礦井通風網絡在線監控軟件在煤礦的應用

龔節兵 劉遠龍 劉凌霄

(重慶松藻煤電公司 打通一礦，中國 重慶 401445)

長期以來，礦井通風安全技術人員在各類災害的防治中積累了豐富的經驗，但仍未脫離定性分析階段，復雜通風系統中的控制決策及災害救援仍是十分困難的工作。礦井通風系統合理與否對礦井安全生產具有重要而長期的影響，鑒于礦井復雜的通風系統，如何保證礦井通風系統的風量及風流的穩定性，優化各種調節設施，降低礦井通風功耗，使整個礦井通風系統工作在最佳區域，實現礦井通風系統的動態監測與實時控制，對于抑制礦井災害，維持安全生產起著重要的作用。本文利用礦井通風網絡在線監控軟件進行模擬解算，并從打通一礦通風系統改造的實踐中，對生產礦井通風在線監控進行了研究。

1 礦井通風網絡在線監控軟件概述

本文使用礦井通風網絡在線監控軟件（以下簡稱通風在線監控），是基于成熟的C/S 網絡計算模式設計，系統在服務器端可以選擇SQL Server 2005 大型數據庫作為網絡數據源，也可以在客戶端使用ACCESS 數據庫作本地數據源。整個系統采用Microsoft Visual C#.Net開發、應用工具完成開發。采用COM 技術實現系統的對象化設計和開發，利用MapObjects 的相關控件完成GIS 部分的功能，保證系統的高效率和穩定性。軟件體系結構如圖1：

圖1 軟件體系結構圖

從總體上看，通風在線監控是以計算機硬件與網絡通信平臺為依托，以規范、標準、信息化機構以及安全體系為保障，以數據為基礎，以MapObjects 為支撐開發的通風網絡在線監控系統軟件，該軟件具有通風系統圖編輯、通風網絡自動解算、通風在線監控等功能，為采掘工作面通風系統優化、礦井通風系統改造、礦井主通風機改造及工況點調整等提供可靠依據。

2 礦井通風網絡在線監控平臺的構建

礦井通風在線監控就是將現行通風系統實現可視化和信息化的在線監控，即首先利用在線監控軟件編輯功能將礦井通風系統圖和通風網絡圖繪制到在線監控服務器內，然后將通風系統中各巷道的風速、風壓傳感器采集的各類數據傳入礦現有的KJ90N 安全監測監控系統，在線監控軟件服務器通過KJ90N 安全監測監控系統采集數據并將相關巷道屬性和監測傳感器進行關聯設置，實現通風網絡在線監控。

2.1 礦井概況

打通一礦采用斜、立井開拓方式，通風方式為混合式，通風方法為抽出式機械通風。現有六個進風井，兩個回風井。進風井分別為主斜井、副斜井、S 平硐、新豎井、排矸立井和北進風井，回風井分別為西風井和西二風井。

進風井口主斜井、副斜井、南平硐、新豎井、排矸立井和北風井的風量分別為1361m3/min、2862m3/min、2640m3/min、7971m3/min、6774m3/min 和4016m3/min，回風井西風井和西二風井的風量分別為12197m3/min 和13647m3/min。

2.2 在線監控軟件參數的獲取

根據打通一礦目前采掘部署，由煤炭科學研究總院重慶研究院預警研究所工程技術人員對礦井通風阻力進行了全面測定，掌握當前該礦井的各巷道的斷面積、周長、風量、干濕溫度、氣壓、巷道長度、支護方式等數據，并根據這些數據計算出了每段巷道的風阻值，繪制通風系統圖和通風網絡圖，為礦井通風網絡解算提供參數。在礦井主要進回風巷安裝風速傳感器和風壓傳感器，風速傳感器布置位置：W風井N總回風巷、W風井W總回風巷、140排矸石門、W2707回風巷、W2802回風巷、W2704N回風巷、W2704S回風巷、W二風井總回風巷、南二區皮帶人行下山、N風井進風巷、主斜井，共計11臺；風壓傳感器布置位置：W2709 運輸巷風門兩側、W2707 運輸巷、W2704 運輸巷（2臺）、W風機、W 二風機，共計6臺，通過傳感器實時監控獲取數據。

