矿井物流系统十篇

矿井物流系统 篇1

矿井物流管理系统是指煤矿企业在生产过程中对于物流信息的一个管理系统,是对物流信息的收集、整理、存储、传播和利用的一个过程,是将物流信息从分散到集中、从无序到有序、从产生、传播到利用的一个过程,是对涉及物流信息活动的各种要素,包括人员、技术、工具等进行管理,实现资源的合理配置,最终提高企业的生产效率[1]。如晋城煤业集团成庄矿虽然拥有800余辆车皮,但运力仍显不足,究其原因,主要是运载机车运载任务结束后整车滞留井下或者车头上井而车皮遗留井下,而管理调度人员缺乏有效的监管工具,无法及时敦促机车升井,从而导致车皮利用率低下。这不仅增加了矿井的生产建设成本,而且也影响了正常的生产进度。为解决煤矿井下物流信息的收集、监测及车辆管理等问题,设计了一种矿井物流管理系统,主要用于对车辆和货物的运输过程进行监控。

1系统的设计目标及原则

针对煤矿物流管理系统尚未覆盖井下的情况,以解决井下物流信息的收集、监测以及管理等问题为目的,设计具有物料信息的数据管理、物流业务、物流监控、历史数据查询等功能的矿井物流管理系统,给地面调度人员提供物料的运送情况、矿车的位置等重要信息,有利于运输系统的调度管理,提高辅助运输系统的运输效率。

为保障系统的各项性能,系统在设计过程中遵循如下的原则[2]:

(1) 完善性:系统的设计应该能满足大多数煤矿物流管理功能的需求。

(2) 灵活性:系统的设计应充分考虑煤矿企业井下网络建设的各种情况,便于系统投入使用。

(3) 实用性:应根据煤矿企业的生产实践进行设计,首先实现其最需要的功能再逐步完善。矿井物流运输的流程设计应尽量符合煤矿企业多年的运行习惯,避免系统在投入使用后产生“水土不服”的现象。

2系统主要功能

矿井物流管理系统的主要功能包括基本数据管理、物流业务、物流监控、历史数据查询等[3],如图1所示。

基本数据管理是根据物料信息的分类将物料单录入计算机系统,根据物料运送的路线分区间进行管理,同时对运载的车辆进行管理。

物流业务是根据用户提交的需要运送的物料,进行物流任务的设置,经手持读写器实现物料信息与射频标签卡的绑定,启动物料运输,收货点点货等过程。

物流监控是对物料运输过程的监控,对设备故障、车皮积压以及物料运送超时等现象产生报警信息,提醒相关工作人员进行处理,当物料到达规定地点后通过手持读写器完成物料运送的闭环。

历史数据查询主要完成物料运输记录的查询、运输物料的统计以及井上井下车皮的综合统计等。

3系统工作原理

矿井物流管理系统的网络拓扑结构如图2所示。

以矿井物流管理系统的工作流程为主线,系统工作原理描述如下:

(1) 物流任务启动前的准备工作

计算机操作员将已经审核的任务单录入计算机系统,并进行物流任务的设置,待物料准备完毕后,使用手持读写器,通过WiFi接口经无线路由器、交换机从物流管理数据库将任务单信息下载。

物流任务启动前需要将物料信息与FD5-BQ射频标签卡进行绑定,常用的方法是装载时将物料信息通过手持读写器写入射频标签卡,卸载时将射频标签卡内的数据擦除以解除绑定。然而射频标签卡内部用户数据区仅几十个字节[4],其存储空间有限,无法满足将物料信息写入的要求,因此,需将物料信息与射频标签卡的关联信息经手持读写器记录后通过无线网络上传给系统数据库,待系统数据库内容更新后即完成物流任务启动前的准备工作。

(2) 物流信息的监控

井下物流信息的监控通过FD5-BQ射频标签卡、FD5射频读写分站及配套天线完成。物料运输过程中,在物料的装卸点、分岔点以及一些重要位置安装FD5射频读写分站及配套的天线。当矿车经过射频读写分站时,其时间、射频标签卡ID信息等数据被自动记录在射频读写分站内部。

(3) 物流信息的传输

物流信息的传输根据矿井环网的建设情况以电缆或者光缆形式实施。系统采用RS485主从式结构,FD5射频读写分站作为底层物料信息采集设备,在得到地面监控主机的巡检命令时,通过各种RS485转以太网设备实现信息的上传。

(4) 物流信息的处理

由传输通道收集的物料信息经计算机分析处理,通过系统软件完成物料种类、矿车信息、运输区间、部门信息的管理以及权限管理,监控物料的运输过程,提供矿车超时、矿车积压、重要设备故障等报警信息,查询物料的轨迹、历史数据等功能。

物流信息的处理还包括在井口以及一些重要地点布置电子信号牌,用于显示系统的状态信息以及预案信息等。

4现场应用

成庄矿在1.5 t矿车、材料车、平板车、侧卸车等各种车辆上安装FD5-BQ射频标签卡1 600余张,在运输线路的大巷、分岔点以及主要支巷安装FD5射频读写分站41台,在井口、井下主要车场安装电子显示牌2块以及安装RS485转以太网设备若干。系统软件界面如图3所示。为实现现场车辆的定位和管理,首先根据FD5射频读写分站安装的位置,将运输系统图分割成多个区段。当安装FD5-BQ射频标签卡的矿车经过FD5射频读写分站时,其时间及运动轨迹被自动记录,系统监控主机根据巡检收到的信息实现车辆的区域定位。同时,运输人员还可登录物流管理系统,实现针对某辆车、某个区段或者某个时间段的查询[6]。自该系统投入使用以来,FD5-BQ射频标签卡无一损坏,实现了矿车等重要物资的定位。通过手持PDA,实现了物料的上货、卸货,给煤矿物流管理提供了便利,提高了其生产效率。

5结语

根据煤矿井下的实际需求,介绍了矿井物流管理系统的设计目标及原则,详细论述了系统主要功能及工作原理。矿井物流管理系统采用射频识别技术实现了车辆的位置识别,采用网络技术、现代通信技术实现了信息的传输。现场应用表明,该系统功能设计齐全,有效解决了煤矿运力不足的问题,具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]王玉君,屠世浩.煤矿企业供应物流信息系统研究[J].现代商贸工业,2009(2):269-270.

[2]闻学伟,汝宜红.智能物流系统设计及应用[J].交通运输系统工程与信息,2002,12(1):16-19.

[3]赵宇波,侯杰.利用现代信息技术提高煤炭企业物流管理水平[J].工矿自动化,2004,30(4):24-26.

[4]王婷婷.解析超高频电子标签[J].家电科技,2010(12):39-40.

[5]李俊杰,赵立厂,赵亮,等.基于超高频射频技术的井下物资运输管理系统[J].工矿自动化,2011,37(6):81-84.

矿井物流系统 篇2

矿井提升系统担负着提升全矿的煤、材料、设备及人员的重要工作,在矿井生产中占有特别重要的地位。其转运的安全性、可靠性、经济性不仅影响整个矿山的生产,还涉及人员的生命安全。所以,提升系统的设计要科学、合理,确保提升设备高效、安全、可靠地运行。

1 矿井提升系统的分类和组成

矿井提升系统主要由矿井提升机、电动机、电气控制系统、安全保护装置、提升信号系统、提升容器、提升钢丝绳、井架、天轮、井筒装备及装卸载附属设备等组成。按井筒倾角和提升容器,可分为立井提升系统和斜井提升系统[1]。

1.1 立井提升系统

立井提升系统可分为立井罐笼提升系统、立井箕斗系统、立井吊桶系统。以立井箕斗系统为例对其工作原理和工作过程进行简要说明,见图1。

煤炭通过矿车运到井底,卸入井底煤仓9内,通过装载设备装入位于井底的箕斗4;同时位于井口的另一箕斗通过卸载曲轨5使其卸载闸门打开,将煤炭卸入井口煤仓6中,上下两个箕斗分别与两根钢丝绳7连接,两根钢丝绳绕过井架3上的天轮2后,以相反方向缠于提升机的卷筒1上,当提升机运转时,钢丝绳一上一下往返提升箕斗和下放箕斗,完成提升煤炭任务。

1.2 斜井提升系统

斜井提升系统大致可分为斜井箕斗提升系统、斜井串车提升系统两类。以斜井串车提升系统为例对其工作原理和工作过程进行简要说明,见图2。

斜井串车提升用矿车作为提升容器,有单钩和双钩之分。按车场形式的不同,又分为甩车场和平车场。平车场一般用双钩串车提升。双钩串车平车场提升时,空串车下行,重串车沿井底车场重车线上提,出井后,自动或手动将钢丝绳的钩头由重串车摘下挂到空串车上,准备推车下放。空串车到井底车场进入空车线,摘挂钩后,为下一步循环做好准备。

