蔣金慶

（山東東山王樓煤礦有限公司,山東 濟(jì)寧 272063）

0 引言

隨著國家大力實(shí)施新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、科技興安”已成為煤炭行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，煤礦主提升、壓風(fēng)、排水、供電系統(tǒng)均已通過集中遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)無人值守。主要通風(fēng)機(jī)不僅能確保通風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)行，而且能在礦井發(fā)生火災(zāi)時(shí)實(shí)施反風(fēng)，以減少災(zāi)變影響，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)至關(guān)重要。目前主要通風(fēng)機(jī)與相關(guān)附屬設(shè)施均已實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，但各控制系統(tǒng)相互獨(dú)立未實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化集成，造成反風(fēng)操作流程復(fù)雜，不利于提高通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)化，更不利于快速反風(fēng)救災(zāi)。因此研究主要通風(fēng)機(jī)反風(fēng)集中遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)十分必要。

1 礦井主要通風(fēng)機(jī)反風(fēng)操作流程及影響因素

《煤礦安全規(guī)程》第一百五十九條明確規(guī)定：“生產(chǎn)礦井主要通風(fēng)機(jī)必須裝有反風(fēng)設(shè)施，并能在10min內(nèi)改變巷道中的風(fēng)流方向；當(dāng)風(fēng)流方向改變后，主要通風(fēng)機(jī)的供給風(fēng)量不應(yīng)小于正常供風(fēng)量的40%”。目前軸流式主要通風(fēng)機(jī)通過電機(jī)反轉(zhuǎn)即可直接實(shí)現(xiàn)礦井反風(fēng)，抽出式通風(fēng)礦井的回風(fēng)井及風(fēng)硐均設(shè)有防爆井蓋以及水平門、垂直門、蝶閥等附屬設(shè)施。防爆井蓋用于封蓋回風(fēng)井口，正常通風(fēng)時(shí)，依靠自重和負(fù)壓作用無須鎖緊，如果井下發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸，防爆井蓋能夠在沖擊波作用下同時(shí)依靠墜陀配重打開以釋放爆炸沖擊力，保護(hù)主要通風(fēng)機(jī)及附屬設(shè)施不受損壞[1]。實(shí)施反風(fēng)時(shí)，為防止反風(fēng)風(fēng)壓將防爆井蓋頂開，造成風(fēng)流短路，防爆井蓋需鎖緊。水平門、垂直門、蝶閥等設(shè)施設(shè)置在風(fēng)硐上用于主要通風(fēng)機(jī)切換、反風(fēng)時(shí)調(diào)控風(fēng)流。

主要通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)以及水平門、垂直門、蝶閥等附屬設(shè)施均實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)單一操作遠(yuǎn)程控制，防爆井蓋鎖緊操作尚未實(shí)現(xiàn)上位機(jī)遠(yuǎn)程控制[2]。因此防爆井蓋鎖緊操作會(huì)對(duì)礦井反風(fēng)響應(yīng)時(shí)間和反風(fēng)量造成影響，另外其他附屬設(shè)施單一操作遠(yuǎn)程控制會(huì)對(duì)礦井反風(fēng)響應(yīng)時(shí)間造成影響。要縮短反風(fēng)響應(yīng)時(shí)間，保障反風(fēng)量，提高礦井災(zāi)變應(yīng)急響應(yīng)能力，一是必須實(shí)現(xiàn)防爆井蓋鎖緊集中遠(yuǎn)程控制，二是必須集成單一操作遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)主要通風(fēng)機(jī)反風(fēng)集中遠(yuǎn)程控制。

2 主要通風(fēng)機(jī)反風(fēng)集中遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)原理

主要通風(fēng)機(jī)反風(fēng)集中遠(yuǎn)程控制功能的實(shí)現(xiàn)要從三個(gè)方面來解決，一是防爆井蓋電控氣動(dòng)鎖緊裝置，二是防爆井蓋電控氣動(dòng)鎖緊控制程序，三是電控氣動(dòng)鎖緊控制程序與主要通風(fēng)機(jī)及附屬設(shè)施控制程序的對(duì)接集成。

2.1 電控氣動(dòng)鎖緊裝置

前期防爆井蓋的鎖緊主要通過人力安裝撬棍完成，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且不可靠。電控氣動(dòng)鎖緊裝置使用電氣元件進(jìn)行控制，以壓縮空氣為動(dòng)力源，由控制箱、配風(fēng)裝置、鎖緊裝置三部分組成。

控制箱由斷路器、電源模塊、繼電器、旋轉(zhuǎn)開關(guān)、指示燈組成，具有供電、控制、帶電顯示以及壓板鎖緊、打開顯示的功能。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)故障時(shí)控制箱也可應(yīng)急備用。