2.3 在線監控軟件的生成

通過通風在線監控服務器利用通風阻力測定數據、礦井各巷道風速、風壓傳感器采集的各類數據繪制通風系統圖和通風網絡圖，生成通風在線監控模型。在該模型生成過程中，由于打通一礦通風系統的復雜性，限于篇幅，本文僅以W2707 采煤工作面通風在線監控為例。首先在W2707 采煤工作面回風巷安裝風速傳感器對工作面風速進行實時監測監控，在W2707 運輸巷安裝風壓傳感器通過沿7 號軌道巷敷設風流壓力傳導管并延伸至W2707 回風巷回風繞道以西10m 位置處進行工作面風壓實時監測監控，將風速和風壓傳感器采集的各類數據實時上傳到KJ90N 安全監測監控系統內，通風在線監控服務器提取安全監控監測監控系統內采集風速、風壓等各類參數，每5min 進行一次礦井通風網絡自動解算并對解算結果異常值進行安全預警，進而實現通風網絡實時在線監控。

3 通風在線監控應用及結果分析

本文以打通一礦通風系統改造軟件模擬應用為例，對礦井通風在線監控在煤礦中的應用進行敘述。

3.1 打通一礦通風現狀

W風機排風量為12197m3/min，W 二風排風風量為13647m3/min，目前W 二風機范圍內的生產過于集中，而W風機范圍內目前只有W2707 工作面回風，有13 個掘進工作面。大部分為安全配風，相對W二風機而言W風機風量富裕較多，風量沒有充分利用，W、W 二風機分配不合理，因此對礦井通風系統進行改造，風量進行重新分配具有非常重要的意義。

3.2 打通一礦通風系統改造方案

目前W 區茅口總回風巷是進風巷道，在當前采掘部署情況下在W 區茅口總回風巷施工幾組設施，將W 區茅口總進風巷變為回風巷，將W 區W1 號瓦斯巷以北的原W 二風機的回風通過W 區茅口總回風巷進入W風機，將W1 號回風斜坡的回風通過W 區茅口總回風巷進入W風機（包括W2709 運輸巷、W2709 運輸巷下、W2709S 專用瓦斯抽采巷、W2707 工作面、W2805 工作面相關巷道安全配風），以此來提高W風機風量的最大利用，若將W 區W1 號瓦斯巷以北的原W 二風機的風量全部調到W風機屆時W風機的能力不能滿足需求，所以在優化系統當班將對W290 總回風巷控風墻的風窗大小進行優化使其通過1900m3/min 的風量進入W 二風機，從W290 輔助總回風巷調整500m3/min 進入W 二風機，優化后W 區茅口總回風巷的進風將會自然分配到其他用風地點

優化后W風機承擔東區、西二區和W 區W1 號瓦斯以北的采掘頭面回風。

W 二風機承擔西區W1 號瓦斯巷以南的采掘頭面回風、南二區回風。

3.3 打通一礦通風系統改造軟件模擬效果檢驗

為了檢驗通風在線監控及分析預警系統具有輔助礦井進行通風系統優化的功能及其可靠性，如實參考礦井通風系統改造方案，對打通一礦此次的通風系統改造過程進行了軟件模擬，以W 區茅口總回風巷為例：

圖2 系統改造前W 區茅口總回風巷通風狀況

圖3 系統改造后W 區茅口總回風巷通風狀況

3.4 礦井通風網絡解算結果及誤差分析

對礦井通風系統改造進行軟件模擬后，選出受影響較大的主要通風巷道，提取巷道實際風量與模擬風量進行對比，計算相對誤差，如表1 所示。

表1 巷道實際風量與模擬風量對比表

4 結論

經過對比驗證，對礦井通風系統改造進行軟件模擬后，模擬風量與巷道的實際風量非常接近，相對誤差控制在了10%以內，且多數巷道的誤差低于5%。通過上述模擬效果可知，通風在線監控可用于對礦井的通風系統改造、通風設施布置等進行提前數值模擬，并對可能出現的風流風向等異常情況進行預警，從而對礦方采取超前性防范措施起到一定的指導作用。

［1］龔節兵.打通一礦井下通風在線監控科學技術報告[R].2013，8.

［2］張蘇，王金貴，王磊，劉洪影，李騰.基于風丸軟件的礦井通風網絡模擬解算[J].煤礦開采，2012，17，104：34-36.

［3］張國樞.通風安全學[M].2版.中國礦業大學出版社，2007，1：37-100.