单钩串车甩车场提升时,重串车上提,出井通过道岔后停车,扳道岔,重车下滑进入井上重车甩车道。摘挂钩后,提升机将空串车提过道岔,扳道岔,下放空串车到井底车场进入空车道。摘挂钩后,开始下一循环。

2 矿井提升机的设计

在矿井提升系统中,提升机是动力设备,是非常重要的组成部分。矿井提升机主要包括提升部分,润滑系统、机械传动系统、观测与操纵系统、拖动控制和自动保护系统以及制动系统等。

2.1 提升装置

提升装置主要包括滚筒、主轴、主轴轴承及调绳离合器(双滚筒特有)等。提升装置主要负责缠绕或者下放提升用的钢丝绳;在工作时,承受正常载荷,并将载荷经轴承传给基础;在发生突发状况和紧急事故时,承受非常载荷,保证设备和人员的安全;当更换提升水平时,调节钢丝绳的长度,以满足使用要求。

2.2 深度指示器

深度指示器是矿井提升机的一个重要附属装置,是必不可少的。深度指示器可向绞车司机随时指示提升容器在井筒的位置,通过实时监控,及时掌握提升机的工况;当容器接近井口停车位置时,会发出减速信号,保证提升容器的安全达到并提示工作人员提前做好提升容器的接收工作;当提升容器过卷时,打开装在深度指示器上的终端行程开关,切断保护回路,进行安全制动,防止过卷或过放事故的发生,保护设备和人员的安全;减速阶段还可通过限速装置进行限速保护等[2]。

2.3 制动系统

矿井提升机制动系统由制动器和液压站组成。制动系统的作用主要包括三个方面:a)正常工作状态下,在减速阶段对提升机速度进行控制;b)正常工作状态下,在提升终了或停车阶段,对提升机进行制动,使其停车;c)在提升机工作不正常或发生紧急事故时,迅速而及时地对提升机进行制动,使其停车。

2.4 电控系统

提升机电控系统由电动机正反转回路、转子电阻控制回路、手动可调闸回路、信号指示回路、故障开车回路、安全联锁保护回路等环节组成。电控设备用以对矿用提升绞车进行启动、加速、匀速、减速控制,且具有必要的电气保护和联锁装置。提升机控制系统通常有三种控制回路,以保证提升机和人员的安全,分别为:安全回路,电气停车回路和闭锁回路[1]。

电控系统按控制方式可分为普通电控系统和PLC变频电控系统,PLC变频电控除完成绞车手动、半自动运行过程的逻辑操作外,还可以通过高速计数器模块接收编码器发出的脉冲信号,精密计算并显示罐笼(或矿车)所处位置及速度,并据此提供可靠的软减速点及过速、软过卷保护[2]。

2.5 保险装置

a)防止过速装置:当提升速度超过最大速度15%时,必须要自动断电,并能使保险闸发生作用;

b)防止过卷装置:当提升容器超过正常终端停止位置0.5 m时,必须能自动断电,并能使保险闸发生制动作用;

c)松绳保护装置:缠绕式提升绞车必须设置松绳保护装置并接入安全回路和报警回路,在钢丝绳松弛时能自动断电并报警;

d)限速装置:提升速度超过3 m/s的提升绞车必须装设限速装置,以保证提升容器(或平衡锤)到达终端位置时的速度不超过2 m/s;

e)深度指示器失效保护装置:当指示器失效时,能自动断电并使保险闸发生作用;

f)过负荷和欠电压保护装置:设置在配电开关上,在过负荷和欠电压时配电开关自动跳闸,切断电源,保险闸发生作用。

参考文献

[1]葛立臣.煤矿提升机的电力拖动与控制系统[J].科技与企业,2012(12):113.

矿井通风系统选择探析 篇3

关键词：矿井；通风系统；选择

中图分类号：TD725 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）8-0145-02

众所周知，在煤炭生产过程中，为了更好地进行生产，保证生产过程的顺利进行和煤矿生产人员的安全，必须进行矿井通风。在一定意义上可以说，矿井通风是是煤矿安全高效生产的关键因素之一。在对矿井设计之初，就必须对矿井的通风系统给予足够的重视和考虑，科学合理的矿井通风系统是矿井顺利进行生产的前提条件。

那么，矿井的通风系统应该如何选择，在对矿井通风系统进行选择的过程中，哪些因素是必须予以主要考虑的，这些问题值得我们去深入分析和研究，基于此，本文就从矿井通风系统选择主要考虑的因素出发，并对这些因素进行分析，在此基础上，深入探讨和分析矿井的各种通风系统的适用条件以及各自的优势和不足，以期在这一领域有所探索。

1 影响矿井通风系统选择的主要因素

影响矿井通风系统选择的具体因素很多，但如果我们对这些因素进行深入细致的分析，加以综合归纳提炼，其主要的因素不外乎有自然因素和经济因素两大方面，正是这两大方面影响了矿井通风系统的选择。

在这两大因素之中，自然因素占据了先导和前提性位置，其影响了矿井的建设和通风系统的选择，经济因素制约着矿井通风系统的选择，毕竟，煤矿企业作为营利性的实体，有着成本的考虑因素在内。

1.1 自然因素

自然因素是客观存在的，后期无法避免和选择的，只能面对已有的自然条件和相关情况，发挥后期的技术和管理优势，积极应对自然因素。就矿井通风系统的选择而言，在地下的煤层的存在状态是什么样的，煤层的埋藏深度，冲积层厚度，矿井瓦斯等级，煤层爆炸性，煤层自然发火性，矿井地形条件等都属于矿井的自然因素，这些因素是矿井通风系统选择所首要考虑的因素。不同的自然条件，必然决定不同的矿井通风系统选择。

1.2 经济因素

上文已经论述，煤矿作为生产单位，必然有着成本的考虑，在矿井通风系统选择方面，也是如此。如果一个矿井的井巷工程量大，通风运营费比较高，设备运转、维修和管理条件要求高，那么通风系统的选择就可能成本较大，给煤矿带来成本上的压力。另外，还要根据开采技术条件，要考虑灌浆、注水以及瓦斯抽放等要求，这些不同的因素，就会直接影响成本的高低。作为煤矿的决策者，可能就要考虑相应的经济成本和因素。

2 矿井通风系统的选择和优缺点

世界上没有完美无缺的事物，每一个事物在具有其独特的优点同时，必然存在着不足。矿井通风系统亦是如此，现实之中，矿井通风系统主要有中央并列式、中央分列式、对角式、混合式、分区式，每一种通风方式对自然因素和经济因素都有相应的要求，具体到某一矿井，要考虑到其具体的因素。每一种通风系统，也都有其优势和不足。

2.1 中央并列式通风系统

所谓中央并列式，顾名思义，就是指出风井与进风井大致并列于井田中央的通风系统。中央并列式的通风系统主要适用于煤层倾角较大，走向不长（一般小于4 km左右），且自然发火不严重的矿井，这种矿井在投产初期暂未设置边界安全出口。中央并列式的矿井通风系统优势和不足主要有。

①该种通风系统由于矿井的走向都不长，所以初期投资少，而且矿井的采区生产集中，在管理上比较方便。②中央并列式通风系统节省风井工业场地，所以占地比较少，这种通风系统要比在井田内打边界风井压煤少的多，节省了相应的成本。③中央并列式通风系统由于进出风井之间的漏风较大，风路较长，在实际应用过程中可能产生较大的阻力。④这种通风系统由于距离工业场地比较近，所以会产生较大的噪音，对周围的声音环境有一定的影响。

2.2 中央分列式通风系统

这种矿井通风方式与中央并列式的通风系统有所不同，这种通风系统的进风井与出风井是分列的，其大致位于煤矿井田走向的中央位置，而且沿井田倾斜方向有一定的距离，两个风井场地分列的通风系统。这种通风系统主要适用于煤层的倾角比较小，且矿井走不是很长的矿井。其优点和不足主要有以下几个方面。

①由于中央分列式的通风系统的进风井与出风井分别建立，且沿井田倾斜方向有一定的距离，这种设计和安排在安全性上要比中央并列式的好，增加了安全的系数。②中央分列式通风系统的矿井里通风阻力较小，而且内部漏风少，这在很大程度上有利于对瓦斯，一旦发生了自然发火的情况，也比较有利于及时有效的管理。③由于中央分列式通风系统两个通风井是分别建立的，所以其产生了噪音也就相对较少，工业场地噪音影响也就比较低。④中央分列式通风系统的不足之处就是在矿井建设过程中要多一个风井场地，这就可能造成压煤较多的现象。

