李慧 朱與倫

摘 要：當(dāng)前，以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能為代表的新一代數(shù)字技術(shù)日新月異，全球正在加速進(jìn)入以“萬物互聯(lián)、泛在智能”為特點(diǎn)的數(shù)字新時(shí)代。煤礦局部通風(fēng)機(jī)主要用于向工作環(huán)境提供新鮮的空氣，盡可能的將井下的污濁空氣排出以此來保障地下工作環(huán)境的安全性。在實(shí)際開采過程中會(huì)根據(jù)隧道內(nèi)有害氣體濃度的變化，適當(dāng)調(diào)整通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況。

關(guān)鍵詞：煤礦局部通風(fēng)機(jī);選型;工況調(diào)節(jié)

引言

我國煤炭資源多為地下井工開采，合理、足量的通風(fēng)對(duì)井工煤礦掘進(jìn)工作面安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。

1選型基本原則

可靠性。在對(duì)礦井通風(fēng)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮其擺放的位置、配置方式以及臺(tái)數(shù)等，選型要符合煤礦安全生產(chǎn)規(guī)定，選型設(shè)計(jì)以為安全性和可靠性為主。目的是為了保障在作業(yè)期間裝置運(yùn)行質(zhì)量，便于對(duì)裝置進(jìn)行維修，進(jìn)而提供良好的通風(fēng)效果，滿足井下人員的需求。②適用性。通風(fēng)設(shè)備的選擇和設(shè)計(jì)應(yīng)最大限度地滿足礦井生產(chǎn)需要。在礦井建設(shè)之初，產(chǎn)量相對(duì)較低、隧道較短，因而在初期階段通風(fēng)量需求量較小。但隨著不斷地對(duì)礦井進(jìn)行深挖、煤礦產(chǎn)量提升，對(duì)于通風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)量也有所提升。為了確保通風(fēng)機(jī)設(shè)備可以提供持續(xù)的風(fēng)量，在選型和設(shè)計(jì)階段要綜合考慮初期的適用性，以及未來通風(fēng)量的需求，盡可能的滿足整個(gè)開采期需求。③經(jīng)濟(jì)性。礦用通風(fēng)機(jī)選擇首先是考慮安全性，其次是可靠性，只有在兩者的基礎(chǔ)上，有條件的再對(duì)經(jīng)濟(jì)型進(jìn)行討論。在成本內(nèi)容方面不光有裝置自身的費(fèi)用還需要綜合考慮裝置安裝、土建和運(yùn)維等，這些都是在初期建設(shè)所要消耗的費(fèi)用，都要作為成本進(jìn)行考慮，這樣才可以設(shè)計(jì)出相對(duì)經(jīng)濟(jì)、合適的方案。

2煤礦局部通風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)

2.1巷道內(nèi)支護(hù)設(shè)備及支護(hù)參數(shù)

