矿井通风系统图

矿井通风系统图（精选11篇）

矿井通风系统图 第1篇

关键词：矿井,通风系统,通风仿真,双线图,假双线,自动绘制

0引言

矿井通风系统是动态变化的、与空间位置密切相关的地下三维空间, 如何用平面图正确表达巷道间的关系很重要。矿井通风仿真系统通常采用单线绘制和显示通风系统图, 无法反映巷道之间的层位关系。为了能够区分出巷道之间的层位关系, 人们习惯用双线表示矿井通风系统的巷道, 但双线图的绘制与维护比较困难。很多学者对通风系统双线图的自动绘制进行了研究, 其中中国矿业大学、辽宁工程技术大学和河南理工大学的研究成果具有代表性, 较好地实现了通风系统双线图的自动生成。以上的研究成果具有一些共性, 那就是为实现双线图的效果, 将1条单线巷道 (1个折线对象) 用多条线段来表示, 然后再对巷道交叉点处进行消隐处理[1,2,3]。

按照以上方法在矿井通风仿真系统中自动绘制双线图, 一旦图形系统进行缩放操作, 就需要重新计算所有的双线交点坐标, 这样就会耗费大量的计算机时间, 使得整个系统呈现“死机”状态, 整个系统将无法应用。相关学者对双线图的自动绘制模型进行了改进[4,5,6], 用固定宽度双线, 改善了图形显示效果, 将消隐部分的数据计算出来后以某种形式储存, 在以后的图形操作过程中消隐部分无需反复计算, 减少了计算量, 提高了运行效率, 但是在图形操作 (平移、缩放、增减巷道等) 时还需要实时计算巷道的双线坐标, 计算量较大, 并且在增删巷道和拖动节点时, 图形显示与维护较困难。更为重要的是, 1条巷道用多个对象 (多条线段) 来表示, 不利于图形的操作和属性数据绑定。

本文创造性地提出一种新的效率更高的通风系统双线图的自动绘制方法, 即“假双线”法。该方法的本质是将单线巷道的线型用固定宽度双线线型表示, 再对交叉点进行消隐处理, 无需计算双线坐标来实现双线图的快速、自动绘制。“假双线”法较好地解决了传统方法的缺陷, 具有普遍性、计算量小、执行效率高的特点, 并且在该双线图的基础上很容易拓展生成通风系统立体图。

1 “假双线”法的本质与特点

1.1 “假双线”法的本质

“假双线”法是一种非常有效的通风系统双线图的快速自动绘制方法, 该方法的本质是将单线巷道的线型 (如图1所示) 用固定宽度双线线型表示 (效果如图2所示) , 再对交叉点处进行消隐处理, 无需计算双线坐标来实现双线图的快速自动绘制。该双线图的本质还是单线图, 但展现出来的是双线图效果, 如图3所示。

1.2 “假双线”法的特点

在矿井通风仿真系统中应用“假双线”法实现通风系统双线图的快速自动绘制具有以下特点:

(1) 双线具有固定宽度。该方法的双线具有固定宽度, 随着图形的缩放, 双线视觉宽度保持不变, 能够较好地反映通风网络的连接关系。

(2) 巷道表示对象具有唯一性。通风网络中的每条巷道用一个折线对象表示, 而不是用多个线段对象表示, 有利于图形编辑和属性数据的绑定, 符合面向对象的编程习惯。

(3) 大大简化交叉点的消隐处理。通风网络中每条巷道由1条折线组成, 每条巷道都有始末2个节点, 巷道在空间真实相交的地方都设置节点, 在节点处绘制节点符号 (由圆和节点编号组成) , 这样处理以后, 巷道与巷道真实的交点只可能发生在始末节点处。消隐处理只需处理与巷道之间的连接处和虚交处, 而不再需要考虑平面上的十字相交、丁字形相交等其它情况。并且, 节点处绘制了节点符号, 只需要处理巷道连接处的消隐处理, 而不需要考虑连接处补线操作。消隐数据计算出来后, 记录其相对结构和中心坐标, 在以后的图形操作中不需要反复计算。以上的技术处理大大简化了消隐处理, 降低了计算量。

(4) 无需计算双线坐标。双线效果主要是通过改单线线型为双线线型来实现的, 计算需要消隐的部分时也不需要计算双线坐标, 消隐数据计算主要是根据双线宽度和巷道与X轴的夹角计算出来的;在以后的图形显示, 如平移、放大、缩小时, 只需要绘制双线线型的单线巷道和用背景色绘制需要消隐的部分, 而不需要计算双线的坐标和需要消隐的部分, 处理效率比较高;在增删移动巷道时, 仅需要重新处理变化交叉点处 (含新添加、减少和变化的交叉点) 的消隐计算, 并记录消隐部分, 再更新图形, 因而能够提高自动绘制的效率。

(5) 利用自动绘制通风系统双线图的中间计算数据, 很容易快速自动生成通风系统立体图, 生成的通风系统立体图如图4所示。

2 “假双线”法的实现机制

“假双线法”是一种新的通风系统双线图的自动绘制方法, 它的实现机制与以往的方法完全不同:首先将通风系统单线图 (如图1所示) 的线型由单线线型改为双线线型, 利用GDI+可以实现这种线型。GDI+是Windows XP的1个子系统, 它主要负责显示屏幕和打印设备输出有关信息, 它是1组通过C++类实现的应用程序编程接口。作为图形设备接口的GDI+使得应用程序开发人员在输出屏幕和打印信息时无需考虑具体显示设备的细节, 只需调用GDI+库输出的类的一些方法即可完成图形操作。改为双线线型后的单线井巷图效果如图2所示, 这时候交叉点没有处理, 还是不能区分层位关系, 还需再根据双线线型的宽度和巷道与X轴的角度进行交叉点的消隐处理, 消隐处理交叉点处后效果如图3所示, 图3就可以非常清楚地表达巷道之间的层位关系了。

“假双线法”与固定宽度双线法有本质的不同:固定宽度双线法的每条巷道的双线需要根据巷道中心线坐标、当前图形的中心点及缩放倍数进行实时计算, 计算量非常大, 而“假双线法”与此不同, 将巷道中心线线型改为双线线型即可得到每条巷道的双线, 计算量非常小、运行效率高, 可以满足大型通风系统双线图的快速实时绘制。

3 “假双线”法快速自动绘制步骤及其实现方法

“假双线”法通风系统双线图快速自动绘制的步骤和实现方法:首先要构造双线线型, 其次是改单线线型为双线线型, 最后对交叉点进行消隐处理。

3.1 构造双线线型

利用GDI+构造双线型。GDI+是GDI的升级, 性能有很大的改善, 而且也更加易于使用, 还可以基于VS2008和GDI+构造双线线型。

3.2 将单线线型改为双线线型

将单线巷道的线型改为双线线型, 单线通风系统图就转变为双线通风系统图了, 其视角效果是双线, 但本质还是单线图, 交叉点还没有进行消隐处理。对于一条巷道, 采用双线线型后, 其内部不需要进行交叉点的消隐处理, 如图5所示的单线巷道, 如使用双线线型后双线效果很好, 而其本身不需要作任何处理, 但与其它巷道的交叉点处需要进行消隐处理。

3.3 交叉点消隐处理

将由单线表示的矿井通风巷道转换成有宽度的双线线型表示时, 为正确区分巷道的层位关系, 必须对交叉点进行消隐处理。在对交叉点进行消隐处理时, 只需用二重循环对巷道集合中的所有线段进行两两比较消隐处理。在计算2条巷道需要消隐的部分时, 首先计算每条巷道的交点, 再计算“4条单线”的4个交点, 接着计算每条巷道在交叉点处的标高, 根据计算出来的标高和4个交点来构造需要消隐的线段。

(1) 巷道相交双线交点坐标计算

进行消隐处理必须计算双线的4个交点坐标, 可以采取先求单线相交中心点坐标, 再根据双线宽度和直线间角度关系求坐标。图6所示的巷道LAB、LCD交叉于点O (O点坐标很容易计算) , 与LAB、LCD相对应的双线 (双线宽度为d) 相交于O1、O2、O3、O4, 根据d和LAB、LCD与X轴的夹角可以求出Li (i=1～4) , Oi坐标可以通过下面公式计算:

XOi=XO+Li cos ai, YOi=YO+Li sin ai

(2) 确定相交巷道双线消隐部分的层位关系

求出4点的坐标后, 下一步就确定这2条巷道的层位关系, 图6所示为2条相交的巷道LAB和LCD相交于O点, 其中2条线段端点为 (XA, YA, ZA) , (XB, YB, ZB) , (XC, YC, ZC) , (XD, YD, ZD) 。点O的坐标在直线AB和CD的坐标分别是 (XO, YO, ZAB) 、 (XO, YO, ZCD) , 通过比较ZAB和ZCD的大小就可以确定巷道的层位关系。根据下列公式可以计算出ZAB和ZCD坐标:

若ZAB>ZCD, 则AB在上、CD在下;若ZAB

(3) 构造消隐部分

需要消隐的情况可分为巷道LAB和LCD不在同一个平面上和在同一个平面上2种。若巷道LAB和LCD不在同一个平面上, 如图6所示, 假设LAB在上、LCD在下, 则应消隐的线段为O1O2和O4O3;若LCD在上、LAB在下, 则应消隐的线段为O1O4和O2O3。

若2条巷道在同一个平面上相交, 因为在平面相交处都设置了节点, 故只需要考虑二者相连的情况, 如图7所示, 则应消去的线段为AC、AD, 因为节点处绘制了直径与双线宽度相同的小圆, 故开口处无需补线, 消隐线段坐标的求法同上。

通过以上步骤可实现从通风系统单线图 (图1) 快速绘制出通风系统双线图 (图3) 。

由于通风系统的复杂性和多样性, 不能排除会出现2条以上巷道同交于一点的情况。运用“假双线”法构造消隐部分时是对巷道进行两两比较进行消隐的, 可以很好地解决2条以上巷道同交于一点的情况。

4结语

本文提出的“假双线”法, 是一种新的通风系统双线图的快速自动绘制方法, 已经在矿井通风仿真系统VentGIS中应用。实际应用表明, “假双线”法具有计算量小、执行效率高和易于实现等特点。应用该方法可以大大提高计算机的自动绘图速度, 又能正确反映出矿井巷道间的空间层位关系, 对于研发、改进矿井通风仿真图形系统和解决其它行业类似问题具有一定的参考价值。

参考文献

[1]李钢, 陈开岩, 何学秋, 等.矿井通风系统巷道自动绘制方法研究[J].煤炭科学技术, 2006 (6) :50~53.

[2]魏连江, 王德明, 王琪, 等.构建矿井通风可视化仿真系统的关键问题研究[J].煤矿安全, 2007 (7) :6~8.

[3]倪景峰.矿井通风仿真系统可视化研究[D].阜新:辽宁工程技术大学, 2004.

[4]苏清政, 刘剑.矿井通风仿真系统理论与实践[M].北京:煤炭工业出版社.2006.

[5]倪景峰, 刘剑.矿井通风系统可视化固定宽度巷道双线处理[J].辽宁工程技术大学学报, 2005 (5) :636~638.

