權利要求
1.金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置，其特征在于：包括進風系統(tǒng)(1)、作業(yè)系統(tǒng)(2)、仿真模擬系統(tǒng)(3)、通風機調頻系統(tǒng)(4)、風量監(jiān)測系統(tǒng)(5)和回風系統(tǒng)(6)；所述進風系統(tǒng)(1)、作業(yè)系統(tǒng)(2)和回風系統(tǒng)(6)構成礦井通風系統(tǒng)，所述仿真模擬系統(tǒng)(3)設置于地表調度室(7)內，所述通風機調頻系統(tǒng)(4)和風量監(jiān)測系統(tǒng)(5)設置于增設的礦用輔助通風機(8)的巷道中。
2.根據權利要求1所述的金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置，其特征在于：所述進風系統(tǒng)(1)包括進風井(9)、通地表采空區(qū)漏風渠道(10)和進風巷(11)。
3.根據權利要求1所述的金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置，其特征在于：所述作業(yè)系統(tǒng)(2)包括采場進路、采場進風井、作業(yè)采場(17)、采場回風井(18)和采場回風巷。
4.根據權利要求1所述的金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置，其特征在于：所述仿真模擬系統(tǒng)(3)內含井巷風阻、網絡節(jié)點分支、風機參數和機站參數的原始數據庫，以及風量計算和風機運行工況解算功能。
5.根據權利要求1所述的金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置，其特征在于：所述通風機調頻系統(tǒng)(4)包括礦用輔助通風機(8)和電動機變頻器(15)；所述通風機調頻系統(tǒng)(4)用于調節(jié)礦用輔助通風機(8)的風量及風壓。
6.根據權利要求1所述的金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置，其特征在于：所述風量監(jiān)測系統(tǒng)(5)包括風速傳感器(16)和系統(tǒng)配件，所述風速傳感器(16)設置于礦用輔助通風機(8)的巷道中；所述風量監(jiān)測系統(tǒng)(5)用于監(jiān)測礦用輔助通風機(8)的實際通風量。
7.根據權利要求6所述的金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置，其特征在于：所述風速傳感器(16)與巷道頂板的距離小于1m，其與礦用輔助通風機(8)進風側的距離為5～10m。
8.根據權利要求1所述的金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置，其特征在于：所述回風系統(tǒng)(6)包括回風巷(12)、礦用主通風機(13)和回風井(14)。
9.基于權利要求1至8所述的金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置的調控方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1、對井下各種類型井巷規(guī)格及作業(yè)中段布置、作業(yè)點分布、典型巷道的通風阻力進行調查與數據整理，建立仿真模型，形成通風系統(tǒng)的仿真模擬系統(tǒng)(3)；
步驟2、收集所述作業(yè)系統(tǒng)(2)風量計算參數，計算作業(yè)系統(tǒng)(2)實際需風量，輸出作業(yè)系統(tǒng)(2)風量調控目標值；
步驟3、根據漏風點在通風風路上的位置，計算井下風路的風量及壓力分布，借助仿真模擬系統(tǒng)(3)，模擬出增設的礦用輔助通風機(8)的類型、地點、安裝方式及運行模式，利用增設的礦用輔助通風機(8)產生的風量和風壓，改變外部漏風點的壓力分布；
步驟4、仿真模擬系統(tǒng)(3)輸出礦用輔助通風機(8)運行初始頻率，礦用輔助通風機(8)按照初始頻率運行后，將風量監(jiān)測系統(tǒng)(5)輸出作業(yè)系統(tǒng)(2)的風量監(jiān)測值與調控目標值進行驗證比對；
步驟5、通風系統(tǒng)正常運行后，如果井下作業(yè)系統(tǒng)(2)風量監(jiān)測值高于風量調控目標值，則調低礦用輔助通風機(8)的運行頻率；如果井下作業(yè)系統(tǒng)(2)風量監(jiān)測值低于風量調控目標值，則調高礦用輔助通風機(8)的運行頻率，直至所述作業(yè)系統(tǒng)(2)風量值滿足預設條件下風量要求。
