CN110374655B - 一种煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法及控制系统，涉及矿洞挖掘安全技术领域，具体技术方案为：S1：掘进主巷的同时，平行主巷掘进一条辅巷，主巷入口与辅巷入口连通；S2：主巷每掘进5‑50m，设置一个主巷与辅巷的连通口；S3：主辅巷内设置负压风机和与负压风机连接的第一管道，第一管道入口位于主巷开采区，第一管道出口位于辅巷内距离主巷开采区最近的连通口的后侧；S4：主辅巷内设置正压风机和与正压风机连接的第二管道，第二管道出口位于辅巷内距离主巷开采区最近连通口的前侧。本发明提供的煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法能够有效提高主巷开采区的空气质量，降低安全隐患，降低操作人员的身体负担。
Description
技术领域
本发明涉及矿洞挖掘安全技术领域，更具体地说，它涉及一种煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法及控制系统。
背景技术
随着煤矿自动化水平的不断提高，对矿用电器设备的可靠性、连续性和灵活性提出了越来越高的要求。掘进通风的目的是不间断地冲淡并排出掘进工作面煤层释放出的有害气体(CH4、CO等)，稀释瓦斯浓度，并给工作人员提供新鲜空气，消除煤矿重大安全隐患。当掘进巷瓦斯浓度超过1.5％时，必须采取安全措施，控制风流，排放瓦斯，所以掘进通风是保证矿井安全生产的必要手段。局部通风机是掘进通风的核心设备，由局部通风机及其控制设备组成的通风系统是保证掘进工作面通风连续性必备的重要措施。局部通风机工作的可靠性和灵活性直接影响着矿井掘进通风和瓦斯的安全排放；所以对煤矿井下掘进工作面自动通风控制系统的研究对于保障井下工人的生命安全和矿井的安全生产具有非常重要的现实意义。
CN201910201537.7中提及一种煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法，在单巷掘进的基础上，将开采区的空气通过风机排放至开采区后方，以实现提高开采区空气质量和安全的目的，同时，通过对开采区后方瓦斯浓度的检测，有效防止因风机功率过大，将瓦斯气体大量的排放至非开采区，导致非开采区空气质量严重降低，甚至可燃气体的浓度太大，造成安全隐患的情况。
但是，上述技术方案中存在一些问题，使用风机将开采区的可燃气体和固体颗粒排放至后方的非开采区，因空气的流通，仍然会大大降低整个巷道的空气质量，同时，如果管道过短，其排出的固体颗粒和可燃气体仍然会对开采区造成很大的空气污染，严重提高了处于开采区内工作人员的身体负担；管道过长，又会大大提高巷道的掘进成本。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法，通过平行巷道的设置和正、负压风机以及连通管道的设置，有效降低了开采区内的固体颗粒浓度和可燃气体浓度，提高了开采区内的空气质量，同时，不会影响非开采区的工作人员活动区的空气质量，也能有效避免因固体颗粒浓度或可燃气体浓度过大造成的安全隐患。
具体方案为：包括以下步骤：
S1：掘进主巷的同时，平行主巷掘进一条辅巷，主巷入口与辅巷入口连通；
S2：主巷每掘进5-50m，设置一个主巷与辅巷的连通口；
S3：主辅巷内设置负压风机和与负压风机连接的第一管道，第一管道入口位于主巷开采区，第一管道出口位于辅巷内距离主巷开采区最近的连通口的后侧；
S4：主辅巷内设置正压风机和与正压风机连接的第二管道，第二管道入口位于主巷内距离主巷开采区最近连通口的后侧，第二管道出口位于辅巷内距离主巷开采区最近连通口的前侧；
S5：保持主巷和辅巷始终存在至少两个空气能够流通的连通口；
S6：在S5的基础上，每设置一个连通口，将上一个连通口进行封闭，封闭要求为空气不能流通。