2.3 分区式通风系统

分区式通风系统主要指进风井大致位于井田走向的中央，在采区开掘回风井，并分别安设通风机分区抽出，各分区有独立的进回风系统。

这种通风系统主要适用于煤层距离地表不深，或因地表高低起伏间距离较大，开凿浅部的总回风道难度较高的矿井情况。一般情况下，在开采第一水平的煤层时，可以采用这种分区回风方式的通风系统。

在矿井走向比较长，多煤层开采，高温矿井的情况之下，亦有采用此方式的必要。此外，对有瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出的矿井应采用分区通风系统，除适用于上述条件外，还适用于高瓦斯矿井和具备一定条件的大型矿井。

2.4 混合式通风系统

所谓混合式通风系统，是指进风井与出风井由三个以上井筒按中央式与对角式的方式组成一个整体的系统混合组成，既有中央式的特点，也有对角式的特征的通风系统。

混合式的通风系统之中，又可以分为中央分列与对角混合式，中央并列与对角混合以及中央并列与中央分列混合等具体的通风系统。从本质上而言，混合式通风系统是前几种通风系统的糅合和发展，混合式通风系统主要适用于矿井走向距离很长以及老矿井的改扩建和深部开采，多煤层多井筒的矿井以及大型矿井井田面积大，产量大或采用分区开拓的矿井。

总而言之，通过上文论述，我们可以知道，一个矿井的通风系统选择要结合矿井实际情况，根据该矿井的地质报告，并参照相邻矿井实际资料和通风系统选择的经验教训，考虑本矿井的瓦斯状况，煤尘无爆炸危险及煤层自燃发火倾向。同时结合矿井开拓布置和首采区位置等，对通风系统进行科学合理的选择。

参考文献：

[1] 王海宁，吴超.矿井通风网络优化软件及其应用[J].金属矿山，2004，（7）.

[2] 刘永辉.矿井通风系统的可靠性[J].煤炭技术，2009，（4）.

[3] 林晓飞.矿井通风系统优化调节研究[J].安全与环境学报，2006，（S1）.

矿井通风系统汇报材料 篇4

今年以来，在两级公司正确领导下，我矿通风系统认真落实2011年两级公司及矿安全工作会议精神，以示范矿井达标建设为工作标准，保持工作“严、细、实”的态度，认真履行通防系统各级人员岗位职责，全面提升“一通三防”基础管理及现场管理水平，现将主要工作汇报如下：

一、矿井通风基本情况：

木瓜矿通风方式采用中央边界式。主斜井、副斜井、木瓜立井为进风井，张家珥回风立井为回风井。通风方法为机械抽出式。矿井配备两台同等能力、同等型号BDK65-8-NO26轴流式对旋主通风机，电机额定功率2×400KW，现主通风机风叶角度为-6о/-6о，排风量为6550m3/min，负压1650pa，矿井通风等积孔3.28m2。矿井总进风量6290m3/min：其中主斜井进风量2915m3/min，付斜井进风量2395m3/min，木瓜进风井980m3/min，矿井总回风量6560m3/min。矿井有效风量6013m3/min，有效风量率90.42%，矿井需要风量5467m3/min，最大通风流程6900m。

木瓜矿属低瓦斯矿井，2010年鉴定矿井瓦斯绝对涌出量为

1.30m3/min,瓦斯相对涌出量为0.38m3/t。2008年鉴定现开采的10#煤层属易自燃煤层，有煤尘爆炸性，煤尘爆炸指数24.6%。附：瓦斯、煤尘爆炸性、煤的自燃性检测报告

矿井共有二个采区：一采区生产布局为一个综采面(10-105工作面)、一个回撤面（10-108回撤面）、一个准备面（10-106准备面）

两个掘进工作面（10-1031、10-1032）、四个峒室（中央变电所、一采区变电所、井下火药库、一采区水仓），其它用风巷道五个（主斜井行人联巷、主斜井清理平巷、10-1052联巷、9-107运输联巷、原木瓜回风巷）。二采区生产布局为三个峒室（张家耳水泵房、张家耳变电所、二采区变电所），其它用风巷道三个（二采区轨道巷末端、二采区非常仓库、二采区皮带巷末端）。矿井通风分区共计20个。

二、安全管理示范矿井达标情况

1、通风系统方面

矿井通风系统设计合理，风量充足，风流稳定，可靠，主风机安装使用符合要求，通风设施齐全完好，符合《规程》各项要求。今年8月份我矿请太原理工大学资深专家对矿井进行了通风阻力测定工作。局部通风管理到位，局扇安装、使用符合规定，实现风机双向切换功能，要求每天4点班各队组对局扇进行切换试验，并汇报通风调度及矿调度室，进行记录。存在问题：10-1031与10-1032两个掘进面共用一段回风巷，预计今年11月底两个巷道贯通，此问题解决。

2、瓦斯管理方面

1）我矿安装使用KJ-70N安全监测监控系统，瓦斯管理监控有效，我矿以木矿通字[2011]13号文件下发了《木瓜煤矿监控系统管理考核办法》及《通风安全监控系统联网运行管理制度》，监控设施安装使用，符合《“一通三防”十七项管理规定》，传感器调校严格按照要求执行。截至目前，我矿监控系统无瓦斯超限现象，上传中断共计4次，其中一季度3次，二季度1次，主要原因是系统主机软件运行问题以及大武网络公司问题均已按要求分析上报；异常报警9次，其中一季度9次，二季度0次，主要原因瓦斯异常报警4次，均为人为操

作因素造成；CO异常报警5次，主要原因为爆破、胶轮车尾气及变频器干扰造成。上传中断比去年同期30次有大幅下降，下一步我们的目标是彻底杜绝上传中断及异常报警事故，向瓦斯治理工作的四个零指标看齐。

2）井下瓦斯巡回检查线路分三条线路，符合《规程》要求，通风队瓦检员配备15人，符合要求，通风系统成立小分队，不定期对井下瓦检员上岗情况进行抽查，督促瓦检员严格落实岗位责任。

3、防尘、防灭火方面

1）地面设有一水源井，安装250QJ100-400型深井潜水泵一台，水泵额定流量100立方米/小时，扬程400米，管径φ159,在高山6KV开闭所门口施工有一个永久性水池，水池分为两部分，一为沉淀池，一为使用池，容量均为200 立方米。合计为400立方米。

2）根据《“一通三防”十七项管理规定》，本我矿对井下防尘洒水管路进行改造升级，主、副斜井、井底车场内管路均为6寸管路，采区巷道及各工作面洒水管路均为4寸管路，符合标准，管路出水阀门及闸阀安装均按照《“一通三防”十七项管理规定》标准安装。

3）我矿安装使用防灭火束管监控系统，配备值机人员3名，采用人机检测相结合的管理办法，坚持每5天一次对各采掘工作面回风流、上隅角、密闭等地点的预测预报工作，严密监视采空区各种参数的变化情况，定期对采空区及回采工作面上隅角的有害气体进行采样、分析，进行煤层自然发火预测预报，确保了监测数据的准确性，对co等有害气体的检测工作有序进行。井下消防设施均按照《规程》规定配备了沙箱（0.25m3）、灭火器2具、消防桶一个，消防斧一把，消防钩一个，消防铲一把，符合《规程》要求。

4、管理制度方面

今年以来，通风科不断制定完善了《“一通三防”制度汇编》、《井下爆破特殊管理规定及实施办法》、《木瓜煤矿民爆物品管理制度及岗位职责》、《木瓜煤矿防治井下火灾管理规定》、《防灭火监测管理制度》、《通风安全监测系统联网运行管理制度》、《木瓜煤矿矿井安全监控系统管理考核办法》、《局部通风管理制度》、《“一通三防”系统检查评分奖罚办法》、《井下胶轮车运行管理制度》等各项管理制度，并严格落实，严格把关。

5、“六大系统”方面

今年以来，通风科根据《霍州煤电集团关于煤矿井下安全避险六大系统验收工作的通知》及安监总煤装【2011】15号相关规定，对监测监控系统和供水施救系统不断进行检查完善，于7月底完成改造建设，现两个系统符合集团公司要求。

6、三年规划方面

根据霍煤电安字【2009】662号文，我矿通风系统严格按照要求深入开展安全质量标准化建设，着手源头、夯实基础，坚持事故“零”理念，抓好“一通三防”工作，根据生产实际，不断完善各项制度，深入现场，以“职能部门职能抓，关键人物关键抓”为管理理念，明确责任，落实人头，突出重点，狠抓关键环节，以标准为引线，以落实为基础，强化过程控制，促进安全质量标准化整体上台阶，上水平，向安全示范矿井达标建设看齐。