煤礦局部通風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)之一是巷道內(nèi)支護(hù)設(shè)備及支護(hù)參數(shù)。巷掘進(jìn)期間采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，巷道內(nèi)設(shè)備主要由掘進(jìn)機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、帶式輸送機(jī)、液壓鉆機(jī)、隔爆開關(guān)、應(yīng)急水泵、綜合保護(hù)開關(guān)、局部通風(fēng)機(jī)、移動(dòng)變壓器等。1）掘進(jìn)機(jī)型號(hào)及參數(shù)：巷道內(nèi)主要采用EBZ260型掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)，掘進(jìn)機(jī)總長度為12.63m，牽引力為605kN，臥底深度為300mm，爬坡能力為±18°，可切割巖體硬度為110MPa，電機(jī)截割功率為200kW，生產(chǎn)能力為4.3m3/min，供電電壓為1140V。2）轉(zhuǎn)載機(jī)：轉(zhuǎn)載機(jī)設(shè)計(jì)長度為16m，主要由電滾筒、阻燃輸送帶、轉(zhuǎn)載機(jī)架、擋煤裝置、跑車、托輥等部分組成，轉(zhuǎn)載機(jī)尾部與掘進(jìn)機(jī)連接，頭部采用跑車與過渡架活動(dòng)連接，轉(zhuǎn)載機(jī)采用功率為11kW電滾筒驅(qū)動(dòng)，采用掘進(jìn)機(jī)電控箱進(jìn)行供電。3）帶式輸送機(jī)：巷掘進(jìn)過程中采用的帶式輸送機(jī)型號(hào)為SSJ-800型，輸送機(jī)電機(jī)功率為40kW，輸送帶寬度為0.8m，輸送機(jī)主要由卸載滾筒、驅(qū)動(dòng)滾筒、阻燃輸送帶、H架、清帶器、電機(jī)、減速機(jī)等部分組成。4）液壓鉆：工作面采用的液壓鉆機(jī)型號(hào)為MYT-190/240型，配套設(shè)備主要由BMYT2A型雙泵液壓泵站和進(jìn)回油膠管，液壓鉆機(jī)額定壓力為17MPa，額定流量為45L/min，額定扭矩為190N·m，額定轉(zhuǎn)速為240r/min，最大推進(jìn)行程為1.97m;泵站電機(jī)功率為18.5kW，電壓為380V。5）局部通風(fēng)機(jī)：巷采用的是變頻局部通風(fēng)機(jī)，共計(jì)兩臺(tái)，風(fēng)機(jī)功率為55kW，風(fēng)機(jī)可根據(jù)巷道掘進(jìn)深度風(fēng)機(jī)可自動(dòng)變頻，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制風(fēng)速的目的，利用直徑為1.2m柔性風(fēng)筒將風(fēng)量引進(jìn)至工作面，相鄰兩節(jié)風(fēng)筒之間采用拉鏈?zhǔn)竭B接。

2.2礦井通風(fēng)模型建立

煤礦局部通風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)之二是礦井通風(fēng)模型建立。Vent sim通風(fēng)模擬軟件通過對(duì)礦井進(jìn)行三維建模，可以真實(shí)反映礦井內(nèi)部通風(fēng)情況，能夠?qū)崟r(shí)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的局部進(jìn)行分析計(jì)算。礦井三維模型的建立是根據(jù)礦井實(shí)際大小1∶1建立的。通過對(duì)礦井內(nèi)部各巷道具體參數(shù)的準(zhǔn)確輸入，依據(jù)軟件內(nèi)部的計(jì)算方法，可以對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行精確計(jì)算，得到的計(jì)算結(jié)果具有一定的可信性。建模步驟如下：1）整理礦井的采掘平面圖以及通風(fēng)系統(tǒng)圖等資料，對(duì)巷道布置圖進(jìn)行簡化處理后導(dǎo)入到軟件中，生成基本模型。2）根據(jù)巷道的空間關(guān)系，對(duì)模型進(jìn)行具體調(diào)整，使模型中巷道空間布置關(guān)系與實(shí)際相符。將不同區(qū)段巷道的具體參數(shù)輸入到模型中。3）為巷道的摩擦阻力系數(shù)賦值，并將通風(fēng)機(jī)的位置以及參數(shù)輸入到模型中。根據(jù)礦井實(shí)際情況，在巷道內(nèi)部添加通風(fēng)調(diào)節(jié)設(shè)備，使通風(fēng)模型與實(shí)際情況保持一致。4）通過測定礦井的通風(fēng)阻力與模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型建立是否合理準(zhǔn)確。