矿井通风系统图 第2篇

达标会战及矿井局部通风管理

质量达标会战的通知

矿属各单位：

为了进一步加强矿井通风管理，巩固、提高质量标准化水平，保证通风系统合理稳定可靠，减少瓦斯超限和杜绝瓦斯积聚事故，确保矿井安全生产，根据集团公司《关于开展矿井局部通风管理达标会战的通知》、《关于开展矿井通风系统排查和通风设施达标会战的通知》和煤电公司《关于开展矿井通风系统排查和通风设施达标会战及矿井局部通风管理质量达标会战的通知》的文件要求，结合实际，矿井决定于2009年二季度开展“矿井局部通风管理达标会战”及“矿井通风系统排查和通风设施达标会战”活动。现就有关事宜通知如下：

一、组织领导

为加强局部通风管理达标会战及矿井通风系统排查和通风设施达标会战工作的组织领导，成立专项活动领导小组。

组 长：赵红炳

副组长：王子厚

马春生

程红旗

连雪峰

成 员：张俊敏

孙福建

张

帅

鲁小军

赵亚波

王高玲

李学峰

李少华

张淼鑫

唐少鹏程红雨

李贯勋

周听贤

陈国太

孙斌晓

吴德良

吴玉文

张长发

办公室设在通风科，由张帅负责具体相关事宜。相关区队正职为会战活动的主要责任人。

二、时间安排

（一）局部通风会战达标时间

2009年4月21 日至6月20日。质量达标会战分为二个阶段。

第一阶段：4月21日—5月31日为各单位自查整改阶段。各单位要认真组织学习《煤矿安全规程》（2006年版）、公司《局部通风装备管理若干规定》和河南省国有煤矿《通风质量标准化标准及考核评级办法》。按照规定要求，对本单位的掘进工作面局部通风管理进行一次全面的检查和评价，对于查出的问题，分类排队，按照“三定四签字”的原则，定期整改。

在此期间，矿井定期进行抽查，检查各单位会战落实情况。对于措施不力、行动迟缓的单位，在全矿通报批评和进行相应处罚。

第二阶段：6月1日－6月20日为会战验收阶段。6月上旬为矿井自查验收阶段，由通防科组织对各单位进行达标验收，6月中旬公司组织人员对各单位会战开展情况进行全面检查，6月下旬迎接集团公司验收，验收结果纳入年终质量标准化达标考核内容。

（二）矿井通风系统排查和通风设施达标会战时间 1．4月下旬对目前通风系统及所有通风设施进行一次全面排查分析，针对存在的问题，制定出工程规划、每月整改计划及工作目标，分解落实责任。

2．5月份开始进入通风系统和设施全面整改实施阶段，按计划步骤达到规划目标。

3．5月中旬向煤电公司和集团公司汇报下半年及3—5年内矿井通风系统排查、优化调整目标和方案，并建立档案。

4．6月中旬迎接煤电公司组织专项检查验收，6月下旬迎接集团公司专项检查验收。

三、上级对会战具体要求

（一）各单位接通知后，结合本单位实际，认真学习会战文件，制定会战规划。规划内容要目标要明确，认真组织，精细安排，扎扎实实开展好局部通风管理达标会战及通风系统排查和通风设施达标会战活动。

（二）各单位要充分认识开展局部通风管理达标会战及矿井通风系统排查和通风设施达标会战活动的意义，随着矿井向深部发展、瓦斯等灾害的增大、矿井机械化程度的提高、矿井产能规模的扩大、矿井单产单进水平的提高，矿井通风系统要不断优化和通风能力不断提高，管理水平不断提高，才能保证矿井的安全生产。

（三）各单位正职要支持和关注达标会战工作，保证通风 系统会战重点工程所需的人、财、物制定方案、抓落实、出效果。

（四）集团公司将各单位“通风系统优化方案和长远规划”作为后3年内安排资金计划的依据，如果对长远规划发展没有详细安排，集团公司将不予列入资金计划，煤电公司将不定时抽查，重点检查局部通风管理和通风设施达标整改进度，并对排查结果和规划方案进行考核评定，对验收排名最后的2对矿井，各罚款10000元。同时把局部通风管理和通风设施达标验收情况，作为月度、质量达标考核的依据。

四、会战的目的

(一)以二季度通风设施达标会战为契机，开展好全年通风设施质量达标工作

1．认真学习《煤矿安全规程》和《煤矿井工开采通风技术条件》，“通风安全质量标准化标准”、“矿井通风设施技术规格质量标准”等通风技术和质量标准。

2．对矿井现有的通风设施设臵位臵、数量、规格、通风设施种类、构筑质量等认真组织排查；根据排查的结果，对位臵不合理的、建造的种类不合适的、达不到质量标准要求的通风设施，制定今年的整改计划，每月必须下达改造拆建通风设施计划，认真组织整改。

3．新建的通风设施必须严格按照质量标准要求施工，新建通风设施的达标率实现100%；同时根据矿井采区数量制定 精品永久风门数量，五2采区精品永久风门不少于采区永久风门数量的30%。

4．矿井所有通风设施全年内均要达标，其中达到一级的通风设施不低于80%，实现通风质量标准化规划的达标目标。

五、会战内容及责任划分

1、通风科负责，各业务科室协助配合

（1）对矿井目前通风系统进行一次全面排查分析，包括：矿井主要通风机供风能力，矿井通风系统的合理性，通风阻力分布合理性，水平和采区通风系统、通风能力，专用回风巷完善、通过能力，风量分配合理性，矿井有效风量率，采面通风方式选择合理、风量充足，通风管理的薄弱地点等。针对存在的问题，制定整改优化方案。

（2）结合矿井长远发展规划、产能规模和采掘接替安排，制定下半年及今后3—5年矿井通风系统调整规划、优化方案。重点是矿井现有的通风系统改造工程进度、完成时间，矿井以后每年的产能规模计划，重点采掘接替安排，瓦斯等灾害程度分析，矿井和采区通风系统调整计划和时间安排，通风系统优化所需的工程计划安排等。

（3）对主要通风机供风能力和各采区通风能力进行测算评估，按照实际供风能力优化矿井采掘布局，严格落实以风定产；按照矿井长远发展、生产规划目标和瓦斯变化趋势等，制定近期及中长期矿井通风系统调整方案和步骤。

（4）对通风系统阻力分布合理性进行分析，建立矿井、采区巷道通风阻力基本参数，有重点的加大扩巷降阻力度，重点考核降阻效果。

（5）建立通风系统排查制度，总工程师组织专业技术人员每月对矿井通风系统排查一次（总工程师每月必须到总回风和采区回风系统检查一次），找出通风系统中存在的薄弱环节，有针对性的逐项进行整改，并有记录可查。

（6）矿井通风系统改变,包括矿井、矿井一翼、整个采区进行通风系统调整时必须报公司审批，其他大的巷道贯通、局部关键通风系统调整报公司备案。

（7）进一步完善掘进工作面局部通风管理齐抓共管责任制和各项管理制度，明确职责，落实责任，制定奖罚办法，定期开展局部通风质量达标检查考核。

（8）微风巷道必须加设瓦斯传感器，掘进巷道超过千米增设甲烷传感器。

2、技术科负责，各业务科室协助配合：加强巷道开工和贯通管理，巷道贯通必须由总工程师组织审批编制完善的安全技术措施，并报一通三防部备案。严格落实串联通风措施，必须按照公司串联通风措施审批权限进行审批，杜绝不合理串联通风。采区风门数量控制在15组以内，临时风门原则上不得设臵，确需设臵时，保留时间不得超过10天。

3、安监科负责，各业务科室协助配合：排查局部通风机安设位臵的合理可靠性，电器设备安设位臵的合理性等。严禁在角联巷道、微风巷道、盲巷等通风不可靠地点安设风机；瓦斯检查工每班校对甲烷传感器。

4、机电科负责，各业务科室协助配合：大力推广使用系列高效（对旋）局部通风机、新型风机开关、大直径强力风筒和矿用风筒开关传感器，实现掘进工作面安全可靠供风。局扇自动倒台装臵是否规范。

根据《禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录（第二批）》（安监总煤装[2008]49号）的规定，JBT系列局部通风机2009年3月12日后禁止使用（机电科把关）。

5、技术科负责，各业务科室协助配合：掘进工作面“作业规程”中局部通风机的选型设计、审查与实施是否符合规定；局部通风机安装位臵及高度、三专两闭锁、消音器、过渡节（大小头）和弯头设臵、分风器设臵、倒台实验、管理排版是否符合规定要求，看风机工的培训、考核、持证上岗情况以及试倒台记录是否健全，局部通风机投运验收。

6、通风队负责：

（1）永久挡风墙所封闭巷道长度超过10米的必须两端同时封闭，墙外不得留盲巷。

（2）矿井所有通风设施拆除和构建必须经矿总工程师同意；必须保证通风实施完好。（3）无风巷道及临时停风超过24小时的巷道必须进行封闭，严禁只打栅栏。

（4）风筒吊挂平直、有编号，反压边整齐一致，无挤压，有明显的安全标志、生产日期等，风筒管理建立相关台帐。

（5）各地点的通风设施的构建工作（风门、调节风窗、密闭、栅栏、隔爆棚、测风站），按照质量标准化管理建造永久风门、临时风门、永久密闭、临时密闭、栅栏、隔爆棚等通风设施，并建立通风设施建造台帐和管理台帐，有记录可查。

（6）每周对矿井各地点的通风系统排查一次，并建立相关系统排查台帐。有记录可查。

（7）负责指定局部通风机的安装位臵，风筒、分风器的安装，风筒悬挂平直，逢环必挂，接头必须使用反压边，接头无漏风、风筒拐弯用弯头、变径处使用过渡节，风筒出风口风量不小于作业规程规定。

（8）负责-200联巷和-160绕巷永久风门前后加设阻车器，非通车时间关闭阻车器，防止撞坏风门。

7、信息中心：负责配齐监控机房内的各种设施，配齐井下各种监测传感器，负责安装工作及按规定时间进行调校，做到监控系统稳定可靠，监控数据准确。

8、采煤队负责：负责采面的临时风门和风巷风门的看管、使用、保护等工作及风门前后5m范围内的卫生，通风设施损 坏后及时汇报，采取措施，预防瓦斯超限事故发生，杜绝微风和无风作业，负责风、机巷瓦斯传感器的按规定悬挂。采面和上下安全出口100米内的巷道有效通风断面。

9、掘进开拓队负责：巷道内瓦斯传感器的按规定悬挂。巷道有效通风断面。风筒的掩护，工作面20米内的风筒的铺设。工作面每班安排看风机工，进行倒台试验，并汇报至通风调度和做好记录，每天倒台时间不低于一个小时。

六、奖罚制度

会战期间严格按照会战内容进行考核，各相关科室和区队要积极配合，会战期间对于违反规定的单位，按照矿现场管理办法严格进行处罚，单位正职受连带处罚。会战开始后每月由通风科组织一次评比活动，每月按照考核成绩，评出的优秀的单位（2个），奖励1000元，合格单位奖励500元，其他相关人员奖励200----800元。对于行动迟缓的单位和每旬评比中不合格的单位每旬罚款1000元，相关单位正职罚款200—300元，会战结束后的各单位要保持会战成果，矿井将继续开展评比制度。

