楊 建 崗戰(zhàn)偉

（陜西正通煤業(yè)有限責任公司，陜西 咸陽 713699）

隨著礦井的接續(xù)開采，通風網(wǎng)絡變得更加復雜，通風網(wǎng)絡安全性和穩(wěn)定性難以預測[1]。另一方面，即便是在正常生產(chǎn)狀態(tài)，隨著生產(chǎn)的推進，井巷通風情況也發(fā)生巨大的變化，從而導致管理者不能及時了解井下情況，獲取井下有效信息，不能對這種變化快速做出決策以指導生產(chǎn)[2-3]。目前大多數(shù)礦井采用監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)對通風系統(tǒng)進行局部監(jiān)測以獲取井下基礎數(shù)據(jù)，但未能實現(xiàn)對全礦井各巷道分支數(shù)據(jù)的實時掌握，難以判斷井下各主要用風地點風量實時變動情況[4-5]。

因此，為了實時了解井下風網(wǎng)數(shù)據(jù)變化，以預測通風系統(tǒng)穩(wěn)定性，開發(fā)了一款礦井通風信息管理系統(tǒng)，利用監(jiān)測系統(tǒng)與礦井通風信息管理系統(tǒng)進行井下風網(wǎng)數(shù)據(jù)動態(tài)感知與數(shù)據(jù)交互，對礦井通風安全管理及安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 礦井概況

高家堡煤礦礦井設計生產(chǎn)能力500 萬t/a，服務年限62.5 a。礦井地質(zhì)儲量9.74億t，設計可采儲量4.7億t，主采延安組4 煤層，全井田平均煤厚為9.2 m。礦井地質(zhì)復雜，具有井深水大、高地壓、高地溫、軟巖、煤層易自燃等特點。礦井通風方法為機械抽出式，由主井和副井進風，回風立井回風，地面安裝兩臺GAF35.5-18-1FB 型軸流式通風機，電機功率為2400 kW，礦井回風量為397.72 m3/s，礦井通風總阻力約為3200 Pa。

2 礦井關鍵分支選擇理論

如果通風系統(tǒng)具有m 條巷道，則風量、風壓靈敏度共有m×m 個，記為[6]：

3 礦井通風信息管理系統(tǒng)的開發(fā)與介紹

高家堡礦井通風信息管理系統(tǒng)選用Visual Studio 2010 為開發(fā)平臺，采用GDI+、計算機圖形學，借鑒軟件工程的思想和GIS 理論，對高家堡煤礦礦井通風管理信息系統(tǒng)從底層進行了研發(fā)。該系統(tǒng)分為四個部分：（1）礦井通風數(shù)值仿真與可視化分析；（2）通風系統(tǒng)雙線圖、立體圖、網(wǎng)絡圖、三維圖、風機特性曲線圖等圖件的自動生成；（3）通風系統(tǒng)智能分析；（4）通風安全的日常管理工作。

4 工程實踐應用及效果分析

4.1 關鍵分支的選擇

依據(jù)礦井現(xiàn)場通風阻力實測結果，配合礦井最新通風旬報表，得到井下技術參數(shù)數(shù)據(jù)，通過靈敏度矩陣的分析與計算，得出礦井關鍵分支見表1。

表1 全礦井關鍵分支統(tǒng)計表

4.2 高家堡煤礦通風系統(tǒng)仿真模型的建立

（1） 利用AutoCAD 在礦井采掘工程平面圖上繪制具有巷道層位關系的平面圖，將其導入高家堡礦井通風信息管理系統(tǒng)，并將井下風網(wǎng)各條巷道基礎參數(shù)導入，得到高家堡通風系統(tǒng)仿真模型如圖1。

圖1 高家堡通風系統(tǒng)仿真模型

（2）利用高家堡礦井通風管理信息系統(tǒng)對風機進行仿真，得出風機性能曲線以及通風機工況點，風機仿真的結果如圖2。

圖2 礦井通風機仿真結果

（3）對通風系統(tǒng)仿真模型進行網(wǎng)絡解算，通過微調(diào)摩擦阻力系數(shù)，使各條巷道與井下現(xiàn)階段實際風量基本一致，其解算結果如圖3。

圖3 通風網(wǎng)絡解算結果

4.3 高家堡煤礦通風系統(tǒng)網(wǎng)絡實時解算

（1）技術參數(shù)的動態(tài)感知

采用DAO 接口將高家堡煤礦KJ76X 實時監(jiān)測系統(tǒng)與高家堡通風系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫聯(lián)接，通風系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫動態(tài)感知來自監(jiān)測系統(tǒng)所傳輸?shù)牡V井關鍵分支基礎數(shù)據(jù)，其感知流程如圖4。

圖4 數(shù)據(jù)實時傳輸流程圖

（2）將關鍵分支設置為固定風量，對通風系統(tǒng)進行網(wǎng)絡解算，系統(tǒng)自動迭代計算出固定風量時的風阻值，用計算風阻替換原風阻值，再次進行通風網(wǎng)絡解算，得到實時網(wǎng)絡解算結果如圖5。

4.4 應用效果分析

由圖2 可知，礦井風量為23 000 m3/min，通風機負壓為3095 Pa，礦井通風機效率為80%，與現(xiàn)場實測情況基本一致。

由圖3 與圖5 對比分析可知，當關鍵分支風量監(jiān)測數(shù)據(jù)變動時，205 運輸順槽以及205 回風順槽風量波動量為0.2～0.3 m3/s，短時間內(nèi)工作面風量波動范圍較小，礦井通風系統(tǒng)較為穩(wěn)定。

圖5 通風網(wǎng)絡解算實時解算結果

5 結論

（1）依據(jù)靈敏度矩陣理論分析與計算，確定了對高家堡礦井井下風流穩(wěn)定性影響較大的關鍵分支。

（2）利用開發(fā)的礦井通風管理信息系統(tǒng)建立了高家堡礦井通風系統(tǒng)仿真模型，對礦井主通風機進行了仿真分析。

（3）實現(xiàn)了高家堡礦井監(jiān)測系統(tǒng)與礦井通風信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸交互，對高家堡煤礦通風系統(tǒng)進行了實時網(wǎng)絡解算，預測了通風系統(tǒng)穩(wěn)定性。