通风科

新河矿井防水系统分析与选择 篇5

河南煤化集团焦煤公司白云煤业有限公司新河矿井位于焦作市东部、修武县城北部。矿井设计生产能力60万t/a, 服务年限37.3 a, 采用立井单水平上下山开拓;主、副井口位于井田L2地震勘探线西80 m处, 井下介于南部边界F4-1断层和F216断层之间, 距F4-1断层带220 m, 距F216断层带180 m。井口位置地面自然标高+85.42 m, 井口标高+86.5 m, 井底车场水平标高为-504 m, 井筒深590.5 m, 矿井采用中央并列式通风系统, 由主、副井进风, 中央风井回风;井下布置1个采区, 矿井以1个综采工作面、1个瓦斯抽放备用工作面及6个掘进工作面保证矿井设计生产能力。

2水文地质概况

新河矿井二1煤层底板有3层含水层:L7-8灰岩含水层、L2灰岩和O2灰岩岩溶裂隙承压水含水层。L2灰岩水和奥陶系灰岩含水层距二1煤层较远, 正常情况下对矿井开采影响不大, 二1煤层底板充水主要来自L7-8灰岩含水层。根据浅部演马庄矿和九里山矿突水情况, L7-8灰岩由于灰岩水压大, 隔水层较薄, 为主要突水含水层。新河矿井L7-8灰岩上距二1煤层底板仅20 m, 井田内小断层又比较发育, 故分析认为, L7-8灰岩水将是该井田底板充水的主要水源。

矿井-500 m水平以上正常涌水量1 755 m3/h左右, 最大涌水量2 250 m3/h。井田内二1煤层水文地质勘查类型为第三类第二亚类第三型, 属于底板进水为主的水文地质条件复杂的岩溶充水矿床。

根据《煤矿安全规程》第二百七十三条规定, 水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井, 应当在井底车场周围设置防水闸门或在正常排水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵。因此, 针对新河矿井复杂的水文地质条件准确选取防水系统, 对保障煤矿的安全生产特别重要。

3防水系统方案分析

3.1防水闸门

防水闸门是为预防矿井突然涌水造成淹井而安设的闸门。通常由混凝土墙垛、门框和能开启的门扇组成, 门扇的形状有圆形和矩形2种, 主要砌筑在通往水害威胁地区巷道的总会合处、矿井井底车场和主排水泵房外。它是开采复杂型矿井中常用的防治水安全设施, 凡是受水患威胁严重的矿井, 在井下巷道设计布置中, 应该在适当地点预留防水闸门硐室位置, 使矿井形成分翼、分水平或分采区隔离开采。防水闸门在防治水管理中的主要作用为堵水, 有较高的安全保障性[1]。

3.1.1优点

(1) 防水闸门日常维护方便, 抢险投入费用较少, 安全保障性高, 且操作简单、灵活。

(2) 对突水区域以堵水为主, 形成静水环境, “堵水”在一定程度上阻止了出水量继续增大, 有利于对出水点的快速治理。

(3) 一般不会对区域水位造成大的影响, 不会破坏地下水文动态环境。

(4) 可将井下突水区域和其他区域隔绝开, 避免出水影响其他区域安全。

3.1.2缺点

(1) 井下防水闸门硐室建成后, 会对巷道通风、轨道运输、胶带巷运输造成一定影响。

(2) 防水闸门硐室建造条件比较苛刻, 防水闸门质量要求较高。要求硐室建在稳定、致密、坚硬、完整的岩层巷道中, 且必须是直巷道段, 防水闸门墙体需要进行注浆处理, 以保证防水闸门及闸门硐室关闭后不能漏水等。

(3) 防水闸门关闭后, 即对井下采区实行了隔离, 隔离地区设备及人员不能再出入, 在人员没有安全撤出隔离采区之前, 不能关闭。

(4) 在开拓水平较深或矿井地压较大的矿井不宜采用, 由于压力较大, 防水闸门硐室容易变形, 导致防水闸门无法正常使用。

(5) 防水闸门关闭后, 被淹没区域内设备和巷道受影响较大, 巷道恢复时间较长, 恢复生产周期长。

(6) 建防水闸门硐室工程量较大, 且建设工期较长。

(7) 井下巷道较多时, 需要每条巷道都安设防水闸门硐室, 且要求尽量安设在同一位置;若井下一旦突水, 由于防水闸门较多, 如果不能及时关闭, 依然可能造成矿井突水。

3.2潜水电泵系统

潜水电泵系统是水文地质类型为复杂型或极复杂型的矿井由于具有突水危险性, 在中央排水系统、水仓或井底附近建造的为应对矿井突水的抗灾强排系统。潜水电泵属于机电一体化设备, 结构紧凑, 工作时只需将潜水泵放入水中即可启动工作, 安装简单, 移动方便。潜水电泵系统一般选用大流量、高扬程潜水泵, 配合大流量管路直接排至地面, 潜水电泵控制系统需要安装在地面, 井下泵房无人值守, 在矿井突水时通过强排的方式来控制突水水量, 或延缓淹井时间, 是抢险救灾或恢复生产的重要手段[2]。它在防治水管理中的主要特点在于“排水”。

3.2.1优点

(1) 潜水电泵具有排水能力大、抗灾抢险能力强的优势, 能对一定流量范围的突水区域进行有效控制, 且能及时治理突水点和抢救人员、设备。

(2) 潜水电泵所在矿井突水时, 能延缓淹井时间, 最大限度保证人员安全出井。

(3) 潜水电泵系统采用卧式布置时, 可以直接放置于井底水仓, 安装非常方便, 且不需要增加巷道及硐室工程量。

(4) 潜水电泵系统安装不影响矿井建设工期。

3.2.2缺点

(1) 潜水电泵对运行环境条件要求苛刻, 电动机不能置入泥沙中, 工作环境温度为0～40 ℃, 介质中固体最大粒径不大于泵流道过流面最小尺寸的50%。

(2) 潜水电泵系统只适用于一定突水范围, 一旦突水量超过这个范围, 将使排水泵效率降低或损坏很快, 潜水电泵系统不能起到应有的作用。

(3) 矿井突水量较大时, 潜水电泵系统只能延缓淹井时间, 争取更多的时间用于人员升井, 但最终可能仍会淹井。

(4) 利用潜水电泵抢险时, 电费支出及设备损耗等方面需投入费用较大。

(5) 由于出水的突发性和偶然性, 潜水电泵一旦日常维护不到位或环节系统出现问题, 在突然出水的情况下, 如果其不能正常启动或使用, 会导致潜水电泵系统不能发挥作用。

(6) 潜水电泵采用立式布置式时, 需要考虑立井硐室, 工程量较大。

4防水系统选择影响因素

4.1大巷围岩的稳定性

(1) 根据《煤矿安全规程》第二百七十三条要求“防水闸门和闸门硐室不得漏水”, 防水闸门位置必须选择在比较稳定、坚硬、致密的岩层中, 不得建在有裂隙、岩溶发育及岩性不好的岩层中。从图1可以看出, 新河矿井-504 m水平大巷距离西二采区较近 (水仓入口距离F216断层只有84 m左右) , 水平大巷同时需要穿过F216和F216-1断层。受断层构造的影响, -504 m水平大巷处于断层构造带内, 围岩属不稳定岩层, 在此处建设防水闸门、保证防水闸门不漏水的难度较大。

(2) 该矿井二1煤层底板L7-8灰岩含水层水位标高+87.91 m, 车场水平标高为-504 m, 水压为6 MPa左右。这就要求防水闸门设计压力不能低于6 MPa, 同时防水闸门硐室周围的岩柱能够抵抗6 MPa的水压。从图1可以看出, 要想留设有能抵抗6 MPa水压的岩柱, 3条大巷上防水闸门位置就会不在同一相对位置上。由于该区域裂隙较发育, 如果3个水闸门硐室不在同一相对位置上, 矿井突水时, 由于防水闸门硐室周围裂隙发育, 井下高压水可能通过裂隙进入井底内, 矿井存在突水淹井的危险。

(3) 从目前巷道施工情况看, 井下巷道压力较大, 井下巷道变形比较严重, 可能会使防水闸门变形, 无法正常使用。

4.2矿井生产系统布置

(1) -504 m水平胶带运输大巷安设有胶带输送机, 矿井突水需要关闭防水闸门, 由于防水闸门与井底有一定距离, 人工关闭防水闸门存在一定的难度。且实际操作时难以快速拆卸机架和割断钢绳芯胶带以关闭防水闸门。

(2) 新河矿井-504 m轨道运输大巷和胶带运输大巷为进风巷道, 防水闸门关闭方向与巷道中风流方向相反, 由于受风流的负压作用, 人工关闭防水闸门比较困难。

(3) 新河矿井3条水平大巷已经施工至西二采区第一中部车场位置, 防水闸门不能再进行试压试验。

4.3建设工期、条件及费用

新河矿井井下布置3条水平大巷, 若选择安设防水闸门硐室, 对矿井建设工期影响较大, 估算影响工期为6～8个月。而选择安设潜水电泵系统时, 对矿井建设工期没有影响。