矿井通风控制系统设计改造 第3篇

针对矿井旧通风控制系统中存在的体积庞大、接线复杂、机械触点多、排除故障困难、可靠性差、自动化程度低等缺陷，设计了一种基于先进PLC控制技术的矿井通风安全控制系统。该控制系统投入使用，运行结果表明，系统具有功能完善，运行稳定，节能效果明显等特点，提高了企业的生产效率和经济效益，具有很好的应用前景。

关键词： 控制 变频 PLC

1.前言

煤矿矿井通风系统是煤矿矿井安全生产的重要组成部分，煤矿矿井通风系统能否正常工作与矿井内工作环境条件、生产效率、安全生产密切相关。随着我国政府对各行各业安全生产监管力度的不断加强，尤其对煤矿安全生产的要求越来越高，对煤矿矿井通风系统进行技术改造，提高其运行稳定性、节能降耗等势在必行。本系统将PLC与变频器有机地结合起来，采用以矿井气压压力为主控参数，实现对电动机工作过程和运转速度的有效控制，使矿井通风机通风高效、安全，达到了明显的节能效果。

2. 系统的设计功能

本控制系统具有通风机组的启动、互锁和过热保护等功能。与常规继电器实施的通风系统相比，PLC系统具有故障率低、可靠性高、接线简单、维护方便等诸多优点，PLC的控制功能使通风系统的自动化程度大大提高，减轻了岗位人员的劳动强度。为满足矿井通风系统自动控制的要求，系统的具体设计要求如下：

2.1.本系统提供手动/自动两种工作模式，具有状态显示以及故障报警等功能。

2.2.模拟量压力输入经PID运算，输出模拟量控制变频器。

2.3.在自动方式下，当井下压力低于设定压力下限时，两组风机将同时投入工作运行，同时并发出指示和报警信号。

2.4.模拟量瓦斯输入，当矿井瓦斯浓度大于设定报警上限时，发出指示和报警。当瓦斯浓度大于设定断电上限时，PLC将切断工作面和风机组电源，防止瓦斯爆炸。

2.5.运用温度传感器测定风机组定子温度或轴承温度，当定子温度或轴承温度超过设定报警上线时，发出指示和报警信号。当定子温度或轴承温度超过设定风机组转换温度界线时，PLC将切断指示和报警信号并自动切断当前运行风机组，在自动方式下并能自动接入另一台风机组运行，若在手动方式下，工作人员手动切换。

3.系统硬件构成及各部分功能

本控制系统有可编程控制器（PLC）、A/D转换模块、D/A转换模块、变频器、传感器部分、监控对象和电控回路组成。

3.1.PLC可编程控制器部分可编程控制器部分

PLC概述概述PLC是以微处理器为核心的一种特殊的工业用计算机，其结构与一般的计算机相类似，由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM、EPROM、EEPROM等）、输入接口、输出接口、I/O扩展接口、外部设备接口以及电源等组成。CPU单元由微处理器、系统程序存储器、用户程序存储器以及工作数据存储器等组成，它是PLC的核心部件，是由大规模或超大规模的集成电路微处理芯片构成，主要完成运算和控制任务，可以接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。存储器单元按照物理性能分为两类，随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。输入输出单元由输入模块、输出模块和功能模块构成，是PLC与现场输入输出设备或其他外部设备之间的连接部件。PLC通过输入模块把工业设备或生产过程的状态或信息读入中央处理单元，通过用户程序的运算与操作，把结果通过输出模块输出给执行单元。输出模块用于把用户程序的逻辑运算结果输出到PLC外部，输出模块具有隔离PLC内部电路和外部执行单元的作用，还具有功率放大的作用。

3.2.变频器部分

本系统选用的是西门子全新一代标准变频器MicroMaster440功能强大，应用广泛。它采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，以满足广泛的应用场合。变频器的选用：变频器的选用应满足以下规则，变频器的容量应大于负载所需的输出；变频器的容量不低于电机的容量；变频器的电流大于电机的电流。由于本设计以风机组2×30kW为例，因此可选用37kW，额定电流75A的变频器。考虑到改进设计方案的可行性，调速系统的稳定性及性价比，我们采用西门子MM440、37kw，额定电流为75A的通用变频器。该变频器采用高性能矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，可以控制电机从静止到平滑起动期间提供3S，有200%的过载能力。变频器参数的设置：负载为一大惯性负载，在停车时，为防止因惯性而产生的回馈制动使泵升电压过高的现象，加入制动电阻，斜坡下降时间设定长一些。外接制动电阻的阻值和功率可按公式R≥2Ud/1P≥（0.3—0.5）选取。式中：U为变频器直流侧电压，d为变频器的额定电流。本次设计采用西门子与37kW电机配套的制动电阻响和对转速调整的要求，系统用模拟量输入作为附加给定，与固定频率设定相叠加以满足不同型号模具特殊要求。

4.软件设计

本控制系统的软件设计是分四部分实现的，主要包括手动自动控制部分、温度转换控制部分、瓦斯浓度控制部分和压力PID控制部分。本文中所采用的PLC是西门子公司的产品S7-200系列，CPU的型号是CPU226。主要包括手动/自动控制部分、温度转换控制部分、瓦斯浓度控制部分、压力PID控制部分、PLC与变频器通信和机械故障处理部分。其中手动和自动控制部分是在温度、瓦斯和压力控制中使用的。所以下面仅对温度、瓦斯、压力进行分析。温度控制部分本设计的风机组设有轴承温度和定子温度过热保护。综合所选用的风机组自身特性和国家规定标准，设置了风机组轴承温度和定子温度报警温度和跳闸温度（本系统是风机组切换温度）。瓦斯浓度传感器将连续变化的瓦斯浓度信号转换为4～20毫安的电流，然后经A/D转换模块EM235，通过其内部的采样、滤波，转换为PLC能识别的二进制信号存储到VD196中。

5.结束语：

矿井通风系统图 第4篇

矿井通风系统图是表示矿井通风网络, 通风设备、设施, 风流的方向和风量等参数的平面图或立体图。在实际当中, 通风系统图通常是用CAD绘制的平面图。CAD提供dwg和DXF等多种文件存储格式, DXF文件是Autodesk公司推出的与外部图形处理程序进行图形信息交换的一个接口, 通常情况下的DXF文件以ASCII格式文件存在, 主要用于实现高级语言编写的程序与AutoCAD系统的连接。本文对DXF文件格式和组成进行研究, 用VC++实现读取通风系统图DXF文件接口程序, 为矿井通风系统模拟提供图形交换平台, 对于实现矿井通风系统现代化管理具有现实意义。

1 DXF文件结构

一个完整的DXF文件由6个片段组成:即标题段、类段、表段、图块段、实体段、对象段。

(1) 标题段, 即HEADER段:包含所绘制图形的基本信息。

(2) 类段, 即CLASSES段:包含所有应用程序定义的类信息。

(3) 表段, 即TABLES段:包含各种不同类型的表。

(4) 图块段, 即BLOCKS段:BLOCKS段包含程序中定义的块, 包括块定义和组成图形中每个块引用的图形元素。块的种类有图形块, 带属性的图形块和无名块等。

(5) 实体段, 即ENTITIES段:包含图形中出现的所有图形对象, 也包含对块的引用。记录了每个实体的名称、图层名、线型名、颜色号、厚度等有关的几何数据。

(6) 对象段, 即OBJECTS段:包含图形中的非图形对象。

DXF文件由组码及组值对组成, 组码表示其后的组值的类型, DXF文件常用组码及其含义如表1所示。使用这些组码和组值对, 可将DXF文件组织到由记录组成的区域中, 这些记录由组码和组值对组成。DXF文件的每个段由若干个组对构成, 每个组对在DXF文件中占2行。组对的第1行为组码, 是一个非零的正整数, 每个组码的含义由AutoCAD系统约定, 以向右对齐并且用3字符字段填满空格的格式输出。组对的第2行为组值, 相当于数据的值, 其格式取决于组码确定的类型。组码和组值合起来表示1个数据的含义和它的值。

2 读取DXF文件接口程序步骤

DXF文件中所存储的图形元素为上述的组码与组值构成。每一图元所在的图层、几何信息等都通过成对组码与组值表示, 此信息存储在ENTITIES段中, 也有存储在BLOCKS段中的情形。但存储在BLOCKS段中的图元可通过一定的转换方式将其转换到ENTITIES段中。因此对图元信息的提取只针对ENTITIES段即可。在面向对象的程序设计中, 将图元类型分为:直线类 (Cline) 、圆类 (CCircle) 、圆弧类 (CArc) 、多义线类 (CPolyline) 、标注文本类 (CText) 等。读取DXF文件中的实体图元可以分为以下10个步骤: (1) 读取DXF文件; (2) 搜索ENTITIES组码; (3) 读取组码对; (4) 判断是否为EOF, 若是转到 (10) ; (4) 判断是否为LINE, CLC, ARC, TEXT。若是LINE转到 (6) , 若是CLC转到 (7) , 若是ARC转到 (8) , 若是TEXT转到 (9) ; (6) 读取直线图元信息, 转到 (3) ; (7) 读取圆图元信息, 转到 (3) ; (8) 读取圆弧图元信息, 转到 (3) ; (9) 读取文本信息, 转到 (3) ; (10) 读取完毕。

DXF中最关注的是实体数据的读取, 一个实体对应一种类型的图元。例如表示一个直线的实体数据包括直线句柄、直线所在的图层、直线起点的坐标值、直线终点坐标值等, 如表2所示。

3 读取DXF接口程序实现代码

以读取Line数据为例, 读取其起点和终点坐标值实现其外部程序接口。以下是用VC++6.0编写的读取DXF中直线的部分程序。

3.1 搜索到ENTITIES段

3.2 读取直线信息

4 应用实例

某矿通风处用CAD绘制的通风系统图如图1所示。按上述接口程序进行数据提取, 通过运行实现了CAD与VC++编制的通风模拟软件之间的数据转换。图形输出结果如图2所示。

5 结语

本文研究了CAD2000以后版本的DXF文件数据交换接口程序, 根据DXF文件格式, 借助Visual C++设计出接口程序, 在自行开发的通风模拟软件与AutoCAD之间建立了数据通道, 实现数据传递和共享, 该方法还可扩展到其它类型的图元读取, 为图形数据交换提供了重要条件。

摘要：针对矿井通风系统图DXF文件, 分析了其文件格式的结构特征, 采用VC++程序设计语言开发出数据交换接口程序, 在AutoCAD与自行开发软件之间建立数据通道, 进行数据传递和共享, 实现了对通风系统图的调用。

关键词：DXF文件,矿井通风系统图,程序设计,数据接口

参考文献

[1]张成才, 孙喜梅, 朱陶业.AutoCAD的DXF文件格式及其转换接口研究[J].微型电脑应用, 2001, 17 (8) :54-56.

[2]张卫峰, 林端敏.AutoCAD软件的DXF接口技术[J].机械与电子, 2004, (11) :78-80.

[3]胡胜红.使用VC++编程实现DXF文件数据提取[J].福建电脑, 2006, (11) , 189.

