蔣金慶

（山東東山王樓煤礦有限公司,山東 濟寧 272063）

0 引言

隨著國家大力實施新舊動能轉(zhuǎn)換，“機械化換人、自動化減人、科技興安”已成為煤炭行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，煤礦主提升、壓風、排水、供電系統(tǒng)均已通過集中遠程控制實現(xiàn)無人值守。主要通風機不僅能確保通風系統(tǒng)正常運行，而且能在礦井發(fā)生火災時實施反風，以減少災變影響，對煤礦安全生產(chǎn)至關(guān)重要。目前主要通風機與相關(guān)附屬設(shè)施均已實現(xiàn)遠程控制，但各控制系統(tǒng)相互獨立未實現(xiàn)系統(tǒng)化集成，造成反風操作流程復雜，不利于提高通風系統(tǒng)自動化，更不利于快速反風救災。因此研究主要通風機反風集中遠程控制系統(tǒng)十分必要。

1 礦井主要通風機反風操作流程及影響因素

《煤礦安全規(guī)程》第一百五十九條明確規(guī)定：“生產(chǎn)礦井主要通風機必須裝有反風設(shè)施，并能在10min內(nèi)改變巷道中的風流方向；當風流方向改變后，主要通風機的供給風量不應小于正常供風量的40%”。目前軸流式主要通風機通過電機反轉(zhuǎn)即可直接實現(xiàn)礦井反風，抽出式通風礦井的回風井及風硐均設(shè)有防爆井蓋以及水平門、垂直門、蝶閥等附屬設(shè)施。防爆井蓋用于封蓋回風井口，正常通風時，依靠自重和負壓作用無須鎖緊，如果井下發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸，防爆井蓋能夠在沖擊波作用下同時依靠墜陀配重打開以釋放爆炸沖擊力，保護主要通風機及附屬設(shè)施不受損壞[1]。實施反風時，為防止反風風壓將防爆井蓋頂開，造成風流短路，防爆井蓋需鎖緊。水平門、垂直門、蝶閥等設(shè)施設(shè)置在風硐上用于主要通風機切換、反風時調(diào)控風流。

主要通風機電控系統(tǒng)以及水平門、垂直門、蝶閥等附屬設(shè)施均實現(xiàn)了上位機單一操作遠程控制，防爆井蓋鎖緊操作尚未實現(xiàn)上位機遠程控制[2]。因此防爆井蓋鎖緊操作會對礦井反風響應時間和反風量造成影響，另外其他附屬設(shè)施單一操作遠程控制會對礦井反風響應時間造成影響。要縮短反風響應時間，保障反風量，提高礦井災變應急響應能力，一是必須實現(xiàn)防爆井蓋鎖緊集中遠程控制，二是必須集成單一操作遠程控制，實現(xiàn)主要通風機反風集中遠程控制。

2 主要通風機反風集中遠程控制系統(tǒng)原理

主要通風機反風集中遠程控制功能的實現(xiàn)要從三個方面來解決，一是防爆井蓋電控氣動鎖緊裝置，二是防爆井蓋電控氣動鎖緊控制程序，三是電控氣動鎖緊控制程序與主要通風機及附屬設(shè)施控制程序的對接集成。

2.1 電控氣動鎖緊裝置

前期防爆井蓋的鎖緊主要通過人力安裝撬棍完成，費時費力且不可靠。電控氣動鎖緊裝置使用電氣元件進行控制，以壓縮空氣為動力源，由控制箱、配風裝置、鎖緊裝置三部分組成。

控制箱由斷路器、電源模塊、繼電器、旋轉(zhuǎn)開關(guān)、指示燈組成，具有供電、控制、帶電顯示以及壓板鎖緊、打開顯示的功能。遠程控制系統(tǒng)故障時控制箱也可應急備用。

配風裝置由配風管和電動球閥組成，配置執(zhí)行氣缸的動力風源，供給和排出氣缸內(nèi)空氣。

鎖緊裝置由鎖緊壓板和執(zhí)行氣缸組成，起壓緊防爆井蓋的作用。防爆井蓋周邊均勻安設(shè)8副鎖緊裝置，氣缸前移，推動鎖緊壓板前移壓緊鎖緊槽，氣缸后移，拉動鎖緊壓板后移離開鎖緊槽。

圖1 電動氣控鎖緊裝置構(gòu)成圖

2.2 電控氣動鎖緊控制程序

將各鎖緊裝置每一分、合接點，狀態(tài)反饋接點，設(shè)備操作遠程、就地接點全部接入到系統(tǒng)PLC控制器內(nèi)并編寫電控氣動鎖緊控制程序[3]。當程序收到鎖緊命令時，各鎖緊裝置同時壓緊。當程序收到解鎖命令時，各鎖緊裝置同時打開，恢復自然狀態(tài)。

2.3 程序?qū)蛹?/h3>

對接集成前，主要通風機電控系統(tǒng)以及水平門、垂直門、蝶閥等附屬設(shè)施均已實現(xiàn)上位機單一操作遠程控制，在此基礎(chǔ)上通過與系統(tǒng)PLC控制器內(nèi)編寫的電控氣動鎖緊控制程序?qū)蛹?，共同形成主要通風機反風集中遠程控制系統(tǒng)。當反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)執(zhí)行反轉(zhuǎn)命令的同時已對接集成的電控氣動鎖緊控制程序執(zhí)行鎖緊防爆井蓋命令，從而實現(xiàn)礦井反風“一鍵式”集中遠程控制[4]。

3 控制功能操作測試

執(zhí)行反風操作時，點擊上位機監(jiān)控畫面中的“反風運行”按鈕，電控系統(tǒng)執(zhí)行反風操作程序。反風狀態(tài)下，轉(zhuǎn)換開關(guān)指向鎖緊位置，鎖緊指示燈亮，電動球閥一組打開，一組閉合，鎖緊裝置氣缸處于伸出位置，鎖緊壓板前移壓緊防爆井蓋鎖緊槽，防爆井蓋處于鎖緊狀態(tài)。

結(jié)束反風操作時，點擊上位機監(jiān)控畫面中的“恢復通風”按鈕，電控系統(tǒng)執(zhí)行正常通風程序。正常通風狀態(tài)下，轉(zhuǎn)換開關(guān)指向打開位置，打開指示燈亮，電動球閥一組閉合，一組打開，鎖緊裝置氣缸處于收回位置，鎖緊壓板離開防爆井蓋鎖緊槽，防爆井蓋處于自然狀態(tài)。以上操作測試證明了控制程序能夠?qū)崿F(xiàn)準確操作。

4 運行效果

通過王樓煤礦反風演習現(xiàn)場實測，主要通風機反風集中遠程控制系統(tǒng)應用后，1min內(nèi)即可實現(xiàn)防爆井蓋壓緊，主要通風機反轉(zhuǎn)運行5min后井下風流反向，遠低于《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的10min。反風期間回風井口封閉嚴實未出現(xiàn)漏風，反風量滿足要求。

主要通風機反風集中遠程控制系統(tǒng)的研究應用改變了過去相對復雜獨立的單一操作控制，實現(xiàn)了無人值守“一鍵式”集中遠程控制反風。能夠有效地縮短災變響應時間，控制災變影響，提高了通風系統(tǒng)自動化程度，具有顯著的安全和經(jīng)濟效益。特別對于中央分列式以及對角式通風的礦井更有利于實現(xiàn)無人值守“一鍵式”反風。