防水闸门方案日常维护方便, 安全保障性高, 但投资较高, 建设条件苛刻, 影响矿井建设工期。选择安设潜水电泵系统时, 建设条件简单, 且投资较省, 不影响建设工期。防水闸门需建在稳定、致密、坚硬、完整的岩层巷道中, 且必须是直巷道段, 防水闸门墙体需要进行注浆处理, 以保证防水闸门及闸门硐室关闭后不能漏水等。相应地, 潜水电泵可与水仓串联布置, 建设条件简单, 但运行环境要求苛刻。需要说明的是, 新河矿井采用卧泵, 直接布置在水仓中。

防水闸门硐室工程量为2 700 m3, 防水闸门的矿建资金约需要2 160万元, 设备费用需要600万元, 共计2 760 万元;潜水电泵矿建资金为360万元, 设备需要1 310万元, 共计1 670 万元。

5防水系统方案确定

根据以上分析, 考虑到该矿井井下水平大巷围岩裂隙较发育, 井下巷道受地压影响变形较大, 且目前井下巷道已施工至西二采区第一中部车场位置, 已不能再进行试压试验, 井底车场和主排水泵房之外不适合安设防水闸门。故最终确定在井底车场主排水泵房水仓里安装具有独立供电系统且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵系统。

新河矿井已订4台BQ550-688/18-1600/W-S型矿用隔爆型多级双吸立卧两用潜水电泵, 配套10 kV、1 600 kW、1 470 r/min充水式隔爆型电动机。排水能力为2 316 m3/h, 大于矿井最大涌水量2 250 m3/h。

参考文献

[1]王国强.带压矿井应急排水系统和防水闸门的应用[J].山西焦煤科技, 2008 (8) :9-11.

矿井通风系统的优化与分析 篇6

矿井通风系统的主要作用就是利用通风设备向矿井下的各个需用风地点提供足够的空气, 稀释空气中的有害矿尘, 保证井下生产的环境安全, 如若发生事故, 合理的通风设备可以有效地控制风流大小与方向, 防止危害的扩大。矿井的通风系统作为生产安全的基础保障, 近年来矿井的装备水平也得到了迅速提高, 其内部系统更是有了很大的优化。但是, 由于目前依旧有大量的已经开采了多年的老矿井, 其系统极其复杂, 矿井在日常的生产中由于抗灾能力不足, 甚至会由于事故的扰动从而形成严重的风流紊乱。再者, 通风系统并非一个简单的系统, 因此其稳定性对于矿井的安全生产有着很大的影响, 因此技术人员在通风系统设计前需要实地了解矿井的情况, 根据预先的判断和分析合理分布通风系统, 提高矿井内部系统的合理性, 以便能够保证通风系统有足够的抗震能力。

1 矿井通风系统特点

矿井通风系统作为一个复杂的系统, 具有以下几个特点:

1) 系统的动态性。矿井的通风系统并非是一成不变的, 因为它会随矿井生产的进行不断改变位置。随着矿井采掘的工作不断进行, 通风系统的网络结构以及参数都会随机变化。

2) 系统的复杂性。矿井内的通风系统主要是由多个网络分支组成的。例如大型矿井, 其网络分支多达600条以上, 网络节点则是500个以上。通风设备多达上百个, 这样一个复杂、变化、非稳定的通风动态系统直接确定了通风系统的不稳定性。

2 矿井通风系统分析以及问题现状

矿井通风系统分析对象主要是实测与计算的数据, 通过数据统计找出隐含的系统问题, 为通风系统的优化提供相应的依据。在设计通风矿井系统的时候, 因为在矿井内部的各个通风点所需风量不一, 常导致通风系统内部的通风阻力不一, 但在矿井中的其中一条路的总阻力是最大的即最大总阻力的路线, 总阻力作为通风设计的重要参数之一, 矿井所选用的通风机风压必须能够克服最大总阻力, 这样才能够保证系统作业时所需要的风量得到满足。充分了解通风系统的关键路线位置, 合理地使用通风机, 能够很好地优化风量, 降低矿井内通风的阻力, 改善井内作业风况。但需注意, 通风矿井内的关键路线并非一成不变, 它会随着矿井的生产布局、需风量等变化而动, 因此设计员在设计通风系统时应根据矿井的实际情况进行路线分布[1]。而就目前而言, 矿井通风问题已日益突出, 甚至成为了影响矿井安全生产的关键。因为矿井通风系统的动态性直接决定了其在开采过程中是不断变化的。因此, 许多新矿井在初期由于生产量并未达到设计水平, 因此其通风的阻力也比较小, 而如果通风系统一味地按照设计参数投入运行, 会由于阻力小风量大的原因导致资源的浪费。当投产之后, 矿井通风系统会不断发生变化, 如果通风阻力实际值小于设计参数值时, 风量则会偏小导致通风困难;相反则会导致能源浪费。矿井通风系统的分析优化亟需提高。

3 矿井通风系统的优化

3.1 矿井通风系统的优化原则

在分析通风系统后对矿井通风系统的改造与优化又是一项极为复杂的工作。技术人员不仅要充分考虑矿井的生产状况、井内的通风和网路情况, 还要考虑到在未来的生产期内预计会发生的情况。正是因为设计通风系统时所需考虑的因素过多, 为了能够拟出正确的优化方案, 工作人员在设计系统方案时必须要遵循以下几项基本原则[2]:

1) 最大限度地利用井内的井巷以及各种通风设备。

2) 根据矿井的生产实际情况以及各系统的通风能力合理地安排采掘。

3) 尽量按照起初的设计方案, 减少基本项目的开拓。

4) 对于阻力较大的地点应尽量采取降阻措施以便减少通风阻力, 使得通风系统能够合理化。

5) 保持通风系统的稳定性, 尽量减少漏风的情况, 提高有效风量率。

3.2 矿井通风系统的优化措施

矿井通风系统的优化主要是通过各种有效参数的组合进行方案设计, 该参数的研究内容主要有通风方法、通风方式、调节方法、通风网络。

3.3 优化矿井通风系统阻力

降低矿井通风的阻力对于优化通风系统有着极为重要的意义。因此可以通过四个主要措施降低通风阻力, 保证矿井的安全生产:

1) 利用并联的风路阻力小于串联风路阻力的原理, 通过实际测定通风阻力或是利用网络模拟的方法, 找出矿井通风系统的高阻力地段, 新掘井巷以便并联通风, 从而降低通风阻力。

2) 缩短通风的线路长度。在矿井中往往由于通风线路过长, 导致瓦斯不断涌出, 阻力与需风量同时增加导致通风系统无法满足生产需求。技术人员可通过在边远的采区开掘新的井巷, 从而缩短通风的线路, 保证供风量。

3) 合理调配优化通风设备。当通风系统与生产能力不协调时, 技术人员应首先对生产布局进行调整, 在通风网络适当改变的基础上合理调配通风设备, 尽量发挥通风设备以及巷道的作用。

4) 减小局部通风阻力。由于矿井中的通风阻力往往集中在两三个高阻力的地段, 在找出高阻力后可以适当地扩大巷道断面的面积;尽量使井巷的壁面能够光滑平整, 从而减小摩擦的阻力。

3.4 优化矿井通风网络

矿井通风系统网络主要由矿井内的风流流经的各个工作面所构成。通常, 风道的交点被称为节点, 节点之间的风道被称为分支, 两条或以上的分支形成回路。通风系统网络正是由这些节点、分支、回路所组成。而通风网络的优化也正是从这些方面入手。矿井通风网络实际上是通风系统的数学表示, 因为其是矿井的风流路线与相关的参数的合理组合。而风流在风路当中流动时又遵循了风压的平衡定律以及阻力定律, 其中任意一条风流的分支的风量很可能会通过多条分支的调节设施发生变化, 因此满足通风需求的调解方案也是多种多样的。例如风的阻力大小可以按照分支的阻力定律进行计算, 当分支阻力位于分母的时候, 风阻取无穷大值。

3.5 其他通风系统优化措施

1) 矿井的通风须采取分区, 不能将设备集中在一个矿区内。

2) 通风系统应尽量简化, 及时将不用的巷道进行封闭。

3) 主要的通风设备均应装上反风的装置, 使得扇风机能够在一定的时间内改变风流的方向。

4 结语

矿井通风系统作为一个复杂的动态系统, 其对矿井的生产安全影响甚大。通风系统即服务于生产系统同时又制约着它, 因此, 矿井通风系统的好坏会直接影响矿井的经济效益与生产安全。在实际的生产过程当中, 许多矿井事故的发生往往是由于矿井通风系统不够完善引起的, 因为不合理的通风系统直接影响了矿井的抗灾能力, 从而导致人力物力的损失以及经济效益的损失。为了有效地确保矿井的经济效益以及生产安全, 提高矿井的抗灾能力, 工作人员应随时对通风系统进行检查分析, 及时发现并解决问题, 优化系统使得矿井的通风系统时刻保持最佳的工作状态。