矿井通风系统改造的四大问题及对策 第5篇

福建省天湖山能源公司的前身是天湖山矿务局，地处闽南三角州，公司共辖四对生产矿井，最早的建于1956年，最迟的建于1995年。煤层赋存条件复杂，煤层产状极为不稳定，地质构造十分复杂。公司建矿四十多年来，最早的矿井进行了4次通风系统改造，最迟的矿井也进行了1次改造。改造的实践告诉人们，在煤矿生产建设中，虽然在矿井设计时已考虑了生产后期(即通风困难时期)的通风问题，但往往因设计时依据的地质资料与现场实际的出入、生产计划的变更，特别是周边小煤井的无序开采等诸多因素的干扰，使得预定的后期通风计划难以实施，于是许多矿井在生产后期便采取实施通风系统改造来解决。本文以天湖岩矿的通风系统改造为例，对其通风系统改造过程中的新思路，新做法以及出现的一些失误加以总结、分析，希望能为同行们提供一点参考。

2 问题与对策

2.1 问题之一：通风系统是否要进行改造，如何改造才能使有限资源达到优化配置。

2.1.1 天湖岩矿的生产状况

根据天湖岩矿最新的地质储量年报，目前尚有可采储量50万吨，矿井设计年生产能力为4万吨，因煤层较薄，原煤回采率为50%左右，矿井的服务年限还有6年。因该煤矿原煤回采难度大，成本一直居高不下，造成赢利困难。

显然，对这样的矿井，再花巨资进行通风系统改造从经济上和企业效益上是不合算的。但职工的再就业压力使决策层进退两难。

2.1.2 天湖岩矿的通风现状

(1) 通风系统方面：平洞上山转下山开采后，通风系统的回风道过长过多过杂，风门漏风量剧增(无效风量约占总进风量35%)。上部周边小煤的无序开采，使矿井总长约2km的回风巷遭受严重破坏，使得回风巷外部漏风率高达60%以上，且破坏仍在继续，维护相当困难，通风系统已基本处于瘫痪状态；

(2) 局部通风方面：由于地质构造复杂，煤层赋存极不稳定，长期以来基本上是属于边探、边掘、边采的情况，难以形成较为周全的通风布局，大多是利用现成的一些废巷与上下水平的采煤贯通点加以改造之后进行通风，造成进风、回风较为紊乱，下山水平进、回风压差不明显，风量少且不稳定，局部串联通风严重。

根据国家2001年煤矿安全生产专项整顿工作和福建省实施方案，特别是2001版《煤矿安全规程》明确规定，生产矿井必须具有较为完善的通风系统，否则必须关停整顿。不立即进行通风系统改造，这显然是属于关井对象。

2.1.3 解决办法

天湖山能源实业有限公司目前有矿井四对，高山地形。天湖岩矿处于最上部，主平峒标高+805水平，准备水平为+775水平，主平洞+825及以上水平仅剩几个回收煤柱的零星作业点。经过几十年的开采，公司其它矿井也都在往深部移，出现了各矿井在原划定的井田边界上的一些未采部分。公司领导十分重视，在煤炭资源逐渐枯竭的今天，加大了对该区段的探矿力度，随着地质资料的进一步明确，认定该区域有较高的开采价值，并从大局出发，打破原井田边界的块段划分法，并提出新建两个采区“新村一采区和含春二采区”由天湖岩矿与含春矿就近联合开采的构想，预计四年后可完成采区基建并投产，上部由天湖岩矿就近先下山开采，下部由含春矿以后就近上山开采，预计生产能力为6万吨，服务年限30年。由含春矿+565主平峒和+710辅助平峒进风，回风系统由上部天湖岩矿目前的下山通风系统+含春矿二采和新一采区回风平巷+825总回风平巷、+825～+875总回风上山、+875总回风巷+风硐、抽风机构成完善的通风系统的战略部署。

经全面的分析论证，一致认为这个方案可行，并于2001年决定立即进行通风系统改造，是时要求新系统既要考虑目前天湖岩矿的安全生产需要，也必须能满足下部两下新采区联合开采的需要。

2.1.4 分析

采取新建采区而不是新建矿井，并采取分水平由现成的矿井进行联合开采的办法，这是个创新性较强的思路，其优点有：

(1) 采取联合开采的形式，只是在已有的矿井内就近新建了两个采区而已，其规模比新建矿井要节省投资近三分之二。

(2) 扩大了天湖岩矿的生产能力、延长了矿井服务年限。

(3) 一并解决了天湖岩矿、含二、新一采区的通风安全难题，通风系统改造投资更趋于合理与优化。

2.2 问题之二：如何制定出所有可能的改造方案，并通过技术、安全、经济等方面的比较、筛选出最优方案。对于通风系统改造这是个理论与实践交替进行，反复验证的过程。

2.2.1 天湖岩矿通风系统改造扔复杂性

一是七十年代采用的是边建矿边采煤的模式，加上+825以上水平本矿的采空区，特别是小煤井的破坏十分严重，很难找到一条较为理想的总回风巷和地面回风井。

二是需风情况较为复杂，初期是天湖岩矿独立用风，需要的风量较小，中期是天湖岩矿与下部联合开采共同用风，需要的风量较大，后期是天湖岩矿停产，只有下部联合开采用风，其间风量差别较大。

2.2.2 对策

2.2.2.1收集尽可能多的与矿井通风安全相关的技术、管理(特别是“一通三防”)方面的资料。

2.2.2.2 收集矿井的各种自然条件资料作为参考(包括交通位置、地形地貌、地质构造、煤层赋存、井下温度、水文地质情况、气象等)。如天湖岩矿井田属地温正常区，从本矿历年开采情况表明，采掘工作面和机电洞室温度均低于规程规定，无热害危险；矿区内无大的地表水体，由于相对高差大，地表水、地下水排泄条件良好，因此本区无洪水危害。

2.2.2.3 详细了解矿井瓦斯、煤尘及煤的自燃情况：根据本矿进仍至本矿区三十多年的开采资料，没有发生过瓦斯突出、瓦斯爆炸事故及其它通风事故。煤尘亦无自燃发火和爆炸倾向，本矿历年来的井下气体检测数据表明，在矿井的各个用风点从未发生瓦斯浓度超限的现象。因此只要通风良好，瓦斯危害就不大。

2.2.2.4 搜集所有已掘巷道的开拓开采平图。因矿井开采时间较长，一些矿井往往为简化图纸，把一些已打上密闭或栅栏的旧巷从图纸上省去。因此，在制订方案时一定要在包括所有已开拓开采巷道的平面图上进行，本着经济合理地充分利用已有的井巷及设备，设计出安全可靠、先进合理、施工期短的最佳方案。

2.2.2.5 各矿井对周边小煤井均进行过普查，采用最新最全面的普查图纸作为制订方案的参考依据。原则是远离小煤作业区，回风系统尽量往深部移。

2.2.2.6 风井位置的交通情况，水文地质情况也不能忽视，这关系到几吨重风机的运输与安装问题和日后风机及装备的安全管理问题。

2.2.2.7 综合考虑上述因素，天湖岩矿初选改造方案五个，经实地考察之后，精选2个方案再加以全面比较。方案一：利用+834小煤废井筒作回风井；方案二：在+975标高处有一个原本矿临时出风井峒，利用其作为回风井。经过反复对两个方案的技术性、安全性、经济性和可行性进行比较，最后选定方案二，投资量预计为60万元左右。

2.2.2.8 方案最终的选定原则：一是必须对初步选定的方案进行实地勘察，确立可行性，并核定工程量；二是主导思想应把回风系统往矿井的深部移，往矿井的中央移，以确保回风巷尽可能少受小煤井的再次破坏。

2.3 问题之三：改造中一项较大的投资就是风机及其装置的选取与安装，是继续使用原有的旧风机还是另行购置先进的新风机，值得全面考虑。

2.3.1 风量需求。天湖岩矿最大用风量为8.15m3/s，新村一采区与含春二采区在通风容易时期实际需风量之和为25m3/s，在通风困难时期的实际需风量之和为28.75m3/s，因联合开采进行到困难时期时，天湖岩矿已结束生产即不再用风，所以总设计用风量应为33.15m3/s。

2.3.1.2 矿井负压计算。因天湖岩矿的总回风道计划与新设计的“含春二采区和新村一采区”联合开采时共用，本矿井的服务年限仅有8年，矿井通风处在与下部联合开采时的容易期内，采用增阴调节法对各用风点的回风道处对各用风点加以调节，使风量分配达理想的效果。根据下部联合开采的测算数据：矿井通风容易时期要求负压达627.30Pa，困难时期的负压880.15Pa，(此数据由福建煤炭设计院在《天湖山矿区新村与含春井田联合开采设计说明书》中提供，困难时期同)。

2.3.1.3 通风设备选型。根据上述计算的风量值和负压值，原风机4-72-11№16B虽仍能适用，但机械老化，耗电多，安全性差，搬迁等辅助费用高，所以考虑新置风机。通过对市场的了解、充分结合风机技术的进步，选用改进型BD-11型弯掠组合正交型隔爆对旋轴流式通风机，可较好地担负起该矿井下各个时期的安全通风。此风机一个最大的特点是采用两台相互独立，叶片角度相反，旋转方向相反的风扇对轴串接而成，高能高效。实践表明，在天湖岩矿开采期间，下部联合开采未与上部总回风贯通之前，通过对风机实际工况点的分析情况来看，采取只开其中独立的一节来通风应该是合理而可行的。

2.3.2 对策

天湖岩矿通风系统改造对风量、负压在前后期的需求情况：

2.3.2.1 依据《煤矿安全规程》要求进行矿井的需风量计算：天湖岩矿保持目前的生产规模，最大需风量为8.15m3/s。新村一采区与含春二采区的基建任务由下部水平的另一矿井含春矿实施。5年后的投产初期，新村一采区与含春二采区实际需风量之和为25m3/s，投产后期的实际需风量之和为28.75m3/s，因联合开采进行到投产后期时，原天湖岩矿将不再生产用风，所以总设计用风量最大为33.15m3/s。

2.3.2.2 矿井通风负压计算：原天湖岩矿满足通风的矿井负压为256.7Pa，其服务年限还有8年，通风处在与下部联合开采的容易期内。根据新村一采区与含春二采区的联合设计负压测算数据：矿井通风容易时期要求负压达627.30Pa，困难时期的负压为880.15Pa。由于天湖岩矿最长通风线路明显较下部两个采区要短的多，可采用增阻调节法，使风量分配达理想的效果。

2.3.2.3 主通风机的选用、试运转和评价情况

(1) 综上所述，天湖岩矿选用BD-Ⅱ-6-№13轴流式抽风机。该抽风机电机功率2×30kW，出厂性能特性为静压71Pa至880Pa，风量(28.75～36.75)m3/s，叶片安装角度可根据需要进行调节，选择最佳工况点，以最大限度地提高风机效益。