說明書
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種礦山深井開采均壓通風調控裝置及調控方法，尤其涉及一種因無法全面有效的充填密閉大面積采空區(qū)而導致通風系統(tǒng)存在外部漏風的金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置及調控方法，其屬于礦石開采技術領域。
背景技術
[0002]采空區(qū)是影響礦山安全生產的危險源之一，而采空區(qū)漏風隨季節(jié)性變化以及早晚氣溫差異導致漏風量忽大忽小，使得井下通風系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性較差，作業(yè)地點風量分配失控，嚴重影響礦井正常安全生產。因此，如何實現(xiàn)由于采空區(qū)引起的外部漏風處于可控范圍，最大限度地提高礦井有效風量率，已成為礦山迫切需要解決的問題。
[0003]采用比較常見的密閉、充填措施控制采空區(qū)漏風，一般能有效解決大部分巷道或已結束作業(yè)采場空區(qū)漏風問題，但對于漏風通道難以通過充填，密閉等措施加以管控的金屬礦山，目前主要的控制方法主要有以下兩種：
[0004]中國發(fā)明專利號為ZL201610173807.4公開了一種控制礦山采空區(qū)漏風的方法及裝置，其通過采集作業(yè)采場回風巷道內的風速及進風巷道內距離礦用通風機的進風口5-10m處的風速，采集通采空區(qū)透口的靜壓，采集采空區(qū)透口與運輸巷之間的聯(lián)絡巷內的靜壓，并傳輸至plc控制系統(tǒng)，再遠程集中啟停礦用通風機并通過變頻器調控礦用通風機的運行頻率，實現(xiàn)作業(yè)區(qū)域進、回風量一致，使通風系統(tǒng)內通采空區(qū)透口處于正壓區(qū)。該種方法雖然解決了比較特殊的正在生產作業(yè)的采場與采空區(qū)貫通地點漏風難題，但對于作業(yè)采場不漏風、作業(yè)采場上部中段存在的無法有效密閉的采空區(qū)外部漏風等情況如何控制未提供有效方法。
[0005]中國發(fā)明專利號為ZL201510292821.1公開了一種模擬采空區(qū)漏風與封堵的實驗平臺，其通過調節(jié)支架的高度可模擬巷道的入風口與專用通風機相連，可以模擬井下巷道內的進風和回風風流；風流傳感器可檢測模擬工作面不同位置的風流量；往推箱內裝入不同破碎程度的石塊；通過往推箱內注入堵漏風材料，可以直觀測得堵漏風材料的封堵效果。該種方法雖能有效的解決采空區(qū)漏風問題，但對上部中段采空區(qū)注入堵漏風材料后，該區(qū)域將無法繼續(xù)殘礦回收作業(yè)，礦產資源損失嚴重。
[0006]綜上，結合金屬礦山抽出式通風系統(tǒng)的特點，如果礦山地下開采過程中存在外部漏風渠道，在抽出式通風系統(tǒng)產生的負壓作用下，會導致外部風流進入礦山通風系統(tǒng)。因此，亟需一種金屬礦山深井開采均壓通風調控方法，能夠在不影響生產和避免礦產資源浪費的前提下，解決因通風系統(tǒng)外部漏風引起的作業(yè)區(qū)域風量分配失控、礦井有效風量率偏低的問題。
發(fā)明內容
[0007]本發(fā)明的目的是：為克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置及調控方法，能夠解決因通風系統(tǒng)外部漏風引起的作業(yè)區(qū)域風量分配失控、礦井有效風量率偏低的問題，該調控裝置及調控方法適用于因無法全面有效的充填密閉大面積采空區(qū)而導致通風系統(tǒng)存在外部漏風的金屬礦山。
[0008]本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：
[0009]一種金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置，包括進風系統(tǒng)、作業(yè)系統(tǒng)、仿真模擬系統(tǒng)、通風機調頻系統(tǒng)、風量監(jiān)測系統(tǒng)和回風系統(tǒng)；所述進風系統(tǒng)、作業(yè)系統(tǒng)和回風系統(tǒng)構成礦井通風系統(tǒng)，所述仿真模擬系統(tǒng)設置于地表調度室內，所述通風機調頻系統(tǒng)和風量監(jiān)測系統(tǒng)設置于增設的礦用輔助通風機的巷道中。
[0010]更進一步地，所述進風系統(tǒng)包括進風井、通地表采空區(qū)漏風渠道和進風巷。
[0011]更進一步地，所述作業(yè)系統(tǒng)包括采場進路、采場進風井、作業(yè)采場、采場回風井和采場回風巷。