2.3通風(fēng)機(jī)型號(hào)及數(shù)量確定

煤礦局部通風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)之三是通風(fēng)機(jī)型號(hào)及數(shù)量確定。在選擇通風(fēng)機(jī)的型號(hào)要著重考慮通風(fēng)機(jī)的應(yīng)用特性，其次是通風(fēng)機(jī)的類型。目前井筒需求中最好是使用單一的通風(fēng)機(jī)，這種通風(fēng)機(jī)無法滿足實(shí)際需求時(shí)候，可以改為兩臺(tái)型號(hào)相同的通風(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)選型需要滿足第一水平后的不同時(shí)期下負(fù)壓水平數(shù)值的變化，從而達(dá)到水平通風(fēng)需求。若是負(fù)壓數(shù)值變化幅度相對(duì)較高，可以考慮分期選配通風(fēng)機(jī)。選用的通風(fēng)機(jī)應(yīng)具有一定的調(diào)節(jié)范圍，在使用年限和工作條件都需要滿足工況利用區(qū)的要求。通風(fēng)機(jī)的數(shù)量要遵循通風(fēng)機(jī)的規(guī)定要求，尤其是在具體的使用中需要選擇兩套相同通風(fēng)能力的裝置時(shí)，該裝置可以分為主臺(tái)和備用臺(tái)，但是正常應(yīng)用臺(tái)數(shù)要根據(jù)通礦井需要來確定。

2.4控制系統(tǒng)改造

煤礦局部通風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)之四是控制系統(tǒng)改造。（1）自動(dòng)化控制。系統(tǒng)可依據(jù)掘進(jìn)迎頭和回風(fēng)巷混合處的瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)速變化，控制局部通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了按瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)速要求自動(dòng)調(diào)風(fēng)。在瓦斯?jié)舛瓤刂品矫?，瓦斯?jié)舛葹?.80%時(shí)，變頻調(diào)速上限為50Hz，下限為20Hz，當(dāng)瓦斯?jié)舛扔?.80%至0.00%變化時(shí)，變頻器輸出頻率由50Hz至20Hz變化，對(duì)應(yīng)風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速由2900rpm至1740rpm變化。（2）在線監(jiān)控。對(duì)風(fēng)機(jī)變頻器設(shè)定參數(shù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障信息及工作面瓦斯?jié)舛取L(fēng)速均可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并在瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)速異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警，可分權(quán)限進(jìn)行應(yīng)急遠(yuǎn)程控制。（3）控制及保護(hù)。兩部局部通風(fēng)機(jī)能夠按周期利用專用電源輪換工作;在自動(dòng)切換模式下，切斷正在運(yùn)行的主風(fēng)機(jī)電源、人為使正在運(yùn)行的主風(fēng)機(jī)故障，均自動(dòng)切換至副風(fēng)機(jī)運(yùn)行;在自動(dòng)切換模式下，切斷正在運(yùn)行的副風(fēng)機(jī)電源、人為使正在運(yùn)行的副風(fēng)機(jī)故障，均自動(dòng)切換至主風(fēng)機(jī)運(yùn)行。驗(yàn)證了局部通風(fēng)機(jī)變頻智能控制系統(tǒng)符合井下局部通風(fēng)機(jī)各種控制及切換要求，具備各種保護(hù)，符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的井下局部通風(fēng)機(jī)使用要求及用戶的特殊使用要求。

結(jié)語

綜上所述，煤礦通風(fēng)機(jī)設(shè)備的選型和設(shè)計(jì)工作非常重要，關(guān)系到通風(fēng)機(jī)在實(shí)際采礦中的運(yùn)行效率;其選型要秉持著可靠性和安全性的前提，再考慮設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性與適用性，最終選擇出符合企業(yè)需求兼具安全性與高效性的裝置。

參考文獻(xiàn)

[1]楊本生，高斌，孫利輝，楊萬斌.深井軟巖巷道連續(xù)“雙殼”治理底鼓機(jī)理與技術(shù)[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2014，31（4）：587-592.

[2]張立輝.淺埋深礦井回采巷道底鼓治理技術(shù)研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2014，42（9）：142-145.

[3]郝英劍，郝為寧，郝亞勛.不同切槽參數(shù)對(duì)圍巖穩(wěn)定性分析[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2014，10（7）：76-81.

[4]張杰，周府偉，楊濤，謝沛，沈瑞杰，郭建平.安山煤礦軟巖巷道底鼓機(jī)理及控制技術(shù)[J].煤炭工程，2019，51（3）：37-40.