综采工作面远程控制局部反风系统的应用

王靖斐

【摘 要】 现阶段矿井综采工作面往往不单独布置反风设备，若布置时也是采用人工控制方式，当采面进风侧出现灾害时存在无法反风或者反风响应速度缓慢等问题，造成灾害扩大。提高综采工作面局部反风响应速度，对提升采面生产安全具有一定的促进作用。基于此，本文提出将由远程风门、风窗以及风速传感器构成采面远程控制局部反风系统，并详细对远程风门、风窗结构进行阐述。12511综采工作面反风演习表明远程控制局部反风系统性能可靠，可以实现对综采工作面局部高效、安全反风，现场应用效果显著。

【关键词】 综采工作面;反风;自动风门;自动风窗;反风率

【中图分类号】 TD726 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2020）03-0006-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

当综采工作面在进风巷侧出现火灾时，会威胁到火灾发生点后方作业人员安全，可以通过采面局部反风实现风流逆转，从而确保下风侧作业人员安全。矿井反风设施多是采用人工控制方式，为了便于行车、行人，部分矿井在通车、行人等巷道内布置的风门实现局部自动控制，绝大多数是独立运行且未能与其他风门运行联网。现阶段对于井下反风研究多是集中在反风技术以及反风演练方面，对于反风设备自动化远程控制方面研究较为匮乏。因此，对综采工作面反风设备远程自动化控制进行研究，不仅可以丰富此方面研究，而且对提升矿井在采面进风巷侧出现灾变应对能力也有显著的促进作用。

1综采工作远程控制局部反风系统

远程控制反风系统主要由远程风门、远程调节风窗等构成。

1.1远程控制风门

远程控制风门主要设备包括有启动装置、气控箱、门扇、语音报警器、红外传感器、阻门器以及开关等。在气控箱内有电磁阀与压风管、红外传感器等连接，当有运输车辆通过，红外传感器探测到后电磁阀随即动作，气动箱开启供气阀，卸压驱装置驱动气缸动作开启大风门，当车辆通过后则关闭大风门。具体的远程控制自动风门结构及控制系统见图1。

从安全性、经济性考虑，采用的局部风门远程自动控制系统采用冗余设计原则，配备有两套动力系统，分别为地面、井下压风系统。在日常风门使用过程中采用井下压风作为动力，克服采用电机驱动带来的不安全隐患，当回采工作面出现灾害时，风门动力自动采用地面压风作为动力，避免由于井下灾害发生后断电无法控制风门运转弊端。

风门控制有现场手动、自动以及远程控制三种模式，正常情况风门是处于现场自动控制方式;当井下出现断面或者停气时，风门可以采用现场手动方式控制;特殊情况下，采用远程控制方式控制风门运行，确保风门可以在任何时候都可以满足需要。同时通过开停传感器将风门状态传输至地面监控中心，从而使得地面人员可以随时掌握井下通风设施运行状态。

1.2远程控制风窗

远程控制风窗结构包括有压风管、气缸、控制开关、双层调节钢板、滑轮、边框及传动链条等，具体结构见图2。气缸一端采用锚杆固定在巷帮上，一端采用螺栓固定在调节钢板上，通过控制气缸伸缩带动调节板运动，从而实现风窗开启调节。

风窗调节动力由井下压风提供，开启压风管路后，压风给气缸提供动力，气缸伸出并带动外层调节板运移，具体见图3。

从经济性以及安全性方面分析，远程控制风窗采用地面压风作为动力源，从而降低井下发生灾害时作业人员前往风窗现场手动调整风窗存在的安全风险。风窗分现场手动、自动以及远程自动三种，正常情况下风窗运行采用现场自动方式;当需要进行检修等采用现场手动控制方式;出现突发意外时风窗采用远程控制方式，确保地面人员可以掌握风窗运行状态。同时在风窗边缘有刻度，从而及时掌握风窗开启大小，风窗口设有风速传感器，地面监控中心根据风速以及风窗开窗尺度实时掌握风窗通风量。

2局部反风远程控制系统现场应用

2.1采面概况

山西某矿采用分区式通风，现阶段开采的2、3号煤层结构简单，12511综采工作面开采2号煤层，煤层厚度7.2m，采面走向推进长度3025m，倾向305m，采用大采高开采方式，布置158台8.0m大采高液压支架，采用U型通风方式，采面平均埋深205m，属于低瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性，煤层不易自燃。采面正常生产时通风方式见图4。

2.2采面局部反风演习

在2019年3月在12511綜采面进行局部反风演习。在反风演习前，采面通风线路为：辅助运输巷→12511主运巷、12512回风巷→12511采面→12511回风巷→回风大巷。

在反风演习时，地面调度中心通过局部反风控制系统开启I、III风门，关闭II风门。根据风速传感器监测风量，合理对远程风窗I～Ⅳ开窗断面进行调整，从而达到合理调节采面通风量目的。12511综采工作面耗时1min即实现采面风流逆转，耗时7min实现对采面各远程风窗断面进行调整，完整12511综采面反风工作，反风后采面通风线路见图5。

2.3反风效果评估

在12511采面反风前后，对各个地面风量变化情况进行测量，具体见表1。采面局部反风后反风率为98.6%，临近12512采面切眼反风率为90.8%，其他各个测风点风量指标均可以满足《煤矿安全规程》规定。

通过采用远程控制风门配合采用远程控制风窗，实现综采工作面快速反风，取得显著应用效果，整个反风过程耗时短，可以确保回采工作面进风侧发生灾害时回风流侧作业人员安全，提升回采工作面安全保证能力。

3总结

文中提出的综采工作面局部反风系统涉及到监测监控、井下压风以及液压控制等各项技术，在现场使用过程中应注意对远程控制风窗、远程控制风门以及通风监控设备维护，确保设备始终处于完好状态。

通过远程控制风门、风窗，且各个地点风窗、风门可实现同步动作，12511综采工作面应用时1min即实现采面风流逆转，7min实现采面各远程风窗断面调整，完成12511综采面反风工作，且反风率可以达到98.6%。通过采用综采工作面远程控制反风系统可以有效应对采面进风侧出现灾变，确保回风侧作业人员安全。

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