[0012]更進一步地，所述仿真模擬系統(tǒng)內含井巷風阻、網絡節(jié)點分支、風機參數和機站參數的原始數據庫，以及風量計算和風機運行工況解算功能。
[0013]更進一步地，所述通風機調頻系統(tǒng)包括礦用輔助通風機和電動機變頻器；所述通風機調頻系統(tǒng)用于調節(jié)礦用輔助通風機的風量及風壓。
[0014]更進一步地，所述風量監(jiān)測系統(tǒng)包括風速傳感器和系統(tǒng)配件，所述風速傳感器設置于礦用輔助通風機的巷道中；所述風量監(jiān)測系統(tǒng)用于監(jiān)測礦用輔助通風機的實際通風量。
[0015]更進一步地，所述風速傳感器與巷道頂板的距離小于1m，其與礦用輔助通風機進風側的距離為5～10m。
[0016]更進一步地，所述回風系統(tǒng)包括回風巷、礦用主通風和回風井。
[0017]一種基于所述的金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置的調控方法，包括以下步驟：
[0018]步驟1、對井下各種類型井巷規(guī)格及作業(yè)中段布置、作業(yè)點分布、典型巷道的通風阻力進行調查與數據整理，建立仿真模型，形成通風系統(tǒng)的仿真模擬系統(tǒng)；
[0019]步驟2、收集所述作業(yè)系統(tǒng)風量計算參數，計算作業(yè)系統(tǒng)實際需風量，輸出作業(yè)系統(tǒng)風量調控目標值；
[0020]步驟3、根據漏風點在通風風路上的位置，計算井下風路的風量及壓力分布，借助仿真模擬系統(tǒng)，模擬出增設的礦用輔助通風機的類型、地點、安裝方式及運行模式，利用增設的礦用輔助通風機產生的風量和風壓，改變外部漏風點的壓力分布；
[0021]步驟4、仿真模擬系統(tǒng)輸出礦用輔助通風機運行初始頻率，礦用輔助通風機按照初始頻率運行后，將風量監(jiān)測系統(tǒng)輸出作業(yè)系統(tǒng)的風量監(jiān)測值與調控目標值進行驗證比對；
[0022]步驟5、通風系統(tǒng)正常運行后，如果井下作業(yè)系統(tǒng)風量監(jiān)測值高于風量調控目標值，則調低礦用輔助通風機的運行頻率；如果井下作業(yè)系統(tǒng)風量監(jiān)測值低于風量調控目標值，則調高礦用輔助通風機的運行頻率，直至所述作業(yè)系統(tǒng)風量監(jiān)測值滿足預設條件下風量要求。
[0023]本發(fā)明的有益效果是：該金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置及調控方法，可根據井下作業(yè)系統(tǒng)作業(yè)面類型、工作狀態(tài)，通過仿真模擬系統(tǒng)計算作業(yè)系統(tǒng)風量調控目標值，為增設的礦用輔助通風機的運行模式及工況提供基準數值判別參考；可根據外部漏風點在通風風路上的風量及壓力分布，通過增設的礦用輔助通風機，利用其產生的風量和風壓，實現(xiàn)通風系統(tǒng)外部漏風點所在風路的風壓趨于零壓或正壓，減少外部漏風量，最大限度地提高礦井有效風量率；可根據通風機調頻系統(tǒng)對礦用輔助通風機的運行工況進行調節(jié)，減少因不同季節(jié)、不同時間內自然風壓的變化而導致的外部漏風量大小不一對礦井通風系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性和可靠性的影響。
附圖說明
[0024]圖1為本發(fā)明的框架原理圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的流程示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的機構示意圖。
[0027]在圖中，1、進風系統(tǒng)；2、作業(yè)系統(tǒng)；3、仿真模擬系統(tǒng)；4、通風機調頻系統(tǒng)；5、風量監(jiān)測系統(tǒng)；6、回風系統(tǒng)；7、地表調度室；8、礦用輔助通風機；9、進風井；10、通地表采空區(qū)漏風渠道；11、進風巷；12、回風巷；13、礦用主通風機；14、回風井；15、電動機變頻器；16、風速傳感器；17、作業(yè)采場；18、采場回風井；19、風門。
具體實施方式
[0028]以下結合附圖1至3對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0029]一種金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置，包括進風系統(tǒng)1、作業(yè)系統(tǒng)2、仿真模擬系統(tǒng)3、通風機調頻系統(tǒng)4、風量監(jiān)測系統(tǒng)5和回風系統(tǒng)6；所述進風系統(tǒng)1、作業(yè)系統(tǒng)2和回風系統(tǒng)6構成礦井通風系統(tǒng)，所述仿真模擬系統(tǒng)3設置于地表調度室7內，所述通風機調頻系統(tǒng)4和風量監(jiān)測系統(tǒng)5設置于增設的礦用輔助通風機8的巷道中。