(2) 天湖岩矿主通风机在安装调试完毕后，在厂家的协同下共同对风机进行了试运转操作，第一次启动便成功，电流、电压、功率均正常，风量稳定。

(3) BD-Ⅱ-6-№13型风机在天湖岩矿运行半年时间的安全性评价

a.该风机运行半年时间未出现任何故障。

b.该风机采用电机与叶轮直联的形式，把电机裹在叶轮的芯部，结构紧凑，运转平稳，摒弃了一般轴流主通风机的长轴转动，可消除传动装置易于损坏变形的现象，使维护更方便。

c.选用隔爆型电动机，电机安装在风机风筒中的隔流腔仙，隔流腔具有一定的密封性能，保证电机与风机流道中含有瓦斯的气体相互隔绝，隔流腔中有偏管与大气相通，使新鲜空气不断进入，流过电机使电机散热后流出，并使腔内空气在风机运行时保持正压状态。

d.该机可以直接通过风机反转来实现反风，并且能满足反风要，不必另设反风道，可以减少外部漏风，有反风速度快的优点。

e.当空气流入第一级叶轮获得能量后并经第二级叶轮排出，第二级叶轮兼备着普通轴流风机中静叶的功能，在获得整直圆周方向速度分量的同进，增加气流的能量，从而达一到普通轴流式风机不能达到的高效率、高风压。

f.该风机的叶片采用的是弯掠组合正交在维扭曲技术，改善了风机风叶与气流的接触面，从而提高了性能参数(与其它类型风机比效率提高6%，噪音降低了11dB)。

g.两级风机既可联合也可独立运行，有较大的灵活性，从特性曲线上看与两台性能相同的鼓风机串联使用有点类似，但较好地提高了性能。

(4)BD-Ⅱ-6-№13型风在天湖岩矿运行半年来的经济性评价

a.主通风机的三分之二安装在风峒内，只有扩散塔在外面，通过电览，由两个轻巧的控制柜控制其运行，不需要专人值班。具体做法是通过电缆把控制柜移到150m外的压风机房。由压风机司机兼任抽风机司机，可省安期投资6万元和两个工人工资2.5万元/年。

b.两级风机分开独立运行，在通风初期，只要满足天湖岩矿的生产用风需要就可以，因此实际只要开启一级风机就够用了，一年可省电费：15.767万元。

c.风机可直接反风，不需要外设反风道，前期投资可节约3万元。

d.该风机一个最大的缺点是一旦电机烧坏，难以在短时间内换好，因此一定要做好备用的准备。

矿井通风系统改造浅析 第6篇

木代井开拓方式为斜井,分水平盘区式开采。一水平3号、7号层已于1999年开采完毕,二水平11-1号层于2007年10月底开采完毕,并进行了永久封闭。现开采的三水平13号层煤,有402和301两个生产盘区及131皮带大巷、133材料大巷、135回风大巷3条开拓大巷。

木代井历年来被鉴定为低瓦斯矿井,2006年矿井瓦斯等级鉴定结果(通风系统改造前鉴定)为:瓦斯绝对涌出量5.47 m3/min,相对涌出量5.30 m3/t;二氧化碳绝对涌出量6.88 m3/min,相对涌出量6.66 m3/t。

1 改造前矿井通风系统情况

改造前的矿井采用中央边界抽出式通风,共有3个井口,即主井、副井、7号层风井。其中主、副井进风,7号层风井回风。主井坡度-16°,断面11 m2,斜长630 m;副井坡度-18°,断面11 m2,斜长375 m;风井坡度-22°,断面5.7 m2,斜长226 m。通风系统改造前矿井开采二水平11-1号层及三水平13号层,且全部集中在井田西翼开采,并通过一回风暗斜井与东翼7号层总回风巷连通进行回风(7号层只保留回风系统)。7号风井安装两台2K60-4-NO18轴流式主扇(1985年投入使用),生产厂家为沈阳通风机厂,一台运行,一台备用,电机功率均为180 kW,转速734 r/min,反风方式为风机反转反风。其中,1号主扇于1997年7月经沈阳厂家技术改造,风叶角度40°(最大运行角度),排风量为2 800 m3/min左右;2号主扇未改造,风叶角度25°(最大运行角度),排风量为1 900 m3/min左右。

木代井矿井通风系统改造前11-1号层共有1115和1116两个生产盘区,每个盘区各布置一个刀柱炮采面,分别为1115801回采、1116806回采(11-1号层所有掘进工程已全部施工完毕,无掘进工作面)。13号层则全部布置为掘进工程,有402一个生产盘区和131皮带大巷、133材料大巷、135回风大巷3条开拓大巷,其中,402盘区共布置5个掘进工作面,分别为402,402-1,402-2 3条盘区巷掘进面和2201,5201两条顺槽巷掘进面。11-1号层所有开拓、盘区巷道均为双巷布置,为轨道巷进风,皮带巷回风,无专用回风巷。由于11-1号层现采盘区巷道两侧均已形成部分采空区(已回采完毕),无法补掘回风巷,但在新开拓的13号煤层,均按三巷布置,有专用回风巷,13号层不存在短缺专回巷现象(改造前矿井通风示意图略)。

2 存在问题及通风系统改造原因

1)木代井在开采11-1号和13号煤层时,一直无水平独立回风井,仍沿用东翼一水平7号层风井进行回风,致使通风路线长,通风阻力大(最大通风流程达7 km)。更为严重的是,7号风井及7号层总回风大巷受南部原左云县店湾村1号井(该井于2001年底关闭)的火区威胁,2004年12月曾发生过风井回风流中CO严重超限事故,后虽经加固密闭,堵漏治理,使CO涌出得到了有效控制,但对火区未进行彻底治理,一旦发生火区气体爆炸,将严重威胁木代井全矿井的安全。

2)矿井生产主要集中在井田西翼,西翼11-1号层所有开拓、盘区巷道均为双巷布置,为轨道巷进风,皮带运输巷回风,且无专用回风巷,而在皮带回风巷设置调风设施难以合理有效地调控风量,致使各工作面配风比较困难,矿井通风系统不合理。

3)由于矿井采掘严重失调,接替紧张,采掘工作面部署较多,而矿井主通风能力严重不足,存在超通风能力生产现象,严重影响着木代井的安全生产及正常采掘接替(矿井通风系统改造前,曾被迫将13号层402整个盘区停产封闭)。

4)7号风井两台主扇通风能力不匹配。由于两台主扇通风能力不同等,在日常生产工作中,木代井7号风井基本上一直运转排风量较大的1号主扇,而2号主扇很少运转,两台主扇不能按期进行倒运行。

综上所述,木代井整个矿井通风系统存在着诸多不安全隐患,严重影响着木代井的安全生产,因此,需尽快改造矿井通风系统。此项工程已被同煤集团公司列为2005年确定的31项重点安全隐患整改项目。

2005年5月7日,同煤集团召开了关于对马口煤矿木代井通风系统改造的专题会议,根据会议安排,木代井矿井通风系统改造方案为:从木代井11-1号层1115盘区巷向北掘进,与东周窑2号井对掘贯通总回风大巷,将来利用东周窑2号井风井作为木代井的回风井,彻底甩掉现使用的7号风井,避免火区威胁,同时,也将彻底解决木代井通风能力不足、通风系统不合理、通风阻力大的问题。预计共需掘进半煤岩巷道约650 m,断面10 m3,并在东二风井口重新施工回风峒(原回风峒断面小),新安装2台FBDCZ№20型对旋式主扇。

3 通风系统改造过程

2005年6月,马口煤矿木代井开始从11-1号层1115盘区轨道巷向北沿11号煤层进行掘进,与此同时,东周窑2号井开始沿11号煤层向南进行掘进,两矿井同时掘进木代井西翼总回风大巷,并于2005年12月19日顺利实现对掘贯通。2006年3月至7月期间,先后完成了对西翼总回风大巷全部进行喷浆、施工东二风井回风峒及风井口新安装2台FBDCZNo20型对旋轴流式主扇等工程,同时,马口煤矿做好木代井矿井通风系统调整改造的准备工作后,新主扇于7月31日投入运行。东二风井新主扇投入运行后,根据当时风量需求,将原7号层风井1号主扇转速由734 r/min调小为435 r/min(采用变频调控),排风量降为1 030 m3/min,负压由原来的125 mm降为53 mm。

东二风井新主扇投入运行后,当时叶片角度为43°/35°,东二风井回风量为3 358 m3/min,主扇排风量为3 603 m3/min,负压3 100 Pa,超出2 000 Pa的规定值(此时东二风井主扇通风能力仍不能满足木代井西翼所有采掘工作面的所需风量,如继续靠调大东二风井主扇叶片角度来增大风量,则主扇会发生“喘振”现象,且增风效果不明显)。其主要原因是由于木代井井下部分进、回风大巷巷道断面小,特别是11-1号层大部分巷道断面小,存在超风速现象。其次是13号层通风路线长(风流由11-1号层通过暗斜井进入13号层后再折返回11-1号层,然后回至东二风井),导致矿井通风阻力大,新主扇处于高负压运行状态,主扇每月电费消耗约9.1万元。

为解决木代井矿井通风阻力大、新主扇高负压运行的问题,马口煤矿又大力实施了通风降阻工程。一是从13号层135回风大巷至11-1号层1115盘区轨道巷之间补掘了回风暗斜井(斜长59 m,倾角25°),于2006年9月22日贯通,贯通后对木代井矿井通风系统又进行了重新调整,使13号层的通风路线大大缩短,所有区域均改为皮带巷进风,11-1号层为轨道巷回风,13号层为专回巷回风。二是从11-1号层东翼向西翼补掘了西翼辅助运输大巷(长度450 m,为进风巷),于11月5日实现贯通。贯通后降低了付井井底车场至西翼11-1号层之间的皮带暗斜井和轨道暗斜井的风速,使巷道超风速的问题得到解决。以上两项工程施工完毕后,木代井东二风井回风量增至4 478 m3/min,主扇排风量为4 612 m3/min,负压降为1 950 Pa,达到了良好的通风降阻增风效果。之后于11月15日停转了东翼7号层风井主扇,并对7号层总回风大巷及回风井筒进行了永久隔离封闭,彻底避免了小窑火区威胁。11月23日,由山西省安全装备技术测试中心对木代井东二风井两台新主扇分别进行了性能测试。

4 通风系统改造后产生的经济效益

木代井通风系统改造后,矿井采用中央边界抽出式通风,共有3个井口,即主井、副井、东二风井。其中主、副井进风,东二风井回风。东二回风井倾角为-30°,断面9.3 m2,斜长416m,新安装的2台FBDCZNo20型对旋轴流式主扇,生产厂家为山西防爆电机有限公司,一台运行,一台备用,通风能力相同,电机功率均为185 kW2 k W,转速960 r/min,风压220 mm。按排风掘进工作面计算,每月原煤产量可增加约1.6万t,每吨原煤平均按200元计算,每月可创产值320万元,全年可创产值约3 840万元。

5 结束语

矿井通风系统图 第7篇

1 矿井概况

赵固一矿为立井单水平盘区开拓。井筒位于井田中深部,井口标高+83.8 m,车场水平标高-525 m。工业场地内有3个立井,分别为主井、副井和中央风井。主井净直径5.0 m,副井净直径6.8 m,为进风井;中央风井净直径5.2 m,为专用回风井。矿井通风方式设计初期为中央并列式,后期逐步过渡为两翼对角式。