摘要：矿井的通风系统作为矿井安全生产的重要组成部分, 其主要作用就是为各个矿井提供足够的风量以便能够冲淡有害矿尘, 保持矿井内气候的最佳状态。矿井通风系统的好坏会直接影响到矿井整体生产系统的经济效益与生产安全。文章主要对矿井通风系统的结构、安全、功能等方面进行分析研究, 以便及时发现并解决通风系统所存在的问题。

关键词：矿井通风系统,系统分析,优化

参考文献

矿井物流系统 篇7

关键词：井下供电,越级跳闸,电力监控

0引言

目前, 我国井工型煤矿供电大多采用阶梯状多级供电模式, 由于相邻变电所之间供电线路较短、延伸级数较多, 不同级别变电所之间的最大三相短路电流变化不大。采用传统的三段式电流保护方式, 无法同时兼顾保护功能的选择性及灵敏性要求。通过供电系统防越级跳闸系统的研究与应用, 在煤矿供电系统发生短路故障时能够可靠地确定故障线路并及时切除故障, 保证非故障区域的正常供电, 避免因电压波动造成的大面积停电事故;在设备异常无法切除故障时, 后备保护能够及时切除故障、避免事故的进一步扩大, 能判断出越级跳闸的原因并提供合理的送电预案, 保证非故障区域快速恢复供电, 为煤矿的安全生产提供可靠的动力保障。

1研究背景

高庄煤业有限公司是一家年产量320万t的大型矿井, 35 k V高压电源引自付村变电所, 经12 500 k VA变压器降压至6 k VA后分6路供往井下, 其中-215中央变电所4路进线电缆, -370 m变电所2路进线电缆, 井下采区变电所6个, 分布西一、西三、西七、西十一4个采区, 供电级数较多、系统运行情况较为复杂, 越级跳闸现象时有发生, 给矿井安全生产带来了重大隐患。

高庄煤业公司采用矿井供电防越级跳闸系统, 彻底解决了井下供电越级跳闸现象, 全面提高了矿井供电自动化水平, 保证了矿井供电安全。

2本矿井供电系统短路故障造成的越级跳闸方案设计

2.1实现基础“工业以太环网+GD-BUS本安型电力监控现场总线”

本方案是通过网络通讯方式确定继电保护范围的方法, 在保证馈电线路末端故障动作选择性的同时, 保证线路首端故障切除的快速性。实现原理:

工业以太环网目前在煤炭行业已经逐渐普及, 做为煤矿信息自动化的网络平台。工业以太环网可以为自动化系统提供足够的带宽, 并提供VLAN、Qos优先级、IGMP等功能配置, 确保监控系统数字量信息传输的实时性。

GD-BUS本安型电力监控现场总线是高庄煤业公司自主开发的专门用于电力监控系统的工业现场总线, 具有自主知识产权。GD-BUS总线有以下特点:较高的可靠性和抗干扰性, 实时性高, 监控数据和事件实时传送, 能够可靠传输和处理各种瞬时电力数据, 满足电力事故的快速处理要求, 支持网络实时监控继电保护和网络系统控制、网络神经算法控制等先进的网络智能控制技术。

2.2网络继电保护技术

基于工业以太网、GD-BUS现场总线和“零延时”传输技术, 构成了网络继电保护的基础, 使短路引起的越级跳闸问题的解决成为可能。这将输电线路各端的保护装置互联成网, 实现信息共享, 协同保护。通过网络, 可将输电线各端的故障信息传送到网络中相关的节点进行比较, 判断出故障点位置, 再由保护装置根据故障点的位置和作用决定其保护方式, 实施多级保护, 从而切除离故障点最近的线路。同时, 一个保护装置本身发生故障时上级能自动代替保护。由于这种保护能自动与相邻线路的保护在动作参数上进行配合, 因而可以实现全线速动。网络中的保护装置根据各自收到的保护故障信息及地址编号, 自动调整各级保护的动作参数, 从而准确、快速、有选择性地切除故障线路, 保证非故障线路安全可靠运行, 并且可根据网络的通讯状况自动选择合适的继电保护方式。智能继电保护示意图如图1所示。

2.3解决电压波动引起的越级跳闸——采用失压延时保护技术

(1) 拆除开关失压脱扣器分闸机构。

(2) 采用带有失压延时保护的保护装置代替失压保护控制, 失压时发出失压分闸指令。

(3) 保护装置中同时配置专用分闸后备电源, 保证在失压后能够提供可靠分闸的电源动力, 并在失压6 s后释放, 使开关失电后开关内没有非本安电源, 保证开关的防爆性能。

(4) 失压时, 保护装置按照设定的延时发出分闸指令, 分闸机构依靠分闸后备电源提供的电量动作分闸, 避免失压脱扣器的误动作和失压后无电源分闸[2,3]。

(5) 可在失压脱扣器电压保持电路上串接延时保持电源, 进一步作为失压分闸的后备保护。

2.4解决由于机械机构引起的开关拒动造成的越级跳闸——内置后备电源技术

防越级跳闸系统应考虑多级开关同时发生拒动时的情况, 针对不同的情况采用相应的后备方案, 将事故缩小到最小范围。在智能监控保护装置中配置专用分闸后备电源, 不仅能在短路失压时保证开关失压后及时分闸, 同时, 在主电路故障开关保护跳闸时, 能为开关提供可靠的分闸电源, 保证开关充足的分闸动力, 防止电源故障拒动, 造成越级跳闸。

2.5故障自动闭锁

系统采用的智能保护器具有硬件和软件故障自检和闭锁功能, 发现自身故障时自动闭锁, 防止误动跳闸, 防止保护器和互感器失效, 保证检测电路的可靠性。

3系统组成

系统组成如图2所示。高防开关内部综合保护装置:用于采集开关内部运行参数及各项保护。 井下变电所电力监控分站:用于对井下变电所的所有开关的保护装置的数据采集。井下变电所交换机:信号转换后上传到总站。不间断电源箱:保证分站及交换机供电。隔爆型网络摄像仪:用于对井下变电所的视频实时监控。地面电力监控系统主站:用于对整个井下变电所的供电运行进行实时的在线监控。

4方案特点

全线均具有速断保护装置, 适应煤矿多级供电系统要求, 不存在速断保护失效问题;全线多级动态保护, 后备保护、远后备保护时间动态调整, 不存在越靠近电源侧后备保护时间越长的问题; 对监控网络传输状况实时监测, 避免设备或者线路隐患导致的防越级跳闸功能失效;真正闭锁非直接故障, 速断保护投入后备保护, 而非闭锁跳闸出口。避免虽然不跳闸但多台开关报速断保护事件的情况, 防止给用户分析造成困惑;基于供电系统监控网络, 不需要额外增加设备, 减少投资, 减少出现故障的环节。

5防越级跳闸功能试验

5.1试验目的

验证在没有越级跳闸保护判断的前提下, 当短路电流大于1条回路上的所有开关速断定值时, 所有开关均出现速断跳闸的情况;验证在投入越级跳闸保护判断的前提下, 当短路电流大于1条回路上的所有开关速断定值时, 只有离故障点最近的开关动作, 其余均不动作的情况。

5.2试验方法

调整试验开关的整定值小于电动机的启动电流, 启动电动机模拟短路故障, 以电动机的启动电流模拟故障电流, 验证系统在不同设置情况下解决越级跳闸问题的能力, 其拓扑关系如图3所示。

5.3试验步骤

(1) 设置试验开关速断保护定值小于电机启动的最大电流值, 各开关不投入越级跳闸判断控制字, 启动电动机模拟短路故障, 各试验开关均检测到超过速断保护定值的电流, 由于没有投入防越级跳闸判断, 各开关均跳闸并报速断跳闸为正常, 如正常则进入下一步试验。

(2) 井下试验开关3#水泵防越投入终端, 其他开关投入越级跳闸判断控制字, 其他定值保持不变, 启动电动机。此时虽然各开关均检测到超过定值的电流, 但由于投入了防越级跳闸判断功能, 所以除3#水泵开关速断跳闸外, 其余开关不动作为正常, 如正常则进入下一步试验。

(3) 试验开关3#水泵模拟开关机构拒动时系统跳闸情况, 其他定值设定不变, 启动电动机, 此时3#水泵开关应显示拒动, 上级开关即-600 m进线开关速断跳闸为正常。

5.4试验结果及结论

(1) 各开关均速断跳闸, 表明在没有越级跳闸保护判断的情况下, 当短路电流大于1条回路上的所有开关速断定值时所有开关均出现速断跳闸的情况。

(2) 离故障点最近的开关速断动作, 其余开关不动作, 表明当短路电流大于1条回路上的所有开关速断定值时, 防越系统能够实现只有离故障点最近的开关动作, 保证上级开关不发生越级跳闸。

(3) 故障开关机构拒分, 上级开关速断动作, 其余开关不动作, 表明当离故障点最近的开关因机构原因拒动的情况下, 它的上一级开关后备保护跳闸切断故障, 其余开关均不动作的情况, 即系统工作良好, 可完美解决越级跳闸问题。

6结论

该系统运行稳定、可扩展性强, 实现了矿井供电保护的选择性和快速性, 有效地避免了供电系统越级跳闸事故的发生, 有效提高了矿井供电的自动化水平, 对降低矿井生产成本、提高供电系统保护性能, 增强供电系统的安全性、可靠性具有重要意义。

参考文献

[1]郭志安.东曲矿电力系统防越级实验及应用[J].电子制作, 2012 (9) .

