綜采工作面遠程控制局部反風系統的應用

王靖斐

【摘 要】 現階段礦井綜采工作面往往不單獨布置反風設備，若布置時也是采用人工控制方式，當采面進風側出現災害時存在無法反風或者反風響應速度緩慢等問題，造成災害擴大。提高綜采工作面局部反風響應速度，對提升采面生產安全具有一定的促進作用?；诖?，本文提出將由遠程風門、風窗以及風速傳感器構成采面遠程控制局部反風系統，并詳細對遠程風門、風窗結構進行闡述。12511綜采工作面反風演習表明遠程控制局部反風系統性能可靠，可以實現對綜采工作面局部高效、安全反風，現場應用效果顯著。

【關鍵詞】 綜采工作面;反風;自動風門;自動風窗;反風率

【中圖分類號】 TD726 【文獻標識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2020）03-0006-03 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

當綜采工作面在進風巷側出現火災時，會威脅到火災發生點后方作業人員安全，可以通過采面局部反風實現風流逆轉，從而確保下風側作業人員安全。礦井反風設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、行人等巷道內布置的風門實現局部自動控制，絕大多數是獨立運行且未能與其他風門運行聯網?，F階段對于井下反風研究多是集中在反風技術以及反風演練方面，對于反風設備自動化遠程控制方面研究較為匱乏。因此，對綜采工作面反風設備遠程自動化控制進行研究，不僅可以豐富此方面研究，而且對提升礦井在采面進風巷側出現災變應對能力也有顯著的促進作用。

1綜采工作遠程控制局部反風系統

遠程控制反風系統主要由遠程風門、遠程調節風窗等構成。

1.1遠程控制風門

遠程控制風門主要設備包括有啟動裝置、氣控箱、門扇、語音報警器、紅外傳感器、阻門器以及開關等。在氣控箱內有電磁閥與壓風管、紅外傳感器等連接，當有運輸車輛通過，紅外傳感器探測到后電磁閥隨即動作，氣動箱開啟供氣閥，卸壓驅裝置驅動氣缸動作開啟大風門，當車輛通過后則關閉大風門。具體的遠程控制自動風門結構及控制系統見圖1。

從安全性、經濟性考慮，采用的局部風門遠程自動控制系統采用冗余設計原則，配備有兩套動力系統，分別為地面、井下壓風系統。在日常風門使用過程中采用井下壓風作為動力，克服采用電機驅動帶來的不安全隱患，當回采工作面出現災害時，風門動力自動采用地面壓風作為動力，避免由于井下災害發生后斷電無法控制風門運轉弊端。

風門控制有現場手動、自動以及遠程控制三種模式，正常情況風門是處于現場自動控制方式;當井下出現斷面或者停氣時，風門可以采用現場手動方式控制;特殊情況下，采用遠程控制方式控制風門運行，確保風門可以在任何時候都可以滿足需要。同時通過開停傳感器將風門狀態傳輸至地面監控中心，從而使得地面人員可以隨時掌握井下通風設施運行狀態。

1.2遠程控制風窗

遠程控制風窗結構包括有壓風管、氣缸、控制開關、雙層調節鋼板、滑輪、邊框及傳動鏈條等，具體結構見圖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節鋼板上，通過控制氣缸伸縮帶動調節板運動，從而實現風窗開啟調節。

風窗調節動力由井下壓風提供，開啟壓風管路后，壓風給氣缸提供動力，氣缸伸出并帶動外層調節板運移，具體見圖3。

從經濟性以及安全性方面分析，遠程控制風窗采用地面壓風作為動力源，從而降低井下發生災害時作業人員前往風窗現場手動調整風窗存在的安全風險。風窗分現場手動、自動以及遠程自動三種，正常情況下風窗運行采用現場自動方式;當需要進行檢修等采用現場手動控制方式;出現突發意外時風窗采用遠程控制方式，確保地面人員可以掌握風窗運行狀態。同時在風窗邊緣有刻度，從而及時掌握風窗開啟大小，風窗口設有風速傳感器，地面監控中心根據風速以及風窗開窗尺度實時掌握風窗通風量。

2局部反風遠程控制系統現場應用

2.1采面概況

山西某礦采用分區式通風，現階段開采的2、3號煤層結構簡單，12511綜采工作面開采2號煤層，煤層厚度7.2m，采面走向推進長度3025m，傾向305m，采用大采高開采方式，布置158臺8.0m大采高液壓支架，采用U型通風方式，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。采面正常生產時通風方式見圖4。

2.2采面局部反風演習

在2019年3月在12511綜采面進行局部反風演習。在反風演習前，采面通風線路為：輔助運輸巷→12511主運巷、12512回風巷→12511采面→12511回風巷→回風大巷。

在反風演習時，地面調度中心通過局部反風控制系統開啟I、III風門，關閉II風門。根據風速傳感器監測風量，合理對遠程風窗I～Ⅳ開窗斷面進行調整，從而達到合理調節采面通風量目的。12511綜采工作面耗時1min即實現采面風流逆轉，耗時7min實現對采面各遠程風窗斷面進行調整，完整12511綜采面反風工作，反風后采面通風線路見圖5。

2.3反風效果評估

在12511采面反風前后，對各個地面風量變化情況進行測量，具體見表1。采面局部反風后反風率為98.6%，臨近12512采面切眼反風率為90.8%，其他各個測風點風量指標均可以滿足《煤礦安全規程》規定。

通過采用遠程控制風門配合采用遠程控制風窗，實現綜采工作面快速反風，取得顯著應用效果，整個反風過程耗時短，可以確?；夭晒ぷ髅孢M風側發生災害時回風流側作業人員安全，提升回采工作面安全保證能力。

3總結

文中提出的綜采工作面局部反風系統涉及到監測監控、井下壓風以及液壓控制等各項技術，在現場使用過程中應注意對遠程控制風窗、遠程控制風門以及通風監控設備維護，確保設備始終處于完好狀態。

通過遠程控制風門、風窗，且各個地點風窗、風門可實現同步動作，12511綜采工作面應用時1min即實現采面風流逆轉，7min實現采面各遠程風窗斷面調整，完成12511綜采面反風工作，且反風率可以達到98.6%。通過采用綜采工作面遠程控制反風系統可以有效應對采面進風側出現災變，確?；仫L側作業人員安全。

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