长距离掘进工作面局部通风智能联动调控研究

现有长距离掘进通风调控研究多局限于局部通风机本身进行变频调风,少有针对长距离掘进工作面按需供风导向的研究。针对该问题,提出了一种长距离掘进工作面局部通风智能调控系统设计方案,该系统由井下监控系统、通风异常调控系统、地面工作站组成。井下监控系统通过对井下通风机、风筒和工作面进行实时监控,实现对局部通风机工作异常状态的研判预警、对风筒内部漏风情况的动态分析及对实际供需风量的动态预测。通风异常调控系统通过识别井下通风参数异常情况,制定不同参数不同等级的风险协同处置策略,实时显示掘进工作面瓦斯浓度等参数分布的具体情况。地面工作站挖掘工作面风流状态与风筒参数的潜在规律,形成风流−风筒调控模型,根据掘进工作面风流流动分布状态实现对风筒的实时调控;同时建立理论供风量、实际供风量、实际需风量相匹配的变频预测调风模型,基于变频调风模型和实时通风参数确定通风机运行频率,通过通风机智能变频实现按需供风,并在通风异常情况下,基于瓦斯涌出量预测和风排瓦斯极限能力辅以钻孔瓦斯抽采控制工作面瓦斯浓度,实现对长距离掘进工作面的通风安全保障。以转龙湾煤矿23303掘进工作面为例,对风流进行数值模拟,研究工作面风流分布状态,为掘进工作面风速传感器的布置调整提供依据。提出2种通风联动调控方式,即常态下变频调风和异常情况下调控排风:在常态下通过供需匹配分析确定通风机运行频率,实现通风机的智能变频调风;在通风异常情况下采用4种调控排风规则,保障长距离掘进工作面的通风安全,同时达到节能减排效果。构建了局部通风系统健康指标综合评价体系,通过综合评价模型和健康指数,实现对局部通风系统的实时健康“体检”,并定量显示不同指标的风险等级,确保局部通风系统处于健康状态。