[2]肖立强, 王晔, 闫叶俊.煤矿井下高压电网越级跳闸的原因及防治措施[J].煤矿现代化, 2010 (3) .

矿井局部降温系统的研究与应用 篇8

1地质状况

平煤股份十矿位于平顶山煤田东部,井田位于李口向斜西南翼,矿井通风方法为分区抽出式。三水平工程总量大,全岩下山掘进,机械化施工,爆破作业,掘进断面积在17.24 m2以上。井下工作面标高在-673.660～-916.230 m之间,现正在施工的己组三水平轨道巷、专用回风巷,埋深已超过1 036 m,均采用2×30 kW对流式局部通风机压入式供风。由于诸多因素影响,掘进工作面局部温度在33 ℃以上。

2降温系统设计

2.1矿井热环境参数

通过实测,十矿己组三水平专用回风巷道围岩开掘后,围岩温度50 ℃,底板涌水温度50 ℃,巷道平均温度为33 ℃,在掘进工作区域(距掘进面30 m范围内)平均温度为34 ℃。空气相对湿度75%,掘进工作面供风量Q=440 m3/min。

2.2降温系统制冷方式的选择

根据十矿三水平己组专用回风巷及三水平己组轨道掘进工作面总放热量的计算,在考虑供水、通风风量、安装地点和方式、送风距离、掘进方式、产生进度和掘进巷道整体设计等因素的基础上,采用冷却风筒内风流方式(图1),实现对掘进工作面的降温。

2.3所需制冷量计算

施工区域采用FBDNo6.0/2×45 kW型局部通风机,空气温度为34 ℃,需降到28 ℃以下。空气的比热容c=1.01 kJ/(kg·℃),空气密度ρ=1.293 kg/m3,在气体压力和风量保持不变的情况下,风筒内空气温度每降低1 ℃所需制冷量P=9.55 kW。由于电机在对制冷机做功转化为对风筒内空气进行吸热的过程中存在功率损耗,且降温设备不可能安装在掘进工作面,只能在风筒中进行降温,所有功率损耗按65%计算,温度需降低8 ℃,则电机功率应为p1=117.54 kW。所以,降温设备的电机功率在117.54 kW以上,方能满足降温要求。

2.4制冷设备

矿用制冷设备由制冷机组和蒸发器组成,这两部分由软管连接,并输送制冷剂(图2)。

压缩机将在蒸发器中蒸发的制冷剂抽回压缩机,并将其压缩为高压高温气体,排放进冷凝器冷凝为高压液体,经过热力膨胀阀节流降压,送至蒸发器再次蒸发。如此循环,制冷剂在蒸发过程中冷却由局部通风机吹进蒸发器的风流,通过风筒送至工作面。在风机的作用下,空气穿过矿用制冷设备的蒸发器。在蒸发器中,空气被冷却,并被部分除湿。蒸发器内置的脱水器可以有效地收集其内部的水分,然后将其排出蒸发器。在该设备中,压缩机将热量从蒸发器带往冷凝器,之后又将热量传递到冷却水,从而达到冷凝空气的目的[2,3]。

3降温结果监测

该降温系统应用于十矿的三水平己组专用回风巷和轨道下山施工中。设定以下监测点对系统降温效果进行分析:①风机吸入点;②回风口(不受其他巷道出风温度影响的回风处);③制冷机进、出风温度;④制冷机与掘进面的中间地段;⑤风筒出风口;⑥工作面主要工作区。三水平己组专用回风巷和轨道数据监测结果见表1。

通过监测数据可以看出,风机吸入空气温度为28 ℃,经风机吸入压缩后,温度在31.5 ℃左右,风筒出风温度为32.5 ℃,巷道平均温度为33 ℃,在掘进工作区域(工作面30 m范围内)温度为34 ℃。制冷机开启后,在相同的进风温度下,风筒出风口温度下降了9.5 ℃,掘进面主要工作区域温度下降到了26.5 ℃,巷道后段温度也明显下降。在冷却风筒进风流空气的同时,也降低了巷道内的空气湿度,空气相对湿度由原来的75%(实测平均值)降到了40%(实测平均值)。

4经济效益分析

降温系统安装前,为保证安全,需要施工人员75人,受高温影响每月生产进尺仅30 m。安装后,掘进工作面施工人员60人,月进尺保持60 m左右。每月多进尺30 m,每月人员工资4 500元/人,断面积17.24 m2的巷道按3 800元/m计算:巷道节支136.8万元,安全费用节约81万元,每年合计217.8万元。制冷机设备购进费用(含设备所需的管路等)共计380万元,设备使用寿命20 a,设备折旧费19万元/a。另外,每月制冷机水电费用支出为5万元。在降温系统安装后,每年节支138.8万元。

5结语

平煤股份十矿在三水平己组专用回风巷和轨道下山应用局部降温系统效果良好,该系统可以有效缓解井下热害问题,不仅改善了职工施工环境,还大大提高了巷道的掘进速度,给企业带来了可观的经济效益。

摘要：平煤股份十矿现正在施工的己组三水平部分掘进工作面局部温度在33℃以上。基于井下实测热环境参数,分析热害原因并通过相关理论分析,优化设计了矿井局部制冷系统。应用效果表明,该系统降温效果良好,有效改善了施工环境,经济效益显著。

关键词：热害,制冷量,降温系统

参考文献

[1]孙艳玲,桂祥友.矿井热害及其治理[J].辽宁工程技术大学学报,2003(8):35-37.

[2]王进,赵运超,梁栋.矿井降温空调系统的分类及发展现状[J].中山大学学报论丛,2007(2):109-113.

浅谈矿井采区提升系统升级改造 篇9

关键词：提升机选型,变频控制,效果效益

1 问题提出

翟镇煤矿是年生产能力180万吨的现代化矿井, 主要生产采区是一采区和三采区, 而一采回风轨道担负着一采区和三采区两个采区的物料提升运输, 整个轨道长600米, 巷道最大坡度22°, 原矿井设计开采方式为高档普采方式, 一采回风设计使用的是JBT1600/1224型单绳缠绕式提升绞车, 电机功率为125kw, 此绞车已经使用多年, 而且采用的是角移式制动闸制动, 制动方式落后, 制动力矩小, 制动效果差。随着近几年矿井实现综合机械化采煤和三级配套, 特别是工作面支护方式采用了ZY-3400-14/32型综采液压支架, 绞车的提升能力已不能满足提升液压支架的要求, 并且这种提升机是种仿苏设备, 设备配件购置困难, 个别配件需要单独定制, 价格昂贵, 造成设备维修极不方便。根据整个矿井生产接续安排, 此绞车还需要再运行20余年时间。为满足矿井采区生产的要求, 提高整个提升系统的提升能力, 对一采回风轨道提升系统及配套的电气控制部分进行升级改造。

2 改造方案

1) 解决提升能力不足问题。原绞车最大静张力为40KN, 不能满足提升综采液压支架的要求, 严重制约生产, 故提升能力问题是我们要首要解决的问题, 经计算, 一采回风轨道提升综采液压支架需要的的最大静张力是58KN, 故绞车最大静张力要大于58KN。解决方案是:撤除一采回风轨道车房JBT1600/1224型绞车, 安装JKB2.5×2P型绞车, 增大绞车提升能力, 满足提升综采液压支架的要求。

2) 解决绞车制动问题。原绞车制动方式使用角移式制动器, 制动力矩小, 制动效果差, 不能满足提升大件时的制动力矩需求, 解决方案是:更改绞车的制动方式, 实现盘形闸制动, 提高绞车运行的安全性。故绞车制动方式更换为盘形闸制动器制动, 增大制动力矩, 提高绞车运行的安全性。再次, 尽量结合现场原绞车硐室的空间, 节省矿建工程开拓量, 且满足绞车安装基础需要。此绞车选用国内先进的行星轮减速箱, 此减速箱结构紧凑、传递扭矩大、运行稳定, 设备体积降小, 大大减少了硐室开拓量;制动方式采用盘型闸制动, 配备4组盘式制动器, 制动力矩大, 制动效果好。