采用上述技术方案，在入口处挖掘主巷并平行于主巷挖掘一条辅巷，主巷与辅巷连通，在主巷和辅巷向前挖掘5-50m时，设置一个连通口，具体长度根据矿洞所在的具体情况而定，在存在一个连通口后，主巷再次掘进的过程中，设置正压风机、负压风机、第一管道和第二管道，负压风机将主巷开采区的空气，包括大量固体颗粒和可燃气体吸收，并通过第一管道排放至辅巷内，第一管道的出口可以设置在距离主巷最近的连通口或连通口的后侧，使固体颗粒和可燃气体通过辅巷向辅巷入口进行移动，在移动过程中，固体颗粒和可燃气体浓度降低，并将主巷后侧的非开采区的质量较好的空气通过正压风机和第二管道排放至辅巷的前侧，加快从第一管道排出的空气的流通，更能够保证第一管道排出的空气不会出现回流，预防再次污染开采区的空气，使得开采区内的空气始终能够保持空气质量较高；随着更深入的掘进，可选择性从辅巷入口开始进行封闭，利用掘进过程中无用的石块，沙土进行填充，避免了这些无用材料的远距离转移，同时，还可留取一定长度的辅巷进行物资放置，应急通道等，在不同的情况下，也可将流通口进行选择性封闭。值得说明的是，上述技术方案中，没有固定的顺序，在可实施的前提下均能够进行任意组合。
作为一种优选方案，主巷与辅巷相距10-20m；保证巷道的稳定性。
作为一种优选方案，S6过程中采用活动板体进行封闭；使用活动板进行封闭，操作人员可再次通过，以更好的利用辅巷，同时，活动板在施工过程中为常见材料，取材方便。
一种煤矿掘进工作面局部通风智能控制系统，上述的煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法，包括主巷、辅巷、连通口、正压风机、第一管道、负压风机和第二管道；其使用方法与上述方法一致。
作为一种优选方案，智能控制系统还包括控制单元、固体颗粒浓度检测单元、可燃气体检测单元、第一频率调节器和第二频率调节器；第一频率调节器输出端信号连接负压风机，第二频率调节器输出端信号连接正压风机，第一频率调节器和第二频率调节器的输入端均信号连接控制单元的输出端，固提颗粒浓度检测单元和可燃气体检测单元的输出端均信号连接控制单元的输入端；固体颗粒浓度检测单元检测巷道内的固提颗粒浓度，可燃气体检测单元检测巷道内可燃气体浓度，包括甲烷和一氧化碳等可燃气体，使得这些危险物质浓度处于检测的状态下，第一频率调节器和第二频率调节器分别调节负压风机和正压风机的输出功率，以使得巷道内空气质量分布稳定，控制单元用于接收固体颗粒浓度检测单元和可燃气体检测单元的信号，并向第一频率调节器和第二频率调节器发出信号，以实现控制的目的，也使得整个系统更具智能化。
作为一种优选方案，固体颗粒浓度检测单元设置在主巷开采区，可燃气体检测单元包括三个，分别设置在主巷开采区、辅巷相对距离主巷开采区最近的连通口的前侧和辅巷相对距离主巷开采区最近的连通口的后侧；科学的设置可燃气体检测单元和固体颗粒浓度检测单元的位置，使得巷道内的空气质量均处于检测状态下，更便于调节。
作为一种优选方案，控制单元为PLC，固体颗粒浓度检测单元为PM传感器，可燃气体检测单元为甲烷浓度传感器和CO浓度传感器；对于检测能够起到针对性的效果。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法能够有效提高主巷开采区的空气质量，降低安全隐患，降低操作人员的身体负担；
(2)本发明提供的煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法使得整个巷道的功能更多，包括应急通道和避难场所的提供；
(3)本发明提供的煤矿掘进工作面局部通风智能控制系统能够有效地对巷道内空气质量进行检测，能够有效预防不利情形。
附图说明
图1是本发明实施例的煤矿掘进工作面局部通风智能控制系统的结构示意图；
附图标记：
1、主巷；2、辅巷；3、连通口；4、第一管道；5、第二管道。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法，包括以下步骤：
S1：掘进主巷1的同时，平行主巷1掘进一条辅巷2，主巷1入口与辅巷2入口连通；
S2：主巷1每掘进5-50m，设置一个主巷1与辅巷2的连通口3；
