矿井通风网络在线监控软件在煤矿的应用

龚节兵 刘远龙 刘凌霄

(重庆松藻煤电公司 打通一矿，中国 重庆 401445)

长期以来，矿井通风安全技术人员在各类灾害的防治中积累了丰富的经验，但仍未脱离定性分析阶段，复杂通风系统中的控制决策及灾害救援仍是十分困难的工作。矿井通风系统合理与否对矿井安全生产具有重要而长期的影响，鉴于矿井复杂的通风系统，如何保证矿井通风系统的风量及风流的稳定性，优化各种调节设施，降低矿井通风功耗，使整个矿井通风系统工作在最佳区域，实现矿井通风系统的动态监测与实时控制，对于抑制矿井灾害，维持安全生产起着重要的作用。本文利用矿井通风网络在线监控软件进行模拟解算，并从打通一矿通风系统改造的实践中，对生产矿井通风在线监控进行了研究。

1 矿井通风网络在线监控软件概述

本文使用矿井通风网络在线监控软件（以下简称通风在线监控），是基于成熟的C/S 网络计算模式设计，系统在服务器端可以选择SQL Server 2005 大型数据库作为网络数据源，也可以在客户端使用ACCESS 数据库作本地数据源。整个系统采用Microsoft Visual C#.Net开发、应用工具完成开发。采用COM 技术实现系统的对象化设计和开发，利用MapObjects 的相关控件完成GIS 部分的功能，保证系统的高效率和稳定性。软件体系结构如图1：

图1 软件体系结构图

从总体上看，通风在线监控是以计算机硬件与网络通信平台为依托，以规范、标准、信息化机构以及安全体系为保障，以数据为基础，以MapObjects 为支撑开发的通风网络在线监控系统软件，该软件具有通风系统图编辑、通风网络自动解算、通风在线监控等功能，为采掘工作面通风系统优化、矿井通风系统改造、矿井主通风机改造及工况点调整等提供可靠依据。

2 矿井通风网络在线监控平台的构建

矿井通风在线监控就是将现行通风系统实现可视化和信息化的在线监控，即首先利用在线监控软件编辑功能将矿井通风系统图和通风网络图绘制到在线监控服务器内，然后将通风系统中各巷道的风速、风压传感器采集的各类数据传入矿现有的KJ90N 安全监测监控系统，在线监控软件服务器通过KJ90N 安全监测监控系统采集数据并将相关巷道属性和监测传感器进行关联设置，实现通风网络在线监控。

2.1 矿井概况

打通一矿采用斜、立井开拓方式，通风方式为混合式，通风方法为抽出式机械通风。现有六个进风井，两个回风井。进风井分别为主斜井、副斜井、S 平硐、新竖井、排矸立井和北进风井，回风井分别为西风井和西二风井。

进风井口主斜井、副斜井、南平硐、新竖井、排矸立井和北风井的风量分别为1361m3/min、2862m3/min、2640m3/min、7971m3/min、6774m3/min 和4016m3/min，回风井西风井和西二风井的风量分别为12197m3/min 和13647m3/min。

2.2 在线监控软件参数的获取

根据打通一矿目前采掘部署，由煤炭科学研究总院重庆研究院预警研究所工程技术人员对矿井通风阻力进行了全面测定，掌握当前该矿井的各巷道的断面积、周长、风量、干湿温度、气压、巷道长度、支护方式等数据，并根据这些数据计算出了每段巷道的风阻值，绘制通风系统图和通风网络图，为矿井通风网络解算提供参数。在矿井主要进回风巷安装风速传感器和风压传感器，风速传感器布置位置：W风井N总回风巷、W风井W总回风巷、140排矸石门、W2707回风巷、W2802回风巷、W2704N回风巷、W2704S回风巷、W二风井总回风巷、南二区皮带人行下山、N风井进风巷、主斜井，共计11台；风压传感器布置位置：W2709 运输巷风门两侧、W2707 运输巷、W2704 运输巷（2台）、W风机、W 二风机，共计6台，通过传感器实时监控获取数据。