配風(fēng)裝置由配風(fēng)管和電動(dòng)球閥組成，配置執(zhí)行氣缸的動(dòng)力風(fēng)源，供給和排出氣缸內(nèi)空氣。

鎖緊裝置由鎖緊壓板和執(zhí)行氣缸組成，起壓緊防爆井蓋的作用。防爆井蓋周邊均勻安設(shè)8副鎖緊裝置，氣缸前移，推動(dòng)鎖緊壓板前移壓緊鎖緊槽，氣缸后移，拉動(dòng)鎖緊壓板后移離開鎖緊槽。

圖1 電動(dòng)氣控鎖緊裝置構(gòu)成圖

2.2 電控氣動(dòng)鎖緊控制程序

將各鎖緊裝置每一分、合接點(diǎn)，狀態(tài)反饋接點(diǎn)，設(shè)備操作遠(yuǎn)程、就地接點(diǎn)全部接入到系統(tǒng)PLC控制器內(nèi)并編寫電控氣動(dòng)鎖緊控制程序[3]。當(dāng)程序收到鎖緊命令時(shí)，各鎖緊裝置同時(shí)壓緊。當(dāng)程序收到解鎖命令時(shí)，各鎖緊裝置同時(shí)打開，恢復(fù)自然狀態(tài)。

2.3 程序?qū)蛹?/h3>

對(duì)接集成前，主要通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)以及水平門、垂直門、蝶閥等附屬設(shè)施均已實(shí)現(xiàn)上位機(jī)單一操作遠(yuǎn)程控制，在此基礎(chǔ)上通過與系統(tǒng)PLC控制器內(nèi)編寫的電控氣動(dòng)鎖緊控制程序?qū)蛹?，共同形成主要通風(fēng)機(jī)反風(fēng)集中遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。當(dāng)反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)執(zhí)行反轉(zhuǎn)命令的同時(shí)已對(duì)接集成的電控氣動(dòng)鎖緊控制程序執(zhí)行鎖緊防爆井蓋命令，從而實(shí)現(xiàn)礦井反風(fēng)“一鍵式”集中遠(yuǎn)程控制[4]。

3 控制功能操作測(cè)試

執(zhí)行反風(fēng)操作時(shí)，點(diǎn)擊上位機(jī)監(jiān)控畫面中的“反風(fēng)運(yùn)行”按鈕，電控系統(tǒng)執(zhí)行反風(fēng)操作程序。反風(fēng)狀態(tài)下，轉(zhuǎn)換開關(guān)指向鎖緊位置，鎖緊指示燈亮，電動(dòng)球閥一組打開，一組閉合，鎖緊裝置氣缸處于伸出位置，鎖緊壓板前移壓緊防爆井蓋鎖緊槽，防爆井蓋處于鎖緊狀態(tài)。

結(jié)束反風(fēng)操作時(shí)，點(diǎn)擊上位機(jī)監(jiān)控畫面中的“恢復(fù)通風(fēng)”按鈕，電控系統(tǒng)執(zhí)行正常通風(fēng)程序。正常通風(fēng)狀態(tài)下，轉(zhuǎn)換開關(guān)指向打開位置，打開指示燈亮，電動(dòng)球閥一組閉合，一組打開，鎖緊裝置氣缸處于收回位置，鎖緊壓板離開防爆井蓋鎖緊槽，防爆井蓋處于自然狀態(tài)。以上操作測(cè)試證明了控制程序能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確操作。

4 運(yùn)行效果

通過王樓煤礦反風(fēng)演習(xí)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，主要通風(fēng)機(jī)反風(fēng)集中遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)應(yīng)用后，1min內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)防爆井蓋壓緊，主要通風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行5min后井下風(fēng)流反向，遠(yuǎn)低于《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的10min。反風(fēng)期間回風(fēng)井口封閉嚴(yán)實(shí)未出現(xiàn)漏風(fēng)，反風(fēng)量滿足要求。

主要通風(fēng)機(jī)反風(fēng)集中遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的研究應(yīng)用改變了過去相對(duì)復(fù)雜獨(dú)立的單一操作控制，實(shí)現(xiàn)了無人值守“一鍵式”集中遠(yuǎn)程控制反風(fēng)。能夠有效地縮短災(zāi)變響應(yīng)時(shí)間，控制災(zāi)變影響，提高了通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)化程度，具有顯著的安全和經(jīng)濟(jì)效益。特別對(duì)于中央分列式以及對(duì)角式通風(fēng)的礦井更有利于實(shí)現(xiàn)無人值守“一鍵式”反風(fēng)。