S3：主辅巷2内设置负压风机和与负压风机连接的第一管道4，第一管道4入口位于主巷1开采区，第一管道4出口位于辅巷2内距离主巷1开采区最近的连通口3的后侧；
S4：主辅巷2内设置正压风机和与正压风机连接的第二管道5，第二管道5入口位于主巷1内距离主巷1开采区最近连通口3的后侧，第二管道5出口位于辅巷2内距离主巷1开采区最近连通口3的前侧；
S5：保持主巷1和辅巷2始终存在至少两个空气能够流通的连通口3；
S6：在S5的基础上，每设置一个连通口3，将上一个连通口3进行封闭，封闭要求为空气不能流通。
采用上述技术方案，在入口处挖掘主巷1并平行于主巷1挖掘一条辅巷2，主巷1与辅巷2连通，在主巷1和辅巷2向前挖掘5-50m时，设置一个连通口3，具体长度根据矿洞所在的具体情况而定，在存在一个连通口3后，主巷1再次掘进的过程中，设置正压风机、负压风机、第一管道4和第二管道5，负压风机将主巷1开采区的空气，包括大量固体颗粒和可燃气体吸收，并通过第一管道4排放至辅巷2内，第一管道4的出口可以设置在距离主巷1最近的连通口3或连通口3的后侧，使固体颗粒和可燃气体通过辅巷2向辅巷2入口进行移动，在移动过程中，固体颗粒和可燃气体浓度降低，并将主巷1后侧的非开采区的质量较好的空气通过正压风机和第二管道5排放至辅巷2的前侧，加快从第一管道4排出的空气的流通，更能够保证第一管道4排出的空气不会出现回流，预防再次污染开采区的空气，使得开采区内的空气始终能够保持空气质量较高；随着更深入的掘进，可选择性从辅巷2入口开始进行封闭，利用掘进过程中无用的石块，沙土进行填充，避免了这些无用材料的远距离转移，同时，还可留取一定长度的辅巷2进行物资放置，应急通道等，在不同的情况下，也可将流通口进行选择性封闭。值得说明的是，上述技术方案中，没有固定的顺序，在可实施的前提下均能够进行任意组合。
作为一种优选实施例，主巷1与辅巷2相距10-20m；保证巷道的稳定性。
作为一种优选实施例，S6过程中采用活动板体进行封闭；使用活动板进行封闭，操作人员可再次通过，以更好的利用辅巷2，同时，活动板在施工过程中为常见材料，取材方便；巷道在向前掘进的过程中，可留有两个连通口3，一个连通口3距离主巷1开采区近，一个距离主巷1开采区远，远距离的连通口3用于空气的流通，其他连通口3可选择性封闭，且在掘进一端距离后，可选择性对辅巷2进行封闭，相应连通口3也可进行封闭，此时为整体式封闭。
一种煤矿掘进工作面局部通风智能控制系统，上述的煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法，包括主巷1、辅巷2、连通口3、正压风机、第一管道4、负压风机和第二管道5；其使用方法与上述方法一致。
作为一种优选实施例，智能控制系统还包括控制单元、固体颗粒浓度检测单元、可燃气体检测单元、第一频率调节器和第二频率调节器；第一频率调节器输出端信号连接负压风机，第二频率调节器输出端信号连接正压风机，第一频率调节器和第二频率调节器的输入端均信号连接控制单元的输出端，固提颗粒浓度检测单元和可燃气体检测单元的输出端均信号连接控制单元的输入端；固体颗粒浓度检测单元检测巷道内的固提颗粒浓度，可燃气体检测单元检测巷道内可燃气体浓度，包括甲烷和一氧化碳等可燃气体，使得这些危险物质浓度处于检测的状态下，第一频率调节器和第二频率调节器分别调节负压风机和正压风机的输出功率，以使得巷道内空气质量分布稳定，控制单元用于接收固体颗粒浓度检测单元和可燃气体检测单元的信号，并向第一频率调节器和第二频率调节器发出信号，以实现控制的目的，也使得整个系统更具智能化。
作为一种优选实施例，固体颗粒浓度检测单元设置在主巷1开采区，可燃气体检测单元包括三个，分别设置在主巷1开采区、辅巷2相对距离主巷1开采区最近的连通口3的前侧和辅巷2相对距离主巷1开采区最近的连通口3的后侧；科学的设置可燃气体检测单元和固体颗粒浓度检测单元的位置，使得巷道内的空气质量均处于检测状态下，更便于调节。
作为一种优选实施例，控制单元为PLC，固体颗粒浓度检测单元为PM传感器，可燃气体检测单元为甲烷浓度传感器和CO浓度传感器；对于检测能够起到针对性的效果。
