礦井通風系統在線監測及分析預警方法及系統的製作方法
2023-05-29 15:52:21 2
專利名稱：礦井通風系統在線監測及分析預警方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種礦井通風系統在線監測及分析預警方法，同時還涉及ー種用於實現礦井通風系統在線監測及分析的系統。
背景技術：
目前，我國礦井通風監測相關的風速傳感器、風壓傳感器安設數量較少，不能實現對整個礦井通風網絡的有效監測，主要還是靠人工測風、人工巡檢，工作量大、效率低、可靠性差，往往是被動地應對事故，不能及時、主動發現通風安全隱患。另外，國內外目前通風系統仿真軟體都是單機串行化，程序也無法與基於網絡的監測、監控系統互聯，網絡解算都是靜態的、滯後的、非實時的，也達不到及時消除煤礦重大安全生產隱患，避免煤礦重大事故的目的。 因此，有必要研究出一種礦井通風系統分析預警方法，能夠實現快速的網絡實時解算，為在線監測及分析提供良好的數據支撐。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的之ー是提供一種礦井通風系統在線監測及分析預警方法，通過實時監測礦井通風系統運行情況和動態分析網絡可靠性，保證礦井通風系統的風量、風流的穩定性，達到及時發現和消除煤礦重大安全生產隱患，避免煤礦重大事故的目的；本發明的目的之ニ是提供一種礦井通風系統在線監測及分析預警系統。本發明的目的之一是通過以下技術方案實現的該種礦井通風系統在線監測及分析預警方法，包括以下步驟步驟ー是在井下關鍵點安裝通風監測設備，由通風監測設備將監測到的相關信息傳輸到地面監控中心，所述井下關鍵點包括井下礦井、採區主要進迴風巷道及採掘工作面；步驟ニ根據監測地點監測到的風速、風壓變化，將風速數據換算成風量數據，通過建立通風網絡解算模型，實現井下通風系統風量分配的動態解算；步驟三基於通風網絡實時監測和解算結果，動態計算通風系統可靠性評價指標，並分析通風系統中可能存在的安全隱患，給出報警。進一歩，在步驟ニ中，由於風速傳感器監測值是所處巷道斷面中的點風速，與巷道斷面平均風速存在差異，故採用以下方法步驟將實時監測風速數據換算成斷面平均風速數據，進而乘以巷道斷面積得到巷道實時風量步驟I :測得巷道斷面中心位置最大風速，根據下式計算出斷面平均風速；式中瓦為巷道斷面平均風速，單位為m/s 為巷道中心最大風速，通過測量得到，單位為m/s ； a為巷道摩擦阻力係數，通過通風阻力測定方法得到，單位為N s2/m4。
權利要求
1.礦井通風系統在線監測及分析預警方法，其特徵在於所述方法包括以下步驟 步驟ー是在井下關鍵點安裝通風監測設備，由通風監測設備將監測到的相關信息傳輸到地面監控中心，所述井下關鍵點包括井下礦井、採區主要進迴風巷道及採掘工作面；步驟ニ 根據監測地點監測到的風速、風壓變化，將風速數據換算成風量數據，通過建立通風網絡解算模型，實現井下通風系統風量分配的動態解算； 步驟三基於通風網絡實時監測和解算結果，動態計算通風系統可靠性評價指標，井分析通風系統中可能存在的安全隱患，給出報警。
2.根據權利要求I所述的礦井通風系統在線監測及分析預警方法，其特徵在於在步驟ニ中，由於風速傳感器監測值是所處巷道斷面中的點風速，與巷道斷面平均風速存在差異，故採用以下方法步驟將實時監測風速數據換算成斷面平均風速數據，進而乘以巷道斷面積得到巷道實時風量 步驟I :測得巷道斷面中心位置最大風速，根據下式計算出斷面平均風速；式中ち為巷道斷面平均風速，單位為m/s ,_為巷道中心最大風速，通過測量得到，單位為m/s ; a為巷道摩擦阻力係數，通過通風阻力測定方法得到，單位為N s2/m4。
步驟2 :利用風速傳感器的實時監測值，結合下式計算傳感器監測風速與斷面平均風速的關聯繫數，式中も為傳感器監測的時均風速，單位為m/s ；A為監測值與平均風速之間的關係係數。 步驟3 :利用步驟2所得關係係數A和傳感器實時監測值得到巷道斷面實時平均風速。