2.3 在线监控软件的生成

通过通风在线监控服务器利用通风阻力测定数据、矿井各巷道风速、风压传感器采集的各类数据绘制通风系统图和通风网络图，生成通风在线监控模型。在该模型生成过程中，由于打通一矿通风系统的复杂性，限于篇幅，本文仅以W2707 采煤工作面通风在线监控为例。首先在W2707 采煤工作面回风巷安装风速传感器对工作面风速进行实时监测监控，在W2707 运输巷安装风压传感器通过沿7 号轨道巷敷设风流压力传导管并延伸至W2707 回风巷回风绕道以西10m 位置处进行工作面风压实时监测监控，将风速和风压传感器采集的各类数据实时上传到KJ90N 安全监测监控系统内，通风在线监控服务器提取安全监控监测监控系统内采集风速、风压等各类参数，每5min 进行一次矿井通风网络自动解算并对解算结果异常值进行安全预警，进而实现通风网络实时在线监控。

3 通风在线监控应用及结果分析

本文以打通一矿通风系统改造软件模拟应用为例，对矿井通风在线监控在煤矿中的应用进行叙述。

3.1 打通一矿通风现状

W风机排风量为12197m3/min，W 二风排风风量为13647m3/min，目前W 二风机范围内的生产过于集中，而W风机范围内目前只有W2707 工作面回风，有13 个掘进工作面。大部分为安全配风，相对W二风机而言W风机风量富裕较多，风量没有充分利用，W、W 二风机分配不合理，因此对矿井通风系统进行改造，风量进行重新分配具有非常重要的意义。

3.2 打通一矿通风系统改造方案

目前W 区茅口总回风巷是进风巷道，在当前采掘部署情况下在W 区茅口总回风巷施工几组设施，将W 区茅口总进风巷变为回风巷，将W 区W1 号瓦斯巷以北的原W 二风机的回风通过W 区茅口总回风巷进入W风机，将W1 号回风斜坡的回风通过W 区茅口总回风巷进入W风机（包括W2709 运输巷、W2709 运输巷下、W2709S 专用瓦斯抽采巷、W2707 工作面、W2805 工作面相关巷道安全配风），以此来提高W风机风量的最大利用，若将W 区W1 号瓦斯巷以北的原W 二风机的风量全部调到W风机届时W风机的能力不能满足需求，所以在优化系统当班将对W290 总回风巷控风墙的风窗大小进行优化使其通过1900m3/min 的风量进入W 二风机，从W290 辅助总回风巷调整500m3/min 进入W 二风机，优化后W 区茅口总回风巷的进风将会自然分配到其他用风地点

优化后W风机承担东区、西二区和W 区W1 号瓦斯以北的采掘头面回风。

W 二风机承担西区W1 号瓦斯巷以南的采掘头面回风、南二区回风。

3.3 打通一矿通风系统改造软件模拟效果检验

为了检验通风在线监控及分析预警系统具有辅助矿井进行通风系统优化的功能及其可靠性，如实参考矿井通风系统改造方案，对打通一矿此次的通风系统改造过程进行了软件模拟，以W 区茅口总回风巷为例：

图2 系统改造前W 区茅口总回风巷通风状况

图3 系统改造后W 区茅口总回风巷通风状况

3.4 矿井通风网络解算结果及误差分析

对矿井通风系统改造进行软件模拟后，选出受影响较大的主要通风巷道，提取巷道实际风量与模拟风量进行对比，计算相对误差，如表1 所示。

表1 巷道实际风量与模拟风量对比表

4 结论

经过对比验证，对矿井通风系统改造进行软件模拟后，模拟风量与巷道的实际风量非常接近，相对误差控制在了10%以内，且多数巷道的误差低于5%。通过上述模拟效果可知，通风在线监控可用于对矿井的通风系统改造、通风设施布置等进行提前数值模拟，并对可能出现的风流风向等异常情况进行预警，从而对矿方采取超前性防范措施起到一定的指导作用。

［1］龚节兵.打通一矿井下通风在线监控科学技术报告[R].2013，8.

［2］张苏，王金贵，王磊，刘洪影，李腾.基于风丸软件的矿井通风网络模拟解算[J].煤矿开采，2012，17，104：34-36.

［3］张国枢.通风安全学[M].2版.中国矿业大学出版社，2007，1：37-100.