工作原理：在入口处挖掘主巷1并平行于主巷1挖掘一条辅巷2，主巷1与辅巷2连通，在主巷1和辅巷2向前挖掘5-50m时，设置一个连通口3，具体长度根据矿洞所在的具体情况而定，在存在一个连通口3后，主巷1再次掘进的过程中，设置正压风机、负压风机、第一管道4和第二管道5，负压风机将主巷1开采区的空气，包括大量固体颗粒和可燃气体吸收，并通过第一管道4排放至辅巷2内，第一管道4的出口可以设置在距离主巷1最近的连通口3或连通口3的后侧，使固体颗粒和可燃气体通过辅巷2向辅巷2入口进行移动，在移动过程中，固体颗粒和可燃气体浓度降低，并将主巷1后侧的非开采区的质量较好的空气通过正压风机和第二管道5排放至辅巷2的前侧，加快从第一管道4排出的空气的流通，更能够保证第一管道4排出的空气不会出现回流，预防再次污染开采区的空气，使得开采区内的空气始终能够保持空气质量较高；随着更深入的掘进，可选择性从辅巷2入口开始进行封闭，利用掘进过程中无用的石块，沙土进行填充，避免了这些无用材料的远距离转移，同时，还可留取一定长度的辅巷2进行物资放置，应急通道等，在不同的情况下，也可将流通口进行选择性封闭。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：掘进主巷(1)的同时，平行主巷(1)掘进一条辅巷(2)，主巷(1)入口与辅巷(2)入口连通；
S2：主巷(1)每掘进5-50m，设置一个主巷(1)与辅巷(2)的连通口(3)；
S3：主、辅巷内设置负压风机和与负压风机连接的第一管道(4)，第一管道(4)入口位于主巷(1)开采区，第一管道(4)出口位于辅巷(2)内距离主巷(1)开采区最近的连通口(3)的后侧；
S4：主、辅巷内设置正压风机和与正压风机连接的第二管道(5)，第二管道(5)入口位于主巷(1)内距离主巷(1)开采区最近连通口(3)的后侧，第二管道(5)出口位于辅巷(2)内距离主巷(1)开采区最近连通口(3)的前侧；
S5：保持主巷(1)和辅巷(2)始终存在至少两个空气能够流通的连通口(3)；
S6：在S5的基础上，每设置一个连通口(3)，将上一个连通口(3)进行封闭，封闭要求为空气不能流通。
2.根据权利要求1所述的煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法，其特征在于，所述主巷(1)与辅巷(2)相距10-20m。
3.根据权利要求2所述的煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法，其特征在于，所述S6过程中采用活动板体进行封闭。
4.一种煤矿掘进工作面局部通风智能控制系统，基于权利要求1至3任一所述的煤矿掘进工作面局部通风智能控制方法，其特征在于，包括主巷(1)、辅巷(2)、连通口(3)、正压风机、第一管道(4)、负压风机和第二管道(5)。
5.根据权利要求4所述的煤矿掘进工作面局部通风智能控制系统，其特征在于，所述智能控制系统还包括控制单元、固体颗粒浓度检测单元、可燃气体检测单元、第一频率调节器和第二频率调节器；第一频率调节器输出端信号连接负压风机，第二频率调节器输出端信号连接正压风机，第一频率调节器和第二频率调节器的输入端均信号连接控制单元的输出端，固体颗粒浓度检测单元和可燃气体检测单元的输出端均信号连接控制单元的输入端。
6.根据权利要求5所述的煤矿掘进工作面局部通风智能控制系统，其特征在于，所述固体颗粒浓度检测单元设置在主巷(1)开采区，可燃气体检测单元包括三个，分别设置在主巷(1)开采区、辅巷(2)相对距离主巷(1)开采区最近的连通口(3)的前侧和辅巷(2)相对距离主巷(1)开采区最近的连通口(3)的后侧。
7.根据权利要求6所述的煤矿掘进工作面局部通风智能控制系统，其特征在于，所述控制单元为PLC，固体颗粒浓度检测单元为PM传感器，可燃气体检测单元为甲烷浓度传感器和CO浓度传感器。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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