矿井通风方法为抽出式,目前通风方式为中央并列式,主、副井进风,中央风井回风。中央风井安设2台GAF26.6-14-1型轴流式主要通风机,风量100～400 m3/s,风压600～4 300 Pa,2008年11月投入运行。2008年11月,矿井主要通风机系统性能经检验,鉴定结果为合格。目前,矿井主要通风机运行角度0(工频),风机工作风量12 494 m3/min,工作风压2 918 Pa。矿井总回风量12 314 m3/min,矿井有效风量11 156 m3/min,有效风量率89.53%,矿井绝对瓦斯涌出量19.70 m3/min,矿井相对瓦斯涌出量4.36 m3/t,矿井等积孔5.04 m2。

2 通风系统存在问题

目前,矿井主通风机工作风量12 494 m3/min,风压达2 918 Pa,接近《煤矿井工开采通风技术条件》要求的2 940 Pa,矿井几乎无富余风量。随着开拓工程的增加,通风距离越来越长,通风阻力随之增大,预计中央风井难以满足2014年以后矿井安全生产需要。

3 网络解算条件及参数选取

3.1 通风网络解算的通风量应满足的条件

(1)月单产指标。

布置2个工作面,每个工作面产量20万t。

(2)月单进指标。

岩巷掘进45 m,煤巷掘进200 m,巷道掘进300 m。

(3)生产能力。

满足矿井规定生产能力(600万t/a)的需要。

3.2 巷道参数选取

依据2008年和2012年赵固一矿通风阻力测定报告,选取各类型巷道的摩擦阻力系数见表1。

3.3 网络解算步骤

3.3.1 生产部署

(1)东翼。

布置1个回采工作面、1个备用工作面、5个掘进工作面。

(2)西翼。

布置1个回采工作面和7个掘进工作面。

3.3.2 网络解算条件

当前中央风井运行的风机为1#(北台)风机,风机实时监控数据为风压2 900 Pa,风量180 m3/s。当前主要通风机的特性见表2。风叶角度0,转速985 r/min,使用频率50 Hz。

3.3.3 网络解算结果

按照通风区测定的各硐室、各掘进工作面、备用工作面风量以及风门漏风量,在满足上述用风需求的条件下,对目前通风网络进行自然分风解算。解算结果见表3。

由表3可知,解算数据与实测数据误差在0.4%～5.4%,能满足工程需要,巷道摩擦系数与巷道参数符合实际情况,可以作为下一步解算依据。

4 现场运用

4.1 生产部署及需风量

(1)东翼。

布置1个回采工作面、1个备用工作面、5个掘进工作面。回采工作面需风量为1 200m3/min;备用工作面需风量为600 m3/min;东翼轨道大巷掘进工作面需风量320 m3/min;东翼回风大巷掘进工作面需风量为320 m3/min;东翼胶带大巷掘进工作面需风量320 m3/min;回风巷掘进工作面需风量350 m3/min;胶带运输巷掘进工作面需风量350 m3/min。

(2)西翼。

回采工作面需风量1 200 m3/min;西翼轨道大巷掘进工作面需风量450 m3/min;西翼回风大巷掘进工作面需风量450 m3/min;西翼胶带大巷掘进工作面需风量450 m3/min。

4.2 网络解算条件

仍按照风机在风叶角度为0、985 r/min的特性曲线进行解算(表2)。

4.3 网络解算分析

(1)西翼回采面风量富余,东翼回采面风量不足。西翼工作面风量达1 876 m3/min,比其需风量富余676 m3/min;东翼工作面风量752 m3/min,比其需风量少448 m3/min。这一情况是由于东翼通风距离增加和西翼分风增大、用风量减小造成的。

(2)考虑对西翼工作面控风,以增大东翼工作面风量。控风后西翼工作面风量948 m3/min,东翼工作面风量943 m3/min。此时风机负压3 611 Pa,风量154.31 m3/s,风压已达到该曲线最高风压的98.1%,可能进入不稳定运行状态,故该法不可取。

(3)若不控制西翼风量,而将风叶角度由0降至-5°,则解算得到风机负压为3 076 Pa、风量为164.82 m3/s,西翼风量为1 665 m3/min,东翼风量为511 m3/min,东翼工作面风量不足。

(4)若将风叶角度由0降至-5°并且对西翼控风,则解算风机负压3 263 Pa、风量149 m3/s,西翼和东翼工作面风量均达到790 m3/min。

(5)若将风叶角度由0升至5°,则解算得到风机负压4 201 Pa、风量177.4 m3/s,西翼风量2 176 m3/min,东翼风量1 076 m3/min。此时,风机负压几乎处于最高负压,可能进入不稳定运行状态,所以该方法不可取。若将风叶角度由0升至5°并且对西翼控风,则造成风压继续增大,使风机进入不稳定运行状态,所以也不可取。

风机调整角度及采取控风措施解算结果见表4。

4.4 网络解算结论

按照上述生产部署和网络解算条件,在首先满足掘进用风和硐室用风的前提下,进行自然分风网络解算可知,通风机风压为3 447 Pa,风量为166.82 m3/s,风压已达该曲线最高风压的93.7%。风压过高,不可行。

综上所述,只有在风叶角度为-5°并控制西翼工作面的风量时,满足生产的需要,其他角度时不满足生产的需要。

5 效果分析

随着工作面不断交替变化,需要及时对通风系统进行调整,通过网络解算分析得知,只有在风叶角度为-5°并控制西翼工作面的风量时,东翼才能满足生产时风量的需求,其他角度风压过高不可行或者是风量不足不可行。对比现场测定的风量和网络解算结果,解算数据与实测数据误差在0.4%～5.4%,能够满足工程需要。

6 结论

(1)成功的网络解算可为通风系统布置提供可靠依据。

(2)进行网络解算时,若分支风量较大,要进行原因分析,应联系实际找出误差出现的真实原因,从而采取有效措施,准确调节参数并重新进行网络解算,得出合理正确的结果。

(3)风量调节时,也需要根据矿方提供的数据报表和井下实际情况进行合理调整,盲目改动不会得出正确结论[2]。

摘要：赵固一矿主要通风机工作风量12 494 m3/min,风压达2 918 Pa,接近《煤矿井工开采通风技术条件》要求的2 940 Pa,矿井几乎无富余风量。随着开拓距离的不断增大,通风距离越来越长,风压会越来越大,风量将越来越小,矿井供风难度不断增加。采用矿井通风网络分析程序进行了网络解算,对风量过大的工作面进行了合理的控风,满足了矿井安全生产需要。

关键词：网络解算,摩擦阻力系数,风量控制,矿井通风

参考文献

[1]赵建华.矿井通风阻力测定网络化数据库平台设计[J].现代矿业,2009(7):110-111.

矿井通风系统可靠性研究 第8篇

1 通风系统可靠性分析

通风系统可靠性首先应该与该矿发生煤与瓦斯突出的频率有关, 与突出强度的大小, 也就是突出煤岩量或突出瓦斯量的大小有关, 这是该区域的原始瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯涌出量以及针对瓦斯突出问题所采取的措施等共同作用的结果。二是通风系统本身的结构问题, 包括回风是否畅通, 进、回风段阻力比例以及网络的复杂程度等。三是由于矿井通风网路属于人造系统, 要发挥系统的功能, 其管理的严密程度和采取针对性措施的效果也都直接影响着系统的可靠性。即是说通风网路如果欠缺合理, 则可以用极为严密的管理措施加以保证, 从而提高整体系统的可靠性。所以人的因素, 即煤矿的安全管理, 在事故中, 特别是伤亡事故中也有一定的影响作用, 故也要将其加入其中予以考虑。这三个方面是确定突出事故对矿井生产的影响程度的主要因素, 前两方面相比较, 再适当考虑人的因素, 得到的就是系统的防灾可靠性指标, 所以必须将它们综合起来考虑。

2 安全管理情况

煤矿安全管理的面很大, 包括对矿工的安全教育、监测预报系统、安全检查和发生事故时的救护能力等等。良好的安全素质教育, 能使矿工按规程进行操作, 能减少违章及引发的意外事故, 也使其具有一定的自救和他救能力;组织良好、训练有素的救护队, 在事故发生时能够及时有效地开展救护工作, 减小在事故中的伤亡损失。

在对煤矿的管理中, 领导是否执行安全第一方针, 机构是否健全、五项制度 (煤矿四项安全生产责任制、煤矿安全技术措施计划、安全办公会议制度、各级领导深入现场制度、隐患处理“三定”制度) 是否健全, 是矿井安全的首要前提。安全检查人员的素质, 特别是放炮员和瓦检员的素质, 在井下瓦斯事故中起着很重要的作用。是否有岗位责任制, 操作规程持证上岗, 是否有在井下睡觉漏检或填假报表的现象, 在很多情况下是造成事故的根本原因。

3 瓦斯突出情况

一个大的矿区, 不同水平、不同采区的不同采、掘面都有可能因地质构造、埋深、煤层瓦斯含量、原始瓦斯压力和应力分布情况等条件的不同, 而造成瓦斯突出的可能性即突出概率也不尽相同。一般情况下, 地质构造复杂、构造煤发育、埋深较大、原始瓦斯压力较高、有应力集中处发生突出的概率要高, 这是煤与瓦斯突出的规律。由于不允许在实地用突出实验得出所需的数据, 这就需要大量收集相邻地区及条件类似矿井的突出情况, 结合本区域的实际, 给出突出概率的期望值。当然, 这其中肯定会有一定的误差存在。

瓦斯突出强度的大小主要体现在突出煤量和突出瓦斯量的大小、煤层瓦斯含量和矿井的瓦斯涌出量的大小与煤的突出强度之间有着明显的关系。瓦斯含量高的矿井区域, 发生突出时的瓦斯涌出量肯定也较大, 这是勿庸置疑的。

瓦斯压力的大小也决定着突出强度的大小, 并且决定了突出对突出点附近的通风构筑物的破坏程度。但是同时, 影响突出强度的除了以上地质因素之处, 还有人为的控制因素, 包括针对易突的采面、掘面所采取的顺层抽放、网格预抽、煤层注水等防突和减突措施, 都能使涌出瓦斯量减小, 突出强度降低, 突出瓦斯压力下降从而突出的瓦斯能迅速从回风道排出, 使突出的影响能较快消除, 影响范围也大大减小, 能够尽快恢复正常生产。这就减弱了瓦斯突出对矿井通风系统的破坏程度和对整个矿井安全生产的影响程度。

4 通风系统适应能力

由采掘工作面、硐室、通风井巷、风机设备和通风设施构成的风流线路的总体称为矿井通风系统。通风系统的适应能力包括系统的布置、网络的结构、风阻分布情况以及人为采取的安全保障措施, 这是本项目研究的重点, 因为这里面人为可以控制和影响到的因素最多, 能够确定进行分析计算的条件、数据也最多。通风系统的适应能力是一个综合性的指标参数, 具体体现在以下几个方面。

4.1 通风系统的完整性

左矿井通风方式和通风方法既定之后, 通风系统的可靠性就是通风网终的形式对于风流的影响程度。而从总体的布置来说, 安全可靠性主要表现为各区通风的独立性。

根据《煤矿安全规程》规定, 每一矿井必须至少有两个能行人的通到地面的安全出口, 各出口间距离不得小于3 0 m, 严禁独眼井开采。井下每一水平到上一水平以及各个采区都必须至少有两个能行人的安全出口, 并同通至地面的安全出口相连接。未建成两个安全出口的水平和采区禁止生产。

回采工作面也必须至少有两个安全出口, 采掘工作面的进风流和回风流都不得经过采空区或冒落区。

井巷系统的完整性还包括矿井主风机装置的完整。根据《规程》规定, 每个矿井都必须采用机械通风;主风机必须安装在地面, 运转主风机必须配有同等能力的备用主风机和备用电机 (或仅有备用电动机) ;矿井不得采用局部风机代替主风机;装有主风机的出风井口, 应安装有防爆门;生产矿井的主风机必须安装有反风设备;主风机房内必须安装U型压差计、电流表、电压表和轴承温度计等仪表, 还必须有从地面信号电绩通至调度室的电话。

4.2 用风地点的并列性

用风地点的并列性是指各用风点均获得新鲜风流, 而不能彼此串联。即每一水平、每一采区, 都要布置单独的通风系统, 下水平 (或下阶段) 的回风风流和上水平 (或上阶段) 的进风风流必须严格分开, 即每一个采区的回风, 都要有单独的巷道 (比如上山) 把污风直接引到水平的总回风道中。各工作面的回风在进入回风道之前, 各采区的回风在进入回风水平之前都不能任意贯通, 避免回风系统串联和风流过早汇合。这样能保证使区段间、采区间相互影响源少到最低程度。

参考文献

[1]张子敏.中国煤与瓦斯突出的地质因素[J].煤矿安全, 1993 (4) .