[0030]所述進風系統(tǒng)1包括進風井9、通地表采空區(qū)漏風渠道10和進風巷11；所述進風系統(tǒng)1除了通地表的進風井9進風外，還存在通地表采空區(qū)漏風渠道10，該漏風渠道進風量受自然風壓和礦用主通風機13負壓的影響變得忽大忽小，且該漏風渠道無法通過密閉等方式進行有效管控。
[0031]所述作業(yè)系統(tǒng)2包括采場進路、采場進風井、作業(yè)采場17、采場回風井18和采場回風巷；所述作業(yè)系統(tǒng)2不存在外部漏風風源，新鮮風流從進風井9進入，沿進風巷11經采場進路、采場進風井進入作業(yè)采場17，沖洗作業(yè)面的污風從采場回風井18、采場回風巷進入中段回風巷。
[0032]所述仿真模擬系統(tǒng)3內含井巷風阻、網絡節(jié)點分支、風機參數和機站參數的原始數據庫，以及風量計算和風機運行工況解算功能。
[0033]所述通風機調頻系統(tǒng)4包括礦用輔助通風機8和電動機變頻器15；所述通風機調頻系統(tǒng)4用于調節(jié)礦用輔助通風機8的風量及風壓。
[0034]所述風量監(jiān)測系統(tǒng)5包括風速傳感器16和系統(tǒng)配件，所述風速傳感器16設置于礦用輔助通風機8的巷道中；所述風量監(jiān)測系統(tǒng)5用于監(jiān)測礦用輔助通風機8的實際通風量。
[0035]所述風速傳感器16與巷道頂板的距離小于1m，其與礦用輔助通風機8進風側的距離為5～10m。
[0036]所述風機調頻系統(tǒng)4可根據不同時間段自然風壓對通風系統(tǒng)的影響，調節(jié)設置在所述作業(yè)系統(tǒng)2的礦用輔助通風機8的運行工況，進而調節(jié)礦用輔助通風機8的風量及風壓大小，結合所述風量監(jiān)測系統(tǒng)5監(jiān)測礦用輔助通風機8的實際通風量，與預設條件下風量進行數值比對。
[0037]所述回風系統(tǒng)6包括回風巷12、礦用主通風機13和回風井14；所述回風系統(tǒng)6只布置一條通地表的回風井14和一個主回風機站，除了在主回風機站設置礦用主通風機13承擔礦井總回風外，還設有礦用輔助通風機8承擔所述作業(yè)系統(tǒng)2的回風，進入中段回風巷的污風沿通地表的回風井14排出地表。
[0038]如圖1所示，整個調控裝置由進風系統(tǒng)1、作業(yè)系統(tǒng)2、仿真模擬系統(tǒng)3、通風機調頻系統(tǒng)4、風量監(jiān)測系統(tǒng)5和回風系統(tǒng)6組成，所述仿真模擬系統(tǒng)3根據井下各種類型井巷規(guī)格、作業(yè)點分布、典型巷道的通風阻力等數據整理建模而成，其內含井巷風阻、網絡節(jié)點分支、風機參數和機站參數的原始數據庫，以及風量計算和風機運行工況解算功能，所述仿真模擬系統(tǒng)3輸出作業(yè)系統(tǒng)2風量調控目標值和礦用輔助通風機8運行初始頻率，礦用輔助通風機8按照初始頻率運行后，將風量監(jiān)測系統(tǒng)5輸出作業(yè)系統(tǒng)2的風量監(jiān)測值與調控目標值進行驗證比對。
[0039]其具體驗證過程如圖2所示：
[0040]所述作業(yè)系統(tǒng)2風量調控目標值和風量監(jiān)測值進行數值對比，如果井下作業(yè)系統(tǒng)2風量監(jiān)測值高于風量調控目標值，調低礦用輔助通風機8的運行頻率；如果井下作業(yè)系統(tǒng)2風量監(jiān)測值低于風量調控目標值，調高礦用輔助通風機8的運行頻率，直至所述作業(yè)系統(tǒng)2風量監(jiān)測值滿足預設條件下風量要求。即通過通風機調頻系統(tǒng)4控制電動機變頻器15驅動作業(yè)系統(tǒng)2礦用輔助通風風機8變頻運行，確保作業(yè)系統(tǒng)2風量監(jiān)測值為風量調控目標值的1～1.1倍。同時，實現(xiàn)通風系統(tǒng)運行狀態(tài)參數的局域網發(fā)布。
[0041]如圖3所示，該調控裝置的工作原理為：
[0042]新鮮風流自進風井9、通地表采空區(qū)漏風渠道10進入井下作業(yè)中段，從進風井9進入的新鮮風流經進風巷11進入不存在漏風影響的作業(yè)采場17，清洗作業(yè)采場17的污濁風流沿采場回風井18進入回風巷12，在作業(yè)系統(tǒng)2礦用輔助通風機8的作用下進入回風系統(tǒng)6，礦用輔助通風機8控制作業(yè)系統(tǒng)2的回風量大??；從通地表采空區(qū)漏風渠道10進入的新鮮風流經進風巷11進入存在采空區(qū)漏風影響的作業(yè)采場17，清洗作業(yè)采場17的污濁風流沿采場回風井18進入回風巷12，兩處污濁風流匯合后，通過安設的礦用主通風機13從回風井14排出地表。
