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(dòng)力自動(dòng)采用地面壓風(fēng)作為動(dòng)力，避免由于井下災(zāi)害發(fā)生后斷電無(wú)法控制風(fēng)門運(yùn)轉(zhuǎn)弊端。

風(fēng)門控制有現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)、自動(dòng)以及遠(yuǎn)程控制三種模式，正常情況風(fēng)門是處于現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)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(chǎng)手動(dòng)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(guò)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(dòng)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(guò)控制氣缸伸縮帶動(dòng)調(diào)節(jié)板運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)窗開啟調(diào)節(jié)。

風(fēng)窗調(diào)節(jié)動(dòng)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(dòng)力，氣缸伸出并帶動(dòng)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(dòng)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(chǎng)手動(dòng)調(diào)整風(fēng)窗存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)窗分現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)、自動(dòng)以及遠(yuǎn)程自動(dòng)三種，正常情況下風(fēng)窗運(yùn)行采用現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)方式;當(dāng)需要進(jìn)行檢修等采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)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(chǎng)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(hào)煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，12511綜采工作面開采2號(hào)煤層，煤層厚度7.2m，采面走向推進(jìn)長(zhǎng)度3025m，傾向305m，采用大采高開采方式，布置158臺(tái)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(guò)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(cè)風(fēng)量，合理對(duì)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(duì)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(píng)估

在12511采面反風(fēng)前后，對(duì)各個(gè)地面風(fēng)量變化情況進(jìn)行測(cè)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(cè)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(guò)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(guò)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(cè)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(chǎng)使用過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)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(guò)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(dòng)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(guò)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(duì)采面進(jìn)風(fēng)側(cè)出現(xiàn)災(zāi)變，確保回風(fēng)側(cè)作業(yè)人員安全。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李斌，張立輝.綜采工作面遠(yuǎn)程控制局部反風(fēng)研究與應(yīng)用[J].煤礦安全，2018，49（S1）：57-62，67.

[2]鄭寶鑫.礦井局部反風(fēng)自動(dòng)化系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].煤炭工程，2017，49（S2）：29-32.

[3]張廣龍.礦井防滅火工作中局部反風(fēng)和均壓通風(fēng)的應(yīng)用分析[J].科技風(fēng)，2014（15）：99.

[4]裴曉東.災(zāi)變調(diào)風(fēng)對(duì)采場(chǎng)煤自燃及瓦斯綜合治理實(shí)驗(yàn)研究[D].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2018.

[5]曹志學(xué)，楊想錄，陳小剛，等.局部反風(fēng)和均壓通風(fēng)在礦井防滅火工作中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2013，26（5）：188-189.

[6]張曉東，葛紅霞.淺談利用局部反風(fēng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)礦工自救[J].山東煤炭科技，2012（5）：106，109.

[7]梁愛(ài)堂.局部反風(fēng)在礦井外因火災(zāi)救援中的應(yīng)用[J].中國(guó)煤炭，2011，37（5）：110-112.