矿井通风系统的优化与分析 第9篇

矿井通风系统的主要作用就是利用通风设备向矿井下的各个需用风地点提供足够的空气, 稀释空气中的有害矿尘, 保证井下生产的环境安全, 如若发生事故, 合理的通风设备可以有效地控制风流大小与方向, 防止危害的扩大。矿井的通风系统作为生产安全的基础保障, 近年来矿井的装备水平也得到了迅速提高, 其内部系统更是有了很大的优化。但是, 由于目前依旧有大量的已经开采了多年的老矿井, 其系统极其复杂, 矿井在日常的生产中由于抗灾能力不足, 甚至会由于事故的扰动从而形成严重的风流紊乱。再者, 通风系统并非一个简单的系统, 因此其稳定性对于矿井的安全生产有着很大的影响, 因此技术人员在通风系统设计前需要实地了解矿井的情况, 根据预先的判断和分析合理分布通风系统, 提高矿井内部系统的合理性, 以便能够保证通风系统有足够的抗震能力。

1 矿井通风系统特点

矿井通风系统作为一个复杂的系统, 具有以下几个特点:

1) 系统的动态性。矿井的通风系统并非是一成不变的, 因为它会随矿井生产的进行不断改变位置。随着矿井采掘的工作不断进行, 通风系统的网络结构以及参数都会随机变化。

2) 系统的复杂性。矿井内的通风系统主要是由多个网络分支组成的。例如大型矿井, 其网络分支多达600条以上, 网络节点则是500个以上。通风设备多达上百个, 这样一个复杂、变化、非稳定的通风动态系统直接确定了通风系统的不稳定性。

2 矿井通风系统分析以及问题现状

矿井通风系统分析对象主要是实测与计算的数据, 通过数据统计找出隐含的系统问题, 为通风系统的优化提供相应的依据。在设计通风矿井系统的时候, 因为在矿井内部的各个通风点所需风量不一, 常导致通风系统内部的通风阻力不一, 但在矿井中的其中一条路的总阻力是最大的即最大总阻力的路线, 总阻力作为通风设计的重要参数之一, 矿井所选用的通风机风压必须能够克服最大总阻力, 这样才能够保证系统作业时所需要的风量得到满足。充分了解通风系统的关键路线位置, 合理地使用通风机, 能够很好地优化风量, 降低矿井内通风的阻力, 改善井内作业风况。但需注意, 通风矿井内的关键路线并非一成不变, 它会随着矿井的生产布局、需风量等变化而动, 因此设计员在设计通风系统时应根据矿井的实际情况进行路线分布[1]。而就目前而言, 矿井通风问题已日益突出, 甚至成为了影响矿井安全生产的关键。因为矿井通风系统的动态性直接决定了其在开采过程中是不断变化的。因此, 许多新矿井在初期由于生产量并未达到设计水平, 因此其通风的阻力也比较小, 而如果通风系统一味地按照设计参数投入运行, 会由于阻力小风量大的原因导致资源的浪费。当投产之后, 矿井通风系统会不断发生变化, 如果通风阻力实际值小于设计参数值时, 风量则会偏小导致通风困难;相反则会导致能源浪费。矿井通风系统的分析优化亟需提高。

3 矿井通风系统的优化

3.1 矿井通风系统的优化原则

在分析通风系统后对矿井通风系统的改造与优化又是一项极为复杂的工作。技术人员不仅要充分考虑矿井的生产状况、井内的通风和网路情况, 还要考虑到在未来的生产期内预计会发生的情况。正是因为设计通风系统时所需考虑的因素过多, 为了能够拟出正确的优化方案, 工作人员在设计系统方案时必须要遵循以下几项基本原则[2]:

1) 最大限度地利用井内的井巷以及各种通风设备。

2) 根据矿井的生产实际情况以及各系统的通风能力合理地安排采掘。

3) 尽量按照起初的设计方案, 减少基本项目的开拓。

4) 对于阻力较大的地点应尽量采取降阻措施以便减少通风阻力, 使得通风系统能够合理化。

5) 保持通风系统的稳定性, 尽量减少漏风的情况, 提高有效风量率。

3.2 矿井通风系统的优化措施

矿井通风系统的优化主要是通过各种有效参数的组合进行方案设计, 该参数的研究内容主要有通风方法、通风方式、调节方法、通风网络。

3.3 优化矿井通风系统阻力

降低矿井通风的阻力对于优化通风系统有着极为重要的意义。因此可以通过四个主要措施降低通风阻力, 保证矿井的安全生产:

1) 利用并联的风路阻力小于串联风路阻力的原理, 通过实际测定通风阻力或是利用网络模拟的方法, 找出矿井通风系统的高阻力地段, 新掘井巷以便并联通风, 从而降低通风阻力。

2) 缩短通风的线路长度。在矿井中往往由于通风线路过长, 导致瓦斯不断涌出, 阻力与需风量同时增加导致通风系统无法满足生产需求。技术人员可通过在边远的采区开掘新的井巷, 从而缩短通风的线路, 保证供风量。

3) 合理调配优化通风设备。当通风系统与生产能力不协调时, 技术人员应首先对生产布局进行调整, 在通风网络适当改变的基础上合理调配通风设备, 尽量发挥通风设备以及巷道的作用。

4) 减小局部通风阻力。由于矿井中的通风阻力往往集中在两三个高阻力的地段, 在找出高阻力后可以适当地扩大巷道断面的面积;尽量使井巷的壁面能够光滑平整, 从而减小摩擦的阻力。

3.4 优化矿井通风网络

矿井通风系统网络主要由矿井内的风流流经的各个工作面所构成。通常, 风道的交点被称为节点, 节点之间的风道被称为分支, 两条或以上的分支形成回路。通风系统网络正是由这些节点、分支、回路所组成。而通风网络的优化也正是从这些方面入手。矿井通风网络实际上是通风系统的数学表示, 因为其是矿井的风流路线与相关的参数的合理组合。而风流在风路当中流动时又遵循了风压的平衡定律以及阻力定律, 其中任意一条风流的分支的风量很可能会通过多条分支的调节设施发生变化, 因此满足通风需求的调解方案也是多种多样的。例如风的阻力大小可以按照分支的阻力定律进行计算, 当分支阻力位于分母的时候, 风阻取无穷大值。

3.5 其他通风系统优化措施

1) 矿井的通风须采取分区, 不能将设备集中在一个矿区内。

2) 通风系统应尽量简化, 及时将不用的巷道进行封闭。

3) 主要的通风设备均应装上反风的装置, 使得扇风机能够在一定的时间内改变风流的方向。

4 结语

矿井通风系统作为一个复杂的动态系统, 其对矿井的生产安全影响甚大。通风系统即服务于生产系统同时又制约着它, 因此, 矿井通风系统的好坏会直接影响矿井的经济效益与生产安全。在实际的生产过程当中, 许多矿井事故的发生往往是由于矿井通风系统不够完善引起的, 因为不合理的通风系统直接影响了矿井的抗灾能力, 从而导致人力物力的损失以及经济效益的损失。为了有效地确保矿井的经济效益以及生产安全, 提高矿井的抗灾能力, 工作人员应随时对通风系统进行检查分析, 及时发现并解决问题, 优化系统使得矿井的通风系统时刻保持最佳的工作状态。

摘要：矿井的通风系统作为矿井安全生产的重要组成部分, 其主要作用就是为各个矿井提供足够的风量以便能够冲淡有害矿尘, 保持矿井内气候的最佳状态。矿井通风系统的好坏会直接影响到矿井整体生产系统的经济效益与生产安全。文章主要对矿井通风系统的结构、安全、功能等方面进行分析研究, 以便及时发现并解决通风系统所存在的问题。

关键词：矿井通风系统,系统分析,优化

参考文献

矿井通风系统图 第10篇

关键词：矿井通风；系统优化设计；改进方向

中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）04-0092-02

对于从事矿井通风作业的专业技术人员而言，如何优化矿井通风系统属于矿井设计的重要问题之一，提高矿井通风系统的工作效率促进矿机工作生产力的关键所在。随着我国采矿业的高速发展，由于矿产资源的开采加大，矿井作业面临着诸如通风系统距离增加、风量调节难度加大、井下有毒气体增多、以及井下湿度大、气温高、氧气密度小等严重问题。促进矿井通风系统优化设计势在必行。

1 矿井通风系统的内容体系

1.1 矿井通风系统

矿井通风系统，简而言之，就是通过通风设备以及通风网络将地表新鲜空气输送至井下满足井下作业环境要求，同时排出井下作业时所产生的污浊空气的换气系统。即将井下空气与地表空气之间通过人工建造形成空气流通循环的系统工程，以满足矿井作业需要从而提高施工效率。

1.2 矿井系统

1.2.1 矿井通风系统等级分类。矿井通风系统通常依据矿井作业中面临的具体问题进行等级分类，一般将矿井内主要面临安全问题例如瓦斯浓度、煤层自燃条件、井下温度作为矿井通风系统的主要标准。针对于普通类型矿井，在矿井通风系统中对其定义为一般型；对于温度过高的矿井，以其瓦斯浓度、煤层自燃等具体情况还分为一般降温型、防火降温型以及排放瓦斯降温型三大等级；而对于瓦斯安全问题，国内对矿井通风系统将其细分为一般排放瓦斯型、排放瓦斯及降火型与排放瓦斯防火降温型。

