牛军军 刘冲 韩超旭
摘 要：目前，矿井主通风机倒机的同时，风会暂时停止，虽然风停止的时间很短，但这段时间瓦斯超出最大限制含量的可能性仍然很大，按照《煤矿安全规程》第一百二十一条规定，必须采取措施防患于未然。该文设计了一种新型的矿井通风机倒机方案，该方案的应用实践表明，应用该方案以后，倒机过程风速下降幅度大大减小， 下降持续的时间大大缩短，倒机过程中井下瓦斯含量升高幅度非常小，完全可以满足高瓦斯矿井的通风需求。
关键词：煤矿通风 倒机 瓦斯控制 风门可靠性
中图分类号：TD635 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）07（a）-0063-03
The Reliable Application of Optimized Maintenance Damper in the Technology of Main Fan's Non-stop Fan Reversing
NIU Junjun LIU Chong HAN Chaoxu
（Xin'an Yunding Coal Industry Co.，Ltd. of Yimei group，Louyang，Henan Province，471800 China）
Abstract： At present， when the main fan of the mine is switched over， the wind will stop temporarily. Although the time of wind stop is very short， the possibility of gas exceeding the maximum limit content is still very large during this time. According to 121th item of the 《coal mine safety regulations》， it is necessary to take measures to prevent the disaster. In this paper， a new scheme of mine fan reversing is designed. The application of the scheme shows that after the application of the scheme， the decrease of wind speed in the process of reversing is greatly reduced， and the duration of the decrease is greatly shortened. The increase of underground gas content is very small in the process of reversing， which can fully meet the ventilation demand of high gas mine.
Key Words： Coal mine ventilation; Reversing machine; Gas control; Damper reliability
煤炭在我国的能源结构中占有极重要的地位，在我国石油能源供给不足的情况下，自产煤炭成为发电、化工的重要原料。这年来，煤炭产量和需求量不断增加，同时国家也在严控小煤窑的生产，提高煤矿的安全生产水平，降低百万吨伤亡比例，追赶发达国家的水产水平。从预防瓦斯超标，加强矿井通风的角度出发，提高煤矿生产安全性，成为一个有效的途径。因此，煤矿的井下通风系统是矿井安全生产不可缺少的一部分，稳定坚实的井下通风系统是保证矿井安全生产的基石。由于我国采矿的难度和深度越来越大，阻碍工作的风力风量也产生很大的变化，因此需要时刻监管主扇的运转情况，当运行的主扇出现问题时，立即切换备用主扇，使井下顺利通风，保护下井人员的生命安全，具有不可磨灭的意义。
1 现有问题分析
通过调研、讨论，要实现矿井连续供风，必须解决倒台期间的短时停风问题。我们和厂家工程技术人员共同公关，通过分别设置两组水平门和两组垂直门实现了风机倒台期间不停风，但是倒台期间需要操作人员通过各种按钮进行操作，容易出现误操作，随即我们通过PLC进行控制，终于实现了操作人员只需要点动一个按钮就能实现风机一键倒台的功能。
如图1所示，结合云顶煤业主通风机系统实际情况，经过运行我们发现，水平门上面有个防护盖，主要作用是雨天防止雨水通过水平门进入通风巷道和减小风机噪音功能。由于水平门厂家设计时未考虑风机倒台时水平门要先打开进风（水平门打开前必须先移开防护盖），防护盖比较沉重至少要6个人才能把防护盖移开，在需要倒机时，维修人员不能及时赶到，风机操作工单独无法倒机，可能延误倒机操作。根据上述情况，机电技术人员进行公关，对水平门进行简单改造，实现了防护盖与水平门联动自动打开，实現了通风机司机单人就可进行不停风倒机，确保了矿井连续通风。
2 系统设计
2.1 工作原理
该系统使用新型的煤矿主通风机不停风倒机模式，这个模式最突出的特点是在倒机过程中不断提供通风动力。在倒机过程中风路切换是实现倒机的重要过程，不停风倒机系统的风路切换是利用4个风门不停地来回切换，很方便、灵活。
该系统开辟了通风机热备用的蹊径，使得主通风机倒机期间可以不断提供通风动力，该系统中的矿井主通风机可以不停风自动倒机、“一键式”操作倒机和自动识别运行通风机问题，通过监管该系统，快速控制新式风门的开启或闭合，使倒机过程中由原来的“系统停风”缩短为“风量波动”，故障状态下的倒机时间减少，将原倒机时间由5～10min，缩短至40s左右。另外，此实用新型技术考虑到检修等特殊情况下，主通风机安全运行及检修人员的人身安全问题，前瞻性地在水平风门和挂网风门前方增加了一组垂直检修风门，改良了主扇通风机倒机的不安全性，有利于矿井安全生产。
系统考虑到主通风机的特点，特意设计了持续风倒机流程，并通过自动控制系统来实现。
（1）1号风机正常运行时，工作开始，先打开2号风机短路风门，接着打开备用2号风机，实现开机前热风备用。
（2）系统检查到备用2号风机运转正常后，打开1号风机短路风门、2号风机挂网风门，同时关闭1号挂网风门、2号风机短路风门，使之进入到正常井下通风网络运行状态。1号风机与2号风机短路风门（水平门）和挂网风门（垂直门）的开关配合时间，根据风机形式、风机功率、及风量负压等参数得出。
（3）经系统监测2号挂网运转正常后，停下1号风机，倒机过程完成。
2.2 系统实现
一键倒台技术通过PLC程序设置，可就地控制也可远方控制，一次倒台只需6min。倒机时仅需点动自动按钮即可按预设程序完成不停风倒机动作，动作步骤与人工操作相同。便利之余更消除了因倒机时通风中断造成的瓦斯爆炸现象，进而消除了危险，提高了矿井整个通风系统的安全可靠性，如图2所示。
矿井主扇风机配套电控系统中主要的硬件设备都采用冗余配置、控制方式。上位机器利用WinCCV7.3组态软件可以设置矿井主扇风机运行参数和监控设备的工作状态。下位机器选择西门子S7-400H型PLC作为控制工具，有逻辑地处理采集的工作信号，同时具备控制和保护功能。通信模块利用发达的技术实现信号的可靠传输，利用以太网技术实现上下位机之间的联络，利用PROFIBUS总线实现PLC控制器与其他硬件之间的通信。西门子的S7-400H系统具备冗余功能，包含2个容错CPU、2个电源模件PS407、4个同步子模块。该系统的2个CPU同时工作，万一設备出现运行故障时可自动完成主从切换，自动事件同步，切换期间保持所有输出量不发生紊乱，切换期间信息传输不中断、不遗失。其中任何一个单元发生故障中断时，冗余PLC系统可以自动切换到相应的备用单元，保证控制工作的连续性和稳定性，该套系统结构所配备的可靠性水平适应矿井实际工况。
3 结语
该系统开辟了通风机热备用的蹊径，确保主通风机倒机期间通风动力的不断供应，实现矿井主通风机不停风自动倒机、将原倒机时间由5～10min，缩短至40s左右。另外，此实用新型技术考虑到检修等特殊情况下，主通风机安全运行及检修人员的人身安全问题，前瞻性地在水平风门和挂网风门前方增加了一组垂直检修风门，改良了主扇通风机倒机的不安全性，有利于矿井安全生产。
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