3.根據權利要求I所述的礦井通風系統在線監測及分析預警方法，其特徵在於在步驟ニ中，通風網絡動態解算模型通過以下步驟得到 步驟I :將風流在巷道中的流動採用ー維流體流動，即在巷道斷面內，風流性質是均勻的，在非穩定條件下，以下式計算在巷道i內的空氣流動 PAブ=ff, + R^AQi - AgZi — kfl 式中，p .為巷道i內空氣密度,kg/m3 為巷道，i的長度，m ;dVi/dt為巷道i內空氣加速度，m/s2 為巷道i的通風阻力，Pa 為巷道i的摩擦風阻，N -S2Iii8 ；Qi為巷道i的風量,m/s ；g為重力加速度,9. 8m/s2 ；Z為巷道i兩端高程差，m ；hfi為巷道i上安裝的風機壓力，Pa ； 步驟2 :令Ki=P山ノん，其中Ki為巷道i的慣性係數，Ai為巷道i的斷面面積，對上式進行整理，得巷道內空氣ー維流體動量方程為Hi= RiIQtIO1+K1^+PigZi+hfi步驟3 :設巷道i內風量在A t時間內變化是均勻的，已知初始時刻巷道i的風量QOi，則有ClQiMt=(Qi-Qcii)/At，代入上式得Hi =R\Q\Q, +K1 ^L^L+PigZi +hfi步驟4:採用破圈法計算通風網絡中的獨立迴路，對於每一迴路中每條巷道Hi相加，根據迴路風壓平衡定律，得到如下迴路風流方程
4.根據權利要求I所述的礦井通風系統在線監測及分析預警方法，其特徵在於在步驟ニ中，將各巷道的風量、風速在通風系統圖上進行動態顯示。
5.根據權利要求I或2所述的礦井通風系統在線監測及分析預警方法，其特徵在於所述通風監測設備包括風速傳感器和風壓傳感器。
6.根據權利要求I所述的礦井通風系統在線監測及分析預警方法，其特徵在於所述步驟三的報警類型包括 1)巷道風流狀態預警 巷道風流狀態預警是實時監測通風系統中各分支風量、風速是否滿足要求，當風流不滿足要求時進行報警； 2)採掘工作面通風預警 利用採掘工作面安設的風速、風壓傳感器的實時監測數據，對採掘工作面的通風安全狀況進行分析，當發現通風異常和安全隱患時，發出報警，工作面通風報警實現的通風安全預警包括通風阻カ異常、循環風隱患、常閉風門開啟(風流短路)、局部通風機停機和工作面煤與瓦斯突出。
3)風網可靠性分析預警 採用指標評價的方法對礦井通風系統可靠性進行分析，並按分析結果給出預警等級，選取和通風監測相關、實時性較強、對風網可靠性影響較大的指標組成評價體系，並按影響風網可靠性程度的不同定義多個報警級別。
7.礦井通風系統在線監測及分析預警系統，其特徵在於所述系統包括 通風監測設備，用於安裝在井下關鍵點，採集關鍵點的風速、風壓實時數據； 綜合監控設備，用於接收各路通風監測設備採集的數據，經處理後傳輸至上ー級； 地面監控中心，用於接收綜合監控設備傳輸的數據，對井下通風系統風量分配進行動態解算，對風量異常變化的巷道進行報警。
8.根據權利要求7所述的礦井通風系統在線監測及分析預警系統，其特徵在於所述地面監控中心還包括通風系統顯示裝置，用於動態顯示各巷道的風量和風速變化狀態。
9.根據權利要求8所述的礦井通風系統在線監測及分析預警系統，其特徵在於所述通風監測設備包括風速傳感器和風壓傳感 器。
全文摘要
本發明公開了一種礦井通風系統在線監測及分析預警方法，包括以下步驟步驟一是在井下關鍵點安裝通風監測設備，由通風監測設備將監測到的相關信息傳輸到地面監控中心；步驟二根據監測地點監測到的風速、風壓變化，將風速數據換算成風量數據，通過建立通風網絡解算模型，實現井下通風系統風量分配的動態解算；步驟三基於通風網絡實時監測和解算結果，動態計算通風系統可靠性評價指標，並分析通風系統中可能存在的安全隱患，給出報警。本發明能根據井下的實時變化進行動態解算，並在通風系統圖上清晰、直觀的動態顯示各巷道的風量、風速等，便於通風管理人員實時了解井下各巷道的通風情況；同時實現井下巷道通風情況、採掘工作面通風安全狀況的預警，為礦井通風安全管理及安全生產提供科學管理工具和先進技術手段。
文檔編號E21F1/00GK102650214SQ20121017684
公開日2012年8月29日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者張慶華, 文光才, 李向東, 楊守國, 梁軍, 段玉龍, 胡千庭, 覃木廣, 趙旭生, 鄧敢搏, 韓文驥 申請人:中煤科工集團重慶研究院