龔節(jié)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(shù)人員在各類災害的防治中積累了豐富的經(jīng)驗，但仍未脫離定性分析階段，復雜通風系統(tǒng)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(tǒng)合理與否對礦井安全生產(chǎn)具有重要而長期的影響，鑒于礦井復雜的通風系統(tǒng)，如何保證礦井通風系統(tǒng)的風量及風流的穩(wěn)定性，優(yōu)化各種調(diào)節(jié)設施，降低礦井通風功耗，使整個礦井通風系統(tǒng)工作在最佳區(qū)域，實現(xiàn)礦井通風系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)測與實時控制，對于抑制礦井災害，維持安全生產(chǎn)起著重要的作用。本文利用礦井通風網(wǎng)絡在線監(jiān)控軟件進行模擬解算，并從打通一礦通風系統(tǒng)改造的實踐中，對生產(chǎn)礦井通風在線監(jiān)控進行了研究。

1 礦井通風網(wǎng)絡在線監(jiān)控軟件概述

本文使用礦井通風網(wǎng)絡在線監(jiān)控軟件（以下簡稱通風在線監(jiān)控），是基于成熟的C/S 網(wǎng)絡計算模式設計，系統(tǒng)在服務器端可以選擇SQL Server 2005 大型數(shù)據(jù)庫作為網(wǎng)絡數(shù)據(jù)源，也可以在客戶端使用ACCESS 數(shù)據(jù)庫作本地數(shù)據(jù)源。整個系統(tǒng)采用Microsoft Visual C#.Net開發(fā)、應用工具完成開發(fā)。采用COM 技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的對象化設計和開發(fā)，利用MapObjects 的相關控件完成GIS 部分的功能，保證系統(tǒng)的高效率和穩(wěn)定性。軟件體系結(jié)構(gòu)如圖1：

圖1 軟件體系結(jié)構(gòu)圖

從總體上看，通風在線監(jiān)控是以計算機硬件與網(wǎng)絡通信平臺為依托，以規(guī)范、標準、信息化機構(gòu)以及安全體系為保障，以數(shù)據(jù)為基礎，以MapObjects 為支撐開發(fā)的通風網(wǎng)絡在線監(jiān)控系統(tǒng)軟件，該軟件具有通風系統(tǒng)圖編輯、通風網(wǎng)絡自動解算、通風在線監(jiān)控等功能，為采掘工作面通風系統(tǒng)優(yōu)化、礦井通風系統(tǒng)改造、礦井主通風機改造及工況點調(diào)整等提供可靠依據(jù)。

2 礦井通風網(wǎng)絡在線監(jiān)控平臺的構(gòu)建

礦井通風在線監(jiān)控就是將現(xiàn)行通風系統(tǒng)實現(xiàn)可視化和信息化的在線監(jiān)控，即首先利用在線監(jiān)控軟件編輯功能將礦井通風系統(tǒng)圖和通風網(wǎng)絡圖繪制到在線監(jiān)控服務器內(nèi)，然后將通風系統(tǒng)中各巷道的風速、風壓傳感器采集的各類數(shù)據(jù)傳入礦現(xiàn)有的KJ90N 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，在線監(jiān)控軟件服務器通過KJ90N 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)并將相關巷道屬性和監(jiān)測傳感器進行關聯(lián)設置，實現(xiàn)通風網(wǎng)絡在線監(jiān)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?，F(xiàn)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(jiān)控軟件參數(shù)的獲取

根據(jù)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(shù)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(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算出了每段巷道的風阻值，繪制通風系統(tǒng)圖和通風網(wǎng)絡圖，為礦井通風網(wǎng)絡解算提供參數(shù)。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(qū)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(cè)、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(jiān)控獲取數(shù)據(jù)。

2.3 在線監(jiān)控軟件的生成

通過通風在線監(jiān)控服務器利用通風阻力測定數(shù)據(jù)、礦井各巷道風速、風壓傳感器采集的各類數(shù)據(jù)繪制通風系統(tǒng)圖和通風網(wǎng)絡圖，生成通風在線監(jiān)控模型。在該模型生成過程中，由于打通一礦通風系統(tǒng)的復雜性，限于篇幅，本文僅以W2707 采煤工作面通風在線監(jiān)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(jiān)測監(jiān)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(jiān)測監(jiān)控，將風速和風壓傳感器采集的各類數(shù)據(jù)實時上傳到KJ90N 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)，通風在線監(jiān)控服務器提取安全監(jiān)控監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)采集風速、風壓等各類參數(shù)，每5min 進行一次礦井通風網(wǎng)絡自動解算并對解算結(jié)果異常值進行安全預警，進而實現(xiàn)通風網(wǎng)絡實時在線監(jiān)控。

3 通風在線監(jiān)控應用及結(jié)果分析

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

3.1 打通一礦通風現(xiàn)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(nèi)的生產(chǎn)過于集中，而W風機范圍內(nèi)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(tǒng)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(tǒng)改造方案

目前W 區(qū)茅口總回風巷是進風巷道，在當前采掘部署情況下在W 區(qū)茅口總回風巷施工幾組設施，將W 區(qū)茅口總進風巷變?yōu)榛仫L巷，將W 區(qū)W1 號瓦斯巷以北的原W 二風機的回風通過W 區(qū)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(qū)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(qū)W1 號瓦斯巷以北的原W 二風機的風量全部調(diào)到W風機屆時W風機的能力不能滿足需求，所以在優(yōu)化系統(tǒng)當班將對W290 總回風巷控風墻的風窗大小進行優(yōu)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(diào)整500m3/min 進入W 二風機，優(yōu)化后W 區(qū)茅口總回風巷的進風將會自然分配到其他用風地點

優(yōu)化后W風機承擔東區(qū)、西二區(qū)和W 區(qū)W1 號瓦斯以北的采掘頭面回風。

W 二風機承擔西區(qū)W1 號瓦斯巷以南的采掘頭面回風、南二區(qū)回風。

3.3 打通一礦通風系統(tǒng)改造軟件模擬效果檢驗

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

圖2 系統(tǒng)改造前W 區(qū)茅口總回風巷通風狀況

圖3 系統(tǒng)改造后W 區(qū)茅口總回風巷通風狀況

3.4 礦井通風網(wǎng)絡解算結(jié)果及誤差分析

對礦井通風系統(tǒng)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(jié)論

經(jīng)過對比驗證，對礦井通風系統(tǒng)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(nèi)，且多數(shù)巷道的誤差低于5%。通過上述模擬效果可知，通風在線監(jiān)控可用于對礦井的通風系統(tǒng)改造、通風設施布置等進行提前數(shù)值模擬，并對可能出現(xiàn)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(jié)兵.打通一礦井下通風在線監(jiān)控科學技術(shù)報告[R].2013，8.

［2］張?zhí)K，王金貴，王磊，劉洪影，李騰.基于風丸軟件的礦井通風網(wǎng)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(yè)大學出版社，2007，1：37-100.