留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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
  • [1] 杨帅,撒占友,王相君,等. 基于环境监测的矿井通风三维仿真辅助决策系统设计[J]. 中国安全生产科学技术,2020,16(1):80-84.

    YANG Shuai,SA Zhanyou,WANG Xiangjun,et al. Design of 3D simulation assistant decision-making system for mine ventilation based on environment monitoring[J]. Journal of Safety Science and Technology,2020,16(1):80-84.
    [2] 李雨成,李俊桥,周磊,等. 矿井通风系统存储结构建立及节点自动编号实现[J]. 煤炭科学技术,2018,46(3):90-95.

    LI Yucheng,LI Junqiao,ZHOU Lei,et al. Storage structure establishment and auto numbering realization of node in mine ventilation system[J]. Coal Science and Technology,2018,46(3):90-95.
    [3] 倪景峰,陶红福,杨富强,等. 矿井通风网络压能图节点分层算法研究[J]. 中国安全生产科学技术,2020,16(2):80-84.

    NI Jingfeng,TAO Hongfu,YANG Fuqiang,et al. Research on hierarchical algorithm of nodes in mine ventilation network pressure-energy diagram[J]. Journal of Safety Science and Technology,2020,16(2):80-84.
    [4] 陈立,张英华,黄志安,等. 基于区域增阻调节的采区风量及总风量变化相关性研究[J]. 煤炭工程,2017,49(1):91-94. doi: 10.11799/ce201701027

    CHEN Li,ZHANG Yinghua,HUANG Zhi'an,et al. Correlation study on variations of mining area and total air volume based on regional resistance increasing adjustment[J]. Coal Engineering,2017,49(1):91-94. doi: 10.11799/ce201701027
    [5] 卢新明,尹红. 矿井通风智能化理论与技术[J]. 煤炭学报,2020,45(6):2236-2247.

    LU Xinming,YIN Hong. The intelligent theory and technology of mine ventilation[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(6):2236-2247.
    [6] 张庆华,姚亚虎,赵吉玉. 我国矿井通风技术现状及智能化发展展望[J]. 煤炭科学技术,2020,48(2):97-103.

    ZHANG Qinghua,YAO Yahu,ZHAO Jiyu. Status of mine ventilation technology in China and prospects for intelligent development[J]. Coal Science and Technology,2020,48(2):97-103.
    [7] 周福宝,魏连江,夏同强,等. 矿井智能通风原理、关键技术及其初步实现[J]. 煤炭学报,2020,45(6):2225-2235.

    ZHOU Fubao,WEI Lianjiang,XIA Tongqiang,et al. Principle,key technology and preliminary realization of mine intelligent ventilation[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(6):2225-2235.
    [8] 杨杰,赵连刚,全芳. 煤矿通风系统现状及智能通风系统设计[J]. 工矿自动化,2015,41(11):74-77.

    YANG Jie,ZHAO Liangang,QUAN Fang. Current situation of coal mine ventilation system and design of intelligent ventilation system[J]. Industry and Mine Automation,2015,41(11):74-77.
    [9] 魏引尚,贾玉泉,王奕博,等. 矿井通风系统分级控制研究[J]. 工矿自动化,2018,44(12):30-33.

    WEI Yinshang,JIA Yuquan,WANG Yibo,et al. Research on grading control of mine ventilation system[J]. Industry and Mine Automation,2018,44(12):30-33.
    [10] 王凯,郝海清,蒋曙光,等. 矿井火灾风烟流区域联动与智能调控系统研究[J]. 工矿自动化,2019,45(7):21-27.

    WANG Kai,HAO Haiqing,JIANG Shuguang,et al. Research on regional linkage and intelligent control system of mine fire wind-smoke flow[J]. Industry and Mine Automation,2019,45(7):21-27.
    [11] 裴晓东,王凯,李晓伟,等. 基于元胞自动机的集约化矿井调风模型分析与仿真[J]. 中国矿业大学学报,2017,46(4):755-761.

    PEI Xiaodong,WANG Kai,LI Xiaowei,et al. Analysis and simulaiton of intensive mine air regulation model based on the cellular automation[J]. Journal of China University of Mining & Technology,2017,46(4):755-761.
    [12] 黄光球,孙鹏,陆秋琴. 风窗对井下通风系统的影响及其调节与定位优化[J]. 中国安全生产科学技术,2014,10(3):160-167.

    HUANG Guangqiu,SUN Peng,LU Qiuqin. Influence of air windows on underground ventilation system and its adjusting and locating optimization[J]. Journal of Safety Science and Technology,2014,10(3):160-167.
    [13] 崔传波,蒋曙光,王凯,等. 基于风量可调度的矿井风量调节[J]. 工矿自动化,2016,42(2):39-43.

    CUI Chuanbo,JIANG Shuguang,WANG Kai,et al. Adjustment of mine air volume based on air volume dispatchable model[J]. Industry and Mine Automation,2016,42(2):39-43.
    [14] 李伟. 全断面通道式自动风窗研究与应用[J]. 工矿自动化,2016,42(12):15-18.

    LI Wei. Research of automatic passageway type air regulator with full section and its application[J]. Industry and Mine Automation,2016,42(12):15-18.
  • 加载中
图(5) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  138
  • HTML全文浏览量:  53
  • PDF下载量:  16
  • 被引次数: 0
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

目录

    /

    返回文章
    返回