矿井火灾风烟流区域联动与智能调控系统研究

针对矿井通风异常情况下应急决策与智能调控水平不高、无法实现风烟流远程控制的现状,设计了矿井火灾风烟流区域联动与智能调控系统;结合通风网络结构,分析了火灾时期风烟流区域联动控制机理,即通过设置烟雾传感器、可调风门等通风设施及远程调控,实现火灾时期烟流区和非烟流区2个并联分支的风量按需分配;研究了矿井火灾风烟流智能调控的影响因素,通过分析矿井火灾前后通风网络结构,构建了火灾风烟流智能调控模型,并介绍了可视化功能实现算法。该系统根据火灾时期火区风阻、通风网络结构、主要通风机运行参数等得出各分支实时风量,通过模拟火灾过程计算关键巷道理想风量并设置阈值,当实际风量与阈值误差超过10%时远程调控风门开度,以实现最佳风量分配。应用结果表明,系统对巷道风量的模拟计算结果、可视化界面显示结果与现场测定结果具有很好的耦合性。

基于Ventsim的矿井运输巷火灾风烟流应急调控技术

矿井带式输送机火灾因突发性强、救灾灭火难度大而易导致重大人员伤亡,快速有效地控风、排烟和撤人是救灾关键。通过研究井巷火灾及其次生灾害的风烟流致灾机理及防控机制,优化了原控风排烟方案的风量分配和供风路径,提出了不同火灾场景的风烟流应急联动调控方法;基于弗劳德数守恒模型(Froude)研究倾斜巷道中火灾风烟流达平衡的临界条件,得到了防止烟流逆退的临界风速和最小排烟风量的计算公式,量化了最佳的控风排烟方案;利用Ventsim软件建立羊场湾煤矿三维可视化通风网络模型,分别模拟了不同火源点场景的风烟流蔓延规律与采取控风排烟方案前后的排烟效果和风量分配。结果表明:优化后的调控方案能够既满足控排烟路径最小风量,也能保障采区人员逃生及稀释瓦斯最低所需风量,进一步完善了灾变风烟流应急调控方案。

矿井火灾风烟流应急调控系统联动可靠性研究

鉴于矿井巷网火灾烟流自由蔓延易造成人员窒息死亡的现状,分析了典型运输巷胶带或电缆火灾烟流的运移特征,探讨了风烟流快速隔离排出路径.提出了分布式联动通风设施的智能化调控方法,结合井下灾变环境和破坏效应融合了多源冗余技术,保障停电、压风破坏、通信中断条件下冗余组件间自动切换.构建了多元灾变信息交叉感知与态势研判模型,通信异常或中断时,按"远程控制+联动决策+自主决策"多重保险模式实现灾变联动.融合故障预测与健康管理(PHM),提高灾变联动系统综合可靠性.分析了系统可靠性影响因子,建立了故障树并转化为贝叶斯网络结构,按照正向分析确定了无冗余系统的可靠度为80.3%;贝叶斯反向推理供电、压风、通信模块导致系统故障的概率分别为40.6%,40.6%和20.3%;多重冗余条件下系统综合可靠度达97.3%.证明了系统冗余设计的必要性和可行性,为灾变风烟流应急调控技术装备的工程应用提供指导.