[0043]風流的流經路線通過風門19來引導，同時在地表布置了地表調度室7，所述仿真模擬系統(tǒng)3設置于地表調度室7內，所述地表調度室7實現(xiàn)仿真模擬系統(tǒng)3的風量計算、風機運行工況解算功能。
[0044]一種基于所述的金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置的調控方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0045]步驟1、對井下各種類型井巷規(guī)格及作業(yè)中段布置、作業(yè)點分布、典型巷道的通風阻力進行調查與數據整理，建立仿真模型，形成通風系統(tǒng)的仿真模擬系統(tǒng)3；
[0046]步驟2、收集所述作業(yè)系統(tǒng)2風量計算參數，計算作業(yè)系統(tǒng)2實際需風量，輸出作業(yè)系統(tǒng)2風量調控目標值；
[0047]步驟3、根據漏風點在通風風路上的位置，計算井下風路的風量及壓力分布，借助仿真模擬系統(tǒng)3，模擬出增設的礦用輔助通風機8的類型、地點、安裝方式及運行模式，利用增設的礦用輔助通風機8產生的風量和風壓，改變外部漏風點的壓力分布；
[0048]步驟4、仿真模擬系統(tǒng)3輸出礦用輔助通風機8運行初始頻率，礦用輔助通風機8按照初始頻率運行后，將風量監(jiān)測系統(tǒng)5輸出作業(yè)系統(tǒng)2的風量監(jiān)測值與調控目標值進行驗證比對；
[0049]步驟5、通風系統(tǒng)正常運行后，如果井下作業(yè)系統(tǒng)2風量監(jiān)測值高于風量調控目標值，則調低礦用輔助通風機8的運行頻率(按1HZ/次手動遞減，最低運行頻率不小于30HZ)；如果井下作業(yè)系統(tǒng)2風量監(jiān)測值低于風量調控目標值，則調高礦用輔助通風機8的運行頻率(按1HZ/次手動遞增，最高運行頻率50HZ)，直至所述作業(yè)系統(tǒng)2風量監(jiān)測值滿足預設條件下風量要求。
[0050]該調控方法根據井下作業(yè)系統(tǒng)2工作面類型和工作狀態(tài)，計算作業(yè)系統(tǒng)2風量調控目標值，結合外部漏風點在通風風路上的分布位置，采用多機站均壓通風技術，運用仿真模擬系統(tǒng)3模擬井下風路的風量及壓力分布，確定增設的礦用輔助通風機8的類型、地點、安裝方式及運行模式，利用增設的礦用輔助通風機8產生的風量和風壓，確保通風系統(tǒng)外部漏風點所在風路的風壓趨于零壓或正壓，達到改變其壓力分布的目的。
[0051]該金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置及調控方法，可根據井下作業(yè)系統(tǒng)2作業(yè)面類型、工作狀態(tài)，通過仿真模擬系統(tǒng)3計算作業(yè)系統(tǒng)2風量調控目標值，為增設的礦用輔助通風機8的運行模式及工況提供基準數值判別參考；可根據外部漏風點在通風風路上的風量及壓力分布，通過增設的礦用輔助通風機8，利用其產生的風量和風壓，實現(xiàn)通風系統(tǒng)外部漏風點所在風路的風壓趨于零壓或正壓，減少外部漏風量，最大限度地提高礦井有效風量率；可根據通風機調頻系統(tǒng)4對礦用輔助通風機8的運行工況進行調節(jié)，減少因不同季節(jié)、不同時間內自然風壓的變化而導致的外部漏風量大小不一對礦井通風系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性和可靠性的影響。
[0052]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
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金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置及調控方法.pdf
聲明：
“金屬礦山深井開采均壓通風調控裝置及調控方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術網
來源：山東恒邦冶煉股份有限公司
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2025年03月20日 ~ 22日 