1.2.2 矿井通风方式分类。针对矿井通风方式通常通过不同矿井的回风口与井田的具体位置进行细致划分。中央式、对角式、分区式以及混合式四种通风方式是国内对矿井通风的具体分类。将进出风口设置于井田中央部位的通风方式我们通常将其定义为中央式通风，而针对中央式矿井通风方式的风井倾斜对应位置，我们又可以将其细分为中央并列式以及中央边界式两种；而对于对角式通风系统，因其井田两翼的位置差异，亦可通过回风口与井田位置关系的不同分为单双翼两种对角式通风系统；至于将井田的每一区域内都设立独立的通风系统的矿井通风方式，我们将其定义为分区式通风系统；对于混合式通风方式，顾名思义，即将中央式、对角式、分区式三种通风方式灵活运用于一体，结合各种不同的优点并为己用形成的独特的优质的通风方式。

1.2.3 通风方法分类。矿井通风方法通常可分为自然通风和机械通风。基于通风机的运作原理的不同，一般通风方法也不同。以压入式而言，通过进风井的主扇给予正压促使地表空气进入井下，并压出井下作业产生的浑浊气体；利用回风井的主扇产生的强大负压抽出井下作业产生的浑浊空气的空气循环方式我们称之为抽风式；混合式则采取利用进风井的主扇压入新鲜空气和利用回风井的主扇抽出污浊空气相联合的通风方式。由于自然风压一般较小且不稳定，因此矿井必须采用机械通风，我国大多数矿井主要通风采用抽出式通风，采掘工作面通风则多采用压入式的局部通风方式。

1.2.4 矿井通风网路分类。风路连接方式的差异性是对矿井通风网络分类的主要标准，串联、并联和角联是通风网络系统的三种基本联接方式。将两个或两个以上通风风路直接联在一条线路中，并不分流的通风网络形式被称为串联网络。而并联网路指的是在确立一个通风主系统的前提下，将不同子系统以首首相连、尾尾相连的形式构成的一个通风系统。角联网路是指在并联网路分、合点之间贯穿一条或几条对角风路。

2 矿井通风系统优化的探讨

2.1 矿井通风系统设计的宗旨

矿井通风设计宗旨在于通过促进井下与地表空气的循环，提高井下工作环境质量，以达到保障工人生命安全，提高矿井施工效率的目的。

2.2 优化矿井通风系统的作用

矿井通风系统的设计直接影响着矿井的工作安全、经济效益、生产运营和应变能力。利用科学方法综合考虑各种因素影响，确定一个抗灾能力强、安全可靠、经济实用和技术合理的通风系统。

2.3 矿井通风系统优化设计的原则

矿井通风系统优化设计应坚持以人为本的原则，通过改善矿井通风状况，为井下营造稳定可靠的安全生产环境；坚持经济节约的原则，根据实际生产情况，合理布局井筒和通风井等设施，缩短回风距离，最大限度地降低回风阻力；坚持统筹规划的原则，结合矿井未来发展趋势，合理调整现有的井巷和通风设备，充分发掘通风系统的潜力，形成与井下动态变化相适应的通风

系统。

3 矿井通风系统优化设计的改进方向

3.1 目前矿井通风系统技术的发展状况

伴随国内外科学技术的快速发展，矿井通风技术也发展出多风机多级机站、抽出式局部通风机、FQC系列矿用气动抽出式塑料叶轮轴流局部通风机、智能局部通风机等新的设备。目前，学术界对于如何改建矿井通风系统与技术模式还没有给予一致的规定与要求，矿井通风重点考虑的内容包括分区通风系统、多风机多级机站通风系统、主—辅多风机系统、统一主扇通风系统、矿井通风系统的微机自动控制技术新型以及高效、节能矿用风机的研制与应用等。

3.2 矿井通风系统优化设计的发展方向

随着计算机技术的快速发展，专家学者已开发出推理机、FortranCAD系统、Fortran 77Dbase-Ⅲ系统等一批新型高科技矿井通风系统设计软件，通过进一步开发通风系统技术在矿井中的运用，矿井通风系统优化设计未来应重点从以下三方面开展工作：

3.2.1 发展综合集成技术。当前，矿井通风系统优化设计研究呈现多种设计方法相综合的发展趋势，在设计过程中日趋注重将多元化知识与数据收集并有机结合在一起，将不同的分析方法结合在一起，运用计算机网络自动化工程技术统一管理矿井通风系统。对矿井通风系统优化设计应继续加强人机结合和人网融合，创立起完整的智能化矿井通风集成系统，结合自主学习和自主适应机制，建立健全、完善发展系统的最终目的。

3.2.2 重视决策支持系统。目前，矿井通风系统的优化设计主要依靠计算机系统进行处理，优化方法逐渐由线性优化转向非线性优化。但受当下计算机发展水平的制约，开发出自动设计系统还面临很大困难。因此，与矿井通风系统优化设计相配套的计算机软件，在设计过程中应以决策支持系统为主，逐步研制和设计相对独立的计算机软件系统来优化矿井通风系统。

3.2.3 完善电子监控体系。伴随着采矿方法和采矿技术快速发展，许多矿井的生产量往往超过其原有的生产设计能力，矿井规模越来越大，矿井通风系统日趋复杂，特别是随着多风机多级机站等新技术的应用，矿井通风系统的管理工作也日益复杂，传统的凭人工经验对通风系统进行管理已经不能适应社会经济快速发展，运用计算机网络自动化工程系统针对矿井通风系统采取监控已经成为矿井生产和发展的必然趋势。对此，矿井通风系统优化设计应把电子监控体系建设作为一项重要工程，安排适当数量的监测点和监测设施，对矿井的运行状态进行全面监控，为通风系统的深入优化提供重要支撑。

参考文献

[1] 牛胜建.矿井通风系统的设计与选型探讨[J].能源与节能，2013，（11）：36-38.

[2] 邱宇善，雷远扬.浅析矿井通风系统优化设计的改进方向[J].现代经济信息，2012，（17）：171+176.

矿井通风系统抗灾能力评价研究 第11篇

矿井通风系统关系着井下人员的生命安全,其好坏与火灾防治、瓦斯事故、粉尘治理、热害治理等密切相关。矿井火灾事故一旦发生,轻则影响生产, 重则不仅会造成物资器材损失、煤炭资源大量被烧毁或冻结,而且会产生大量的高温烟流和有害气体, 危及井下工作人员的生命安全;有时还会诱发瓦斯、 煤尘爆炸等恶性事故,特别是在火灾高温烟气的热力作用下,可能使矿井通风系统发生紊乱,事故及其危害进一步扩大,给救灾工作增大难度。目前国内外学者针对正常时期矿井通风系统的稳定性或可靠性已进行了多方面的研究,提出了很多安全评价方法或数学模型,但是对灾变时期(特别是火灾时期) 矿井通风系统的抗灾能力的研究较少[1]。本文综合采用层次 分析法 (Analytical Hierarchy Process, AHP)和评分法(指数法)对火灾时期矿井通风系统的抗灾能力进行详细评价,对于提高通风系统的综合保障能力和降低人员伤亡有着重要的意义。

1评价指标体系的建立

从通风系统环境、通风防火设备设施、通风防火安全管理、防火抗灾系统情况和避灾救灾能力5个方面对火灾时期矿井通风系统的抗灾能力进行评价,即有5个一级评价指标,27个二级评 价指标。 由此构建出火灾时期矿井通风系统抗灾能力评价的指标体系[2,3,4],如图1所示。

2评价指标权重的确定

采用AHP法计算指标权重的具体步骤:

(1)建立判断 矩阵。通过咨询 相关领域 的专家,采用1—9标度法得出火灾时期矿井通风系统抗灾能力一级指标的判断矩阵R:

同理可得出各个二级指标的判断矩阵:

(2)采用和积法计算各个判断矩阵的最大特征值和特征向量,其具体步骤如下:1将判断矩阵的每一列元素作归一化处理,其元素一般项为2将每列归 一化的判 断矩阵元 素按行相 加,得;3对相加后得到的向量再归一化到的W =(W1,W2,…,Wn)T即为所求的特征向量的近似解,此时的Wi即为判断矩阵中各元素的权重系数值;4计算判断 矩阵最大 特征根

(3)一致性检验。为验证判断矩阵的一致性, 分别按照式(1)和式(2)计算其一致性指标C.I.和随机一致性比率C.R.,计算结果见表1。

式中:λmax为判断矩阵的最大特征根;R.I.为同阶平均随机一致性指标,其值可根据判断矩阵阶数不同查表获得。

由表1可看出,各个判断矩阵的随机一致性比率均小于0.1,表示构造的判断矩阵具有满意一致性,符合要求。

根据层次分析法与和积法的计算步骤,得出各二级指标和一级指标的权重系数,见表2、表3。

3矿井通风系统抗灾能力评价

3.1评分法

评分法[6,7]是根据评价对象的具体情况选定评价项目,并根据各个评价项目对安全状况的影响程度,确定各个项目所占的分数值;在此基础上,由评价者对各个项目逐项进行评定,确定各个评价项目的得分值;然后,通过一定的规则计算出总评价分数,再根据总评价分数的大小确定系统的安全等级。 评分法可分为加法评分法、加乘评分法和加权评分法。本文选用加权评分法,由评价者对各二级指标逐项进行打分评定,确定各二级指标的得分值;然后,通过式(3)和式(4)计算火灾时期矿井通风系统抗灾能力的总评价分数;最后,根据总评价分数的大小确定火灾时期矿井通风系统抗灾能力等级,可按表4进行划分。

式中:F为总评价分数;Qi为一级指标的权重,即表2中的权重1;Fi为一级指标的初始得分;qj为二级指标的权重,即表3中的权重2;fj为二级指标的初始得分;m为各个一 级指标中 含有的二 级指标的 个数。

3.2应用实例

根据《煤矿安全规程》、《煤矿安全监察条例》、 《矿山安全法》等国家法 律法规和 标准要求,制定二级评价指标的评分标准。根据评分标准和评分法的实施步骤,邀请相关领域专家打分,可得出各个指标的评价得分。某煤矿2003—2012年火灾时期矿井通风系统抗灾能力各二级指标的初始评价得分见表5;然后由表3中的二级指标权重系数和式(4)得出各一级指标的初始得分,进而由表2中的一级指标权重系数、式(3)和表4得出该矿火灾时期通风系统抗灾能力的总得分值以及等级划分情况,结果见表6。

由表6可以看出,该矿2003—2007年火灾时期矿井通风系统抗灾能力等级为B级,属于“较高”级别,应进一步采取措施加强管理;2008—2012年火灾时期矿井通风系统抗灾能力等级为A级,属于“高” 级别,应在保持现状的情况下,努力实现火灾时期矿井通风系统抗灾能力水平的持续改进。

4结语

建立了火灾时期矿井通风系统抗灾能力评价指标体系及评价方法,有助于进一步找出提高火灾时期矿井通风系统抗灾能力的途径,深入分析影响火灾时期矿井通风系统抗灾能力的因素,为实现矿井整体安全生产提供技术保障。

摘要：从通风系统环境、通风防火设备设施、通风防火安全管理、防火抗灾系统情况和避灾救灾能力5个方面构建出火灾时期矿井通风系统抗灾能力评价指标体系,应用层次分析法确定各个评价指标的权重,制定评分标准,并采用评分法对火灾时期矿井通风系统抗灾能力进行评价,为提高矿井通风系统的可靠性、稳定性及其应变能力提供了理论依据和保障。