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多个采煤工作面风量按需动态联动调控系统

杨旭 张浪 马强 刘彦青 张宏杰 赵凯凯 李伟 段思恭 耿锋

杨旭,张浪,马强,等. 多个采煤工作面风量按需动态联动调控系统[J]. 工矿自动化,2022,48(6):112-117.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022010022
引用本文: 杨旭,张浪,马强,等. 多个采煤工作面风量按需动态联动调控系统[J]. 工矿自动化,2022,48(6):112-117.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022010022
YANG Xu, ZHANG Lang, MA Qiang, et al. On demand dynamic linkage control system for air volume of multiple coal working faces[J]. Journal of Mine Automation,2022,48(6):112-117.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022010022
Citation: YANG Xu, ZHANG Lang, MA Qiang, et al. On demand dynamic linkage control system for air volume of multiple coal working faces[J]. Journal of Mine Automation,2022,48(6):112-117.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022010022

多个采煤工作面风量按需动态联动调控系统

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022010022
基金项目: 煤科院科技发展基金项目(2020CX-II-2,2021CX-I-08)。
详细信息
    作者简介:

    杨旭(1985—),男,黑龙江齐齐哈尔人,工程师,硕士,主要从事煤矿安全管理工作,E-mail:18811080699@139.com

    通讯作者:

    刘彦青(1989—),男,山西忻州人,助理研究员,硕士,主要从事矿井智能通风、瓦斯治理方面研究,E-mail:lyqing0906@163.com

  • 中图分类号: TD724

On demand dynamic linkage control system for air volume of multiple coal working faces

  • 摘要: 煤矿井下同时开采多个采煤工作面,任一巷道分支风量调控变化会引起其余巷道分支风量变化,矿井内任一采煤工作面风量调控会影响该矿井其他采煤工作面风量发生改变,因此,有必要对多个采煤工作面风量进行智能调控。然而目前对采煤工作面风量智能调控的研究主要基于矿井风量自动调控算法或矿井风量调节设备,缺乏对多个采煤工作面风量按需动态联动调控系统方面的研究。针对上述问题,提出了一种多个采煤工作面风量按需动态联动调控系统设计方案。以部署在山西天地王坡煤业3308采煤工作面回风联络巷内的百叶式远程自动调节风窗为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法模拟调节风窗流场分布规律,利用Origin软件对调节风窗过风面积与风阻之间的非线性关系进行拟合,得出两者之间的函数关系,现场实测得到的调节风窗风阻与拟合计算得到的调节风窗风阻之间相对误差<6%。根据调节风窗过风面积与风阻之间的关系函数、多个采煤工作面风阻调节量联合解算方法开发了上位机解算软件,基于上位机解算软件、井下隔爆兼本安型控制分站、百叶式远程自动调节风窗构建了多个采煤工作面风量按需动态联动调控系统。对3308采煤工作面和3203采煤工作面风量进行按需动态联动调控现场应用,表明工作面风量调控目标值与调控之后实际风量之间相对误差<7%,说明多个采煤工作面风量按需动态联动调控系统具有一定的使用效果。

     

  • 图  1  百叶式远程自动调节风窗结构

    Figure  1.  Louvered remote automatic regulating air window structure

    图  2  百叶式远程自动调节风窗流场分布

    Figure  2.  Louvered remote automatic regulating air window flow field distribution

    图  3  百叶式远程自动调节风窗风阻随风窗过风面积变化的拟合曲线

    Figure  3.  Fitting curve of wind resistance with wind area of louvered remore automatic regulating air window

    图  4  多个采煤工作面风量动态联动调控实现流程

    Figure  4.  Realization process of dynamic linkage control for air volume of multiple coal working faces

    图  5  百叶式远程自动调节风窗实物

    Figure  5.  Physical object of louvered remote automatic regulating air window

    表  1  百叶式远程自动调节风窗数值模拟模型关键参数

    Table  1.   Louvered remote automatic regulating air window numerical simulation model key parameters

    参数值/m
    风窗间距20
    风窗框架高度3.0
    风窗框架宽度2.5
    风窗框架厚度0.5
    下载: 导出CSV

    表  2  百叶式远程自动调节风窗实测风阻与计算风阻对比

    Table  2.   Comparison of measured and calculated wind resistance in louvered remote automatic regulating air window

    测点编号过风面积/m2实测风阻/
    (N·s2·m−8
    计算风阻/
    (N·s2·m−8
    相对误差/%
    10.911.321 51.262 84.44
    21.150.838 20.887 25.85
    31.650.531 20.514 83.09
    42.120.363 20.352 72.88
    52.670.235 10.249 15.96
    下载: 导出CSV

    表  3  3308采煤工作面和3203采煤工作面风量按需动态联动调控系统现场试验结果

    Table  3.   Field test results of air volume on demand dynamic linkage control system in No.3308 working face and No.3203 working face

    试验次数风量调节目标值/(m3·min−1风窗风阻实际值/(N·s2·m−8调节后实际风量/(m3·min−1风量调节相对误差/%
    3308采煤
    工作面
    3203采煤
    工作面
    3308采煤
    工作面
    3203采煤
    工作面
    3308采煤
    工作面
    3203采煤
    工作面
    3308采煤
    工作面
    3203采煤
    工作面
    1 1 450 2 100 1.23 0.67 1 492 2 015 2.82 4.22
    2 1 600 1 900 0.84 0.74 1 657 1 962 3.44 3.16
    3 1 750 1 700 0.72 0.87 1 863 1 782 6.07 4.60
    4 1 900 1 600 0.61 1.04 2 020 1 536 5.94 4.17
    5 2 050 1 450 0.54 1.36 2 163 1 532 5.22 5.35
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-13
  • 修回日期:  2022-06-01
  • 网络出版日期:  2022-03-08

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