3) 电控系统改造问题。电控系统原采用串电阻调速, 控制性能差, 运行不平稳。解决方案是:更改绞车控制方式, 安装变频调速电控系统, 实现变频控制, 实现下放重物时的发电反馈, 降低系统运行能耗。电控系统选用防爆型四象限变频调速, 可实现下放重物时的电量反馈, 大大降低了绞车运行的能耗;选用专用变频电机, 具有散热好, 运行稳定的特点;采用AFE自动换向变频控制新技术, 将网侧三相整流桥改成PWM可控整流桥, 单独设置CPU进行独立控制, 实现了电动—发电自动过渡, 解决了提升机减速和重物下放时向电网自动反馈发电的技术难题;运用EMC模式, 在电磁环境中具有良好地工作能力, 且它本身不产生在此环境中工作的其他装置所不能接受的电磁干扰, 大大提高了整个系统的抗干扰能力。绞车更换完毕后, 满足提升液压支架要求, 提高提升系统的安全可靠性。

综合考虑以上条件, 确定一采回风提升系统改造方案:将一采回风车房原有的绞车撤除, 安装选用型号JKB2.5×2P型绞车, 电机功率250KW, 供电电压等级由660v升级为1140V, 配套6×7-FC-Φ28-1670型提升钢丝绳, 安装与绞车配套的四象限变频控制装置, 对绞车供电电源进行改造, 在一采区安装独立变压器对绞车进行供电。

3 现场安装

电控设备放置在干燥、通风无锈蚀气体的硐室内, 变频器采用单独变压器供电, 各设备之间间距保持在1.5米以上, 变频器的输入、输出电缆采用金属网屏蔽电缆进行连接, 屏蔽层两端接地, 信号电缆和动力电缆敷设间距0.5米, 所有电器设备采用50mm2裸铜线及4×40mm的镀锌扁铁连接。

经过更换改造后, 车房安装JKB2.5×2P型绞车, 行星齿轮减速机, 制动方式为液压盘型闸制动, 配套防爆型四象限变频调速装置、防爆液压站, 提升车辆规格为MC1.1-6型1吨矿车, 空载试验为5个空车, 重载试验为5个装满矸石的载车。整个提升系统可实现手动、半自动、应急、检修四种控制模式。

4 实施效果

4.1 技术性能

绞车运行平稳, 变频调速装置属无级调速, 闭环控制, 调速范围大, 调速精度高, 爬行速度易控制。重物下放操作时易操作, 安全性能好。

4.2 节电性能

变频调速装置在减速和重物下放操作时, 能自动地将电动机的再生能量反馈至供电电网, 实现再生反馈制动, 节电效果明显。采用变频调速装置省电35%, 年节约电费12万元。

4.3 设备维护

原设备为原仿苏制品, 设备配件购置困难, 个别配件需要订做, 价格昂贵, 并且设备故障率高, 频繁影响生产, 绞车更换后, 使用变频调速装置采用无触点控制, 电机的正转、反转用计算机控制, 变频器自动反向, 加上变频器的主要功率元器件和计算机模件产品质量高, 装置达到免维护特性, 节约设备运行维护费用约5.5万元。

4.4 社会效益

绞车更换后, 减少了机电事故影响, 降低了职工的劳动强度, 减少设备维护量, 系统安全可靠性大大提高, 保障了安全生产, 社会效益、安全效益明显。

通过对绞车进行更换改造, 增大了采区的提升能力, 满足了生产需要, 并且新绞车实现了变频调速和盘式制动, 使绞车运行更加平稳, 可靠。

参考文献

[1]陶林裕.矿井提升机磐石制动器改造及监控系统研究[D].吉林大学, 2011.

矿井MIMO智能天线系统的设计 篇10

MIMO (Multiple Input Multiple Output) 技术是多天线技术, 利用MIMO技术来解决井下严重的多径衰落问题, 为全矿井无线数字通信系统的完成提供新的技术支持[1]。但受限的空间环境会造成MIMO系统产生相关性而引起性能损失, 针对这一问题提出利用智能天线 (Smart Antenna, SA) 的阵列增益来弥补MIMO系统所受到的性能损失, 并使得多天线阵列的设计更加小型化, 提高矿井无线通信系统的可靠性。

1 MIMO与智能天线结合的可行性论证

由于MIMO与智能天线技术对于无线通信的发展有着很大的吸引力, 目前业界对于两者的结合也进行了相关研究。主要有四种结合方式[2,3,4]:远端阵元方案、特征值双波束形成方案、超移动宽带 (Ultra Mobile Broadband, UMB) 方案、双极化天线方案。将两者进行技术融合, 我们希望融合后的MIMO智能天线系统不仅可以获得智能天线的阵列增益, 还可以获得MIMO的复用、分集等增益。从空间角度看:MIMO系统如果要如期的获得增益, 阵元间距就应该尽量大, 阵元间距需达到十个波长左右;智能天线系统要获得阵列增益, 阵元之间就需要强相关性, 阵元间距必须保持在半个波长左右。

针对这一情况结合现有的几种融合方案, 提出一种分布式MIMO智能天线多天线系统。

1.1 多天线阵列发射端的可行性分析

根据移动通信下行链路的情况, 在基站的发射端采用分布式发射机, 信源经过空时编码器后变成NT个信源码流, 即信源经过空时分组码编码后变成NT路发射信号, 随后NT路发射信号通过调制、上变频等处理后进入各自所对应的智能天线阵的自适应波束形成网络中, 用LMS算法更新后的权值对具有编码增益的发射信号进行加权结合, 在接收用户方向上形成指定的波束, 智能的将NT路信号发射出去。

1.2 多天线阵列接收端的可行性分析

结合无线通信上行链路的情况, 在接收端采用分布式接收机, 加入智能天线的DOA技术, 通过MUSIC估计算法准确的区分出不同用户的空间位置和信息。NT路信号被接收, 分别进行下变频、解调、滤波等操作, 最后经过空时编码译码器还原出原始的发射信号。

2 MIMO智能天线系统的性能研究

假设只有一个期望信号源 (单用户信号) , 到达方向为θ, 则接收信号可以表示为:

对于期望信号的平均输出功率Ps可以继续表示为:

对于噪声信号的平均输出功率Pn也可以表示为:

则平均输出信噪比SNRout可以表示为:

根据上面的分析, 接收端天线获得了N倍的性能增益, 由于上下行链路对应, 那么在发射端, 信号经过编码器后送入自适应波束形成器后, 其发射端的信噪比也放大了N倍[5,6]。由此可见, 经过融合后的MIMO智能天线系统在获得MIMO的编码增益和分集增益外和智能天线的阵列增益的同时, 还将系统的性能增大了倍。

3 矿井MIMO智能天线系统信道容量的仿真与分析

结合矿井通信的实际情况, 在发射端采用均匀线阵, 阵元个数为4, 分成两组组成2个智能天线阵, 智能天线阵与阵之间的距离为10个波长, 智能天线阵中阵元之间的间距为0.5个波长, 在接收端, 接收天线的阵元数为2, 此时的多天线系统也可以广义的看成是一个两发两收的2×2MIMO多天线系统。

由于融合后的天线系统仍旧可以认为是MIMO系统, 每个智能天线阵有2个阵元, 根据公式可以计算得出, 融合后的系统信噪比大概改善了3个d B左右。

图3考虑的是理想情况, 发射端不存在空间相关性, 现在在发射端加入相关性系数, 其他仿真条件不变, 重新得到具有相关性的容量仿真图。

在图4中, 从上往下依次是相关系数r=0的MIMO+SA系统, 相关系数r=0.8的MIMO+SA系统, 相关系数r=0的常规MIMO系统和相关系数r=0.8的常规MIMO系统。天线阵元间的相关性越高, 系统的容量损失也越多。从图4中还可以看出, 当常规的MIMO系统处于理想环境时, 它的信道容量仍旧低于具有相关性的MIMO+SA系统;且当常规的MIMO系统具有相关性时, 容量损失较明显。

4 结语

本文利用MIMO技术和智能天线技术相结合, 提出了MIMO智能天线多天线系统, 采用分布式发射和接收方案, 通过理论分析与系统仿真, 得出融合后的天线阵列可以有效的改善系统的性能。

摘要：分析了煤矿井下无线通信系统存在的可靠性问题, 介绍了MIMO与智能天线的结合研究, 针对矿井复杂的传输环境, 设计了矿井MIMO智能天线系统。仿真结果表明, MIMO智能天线多天线系统能有效地改善系统的性能, 提高矿井无线通信系统的可靠性。

关键词：井下无限通信,MIMO,智能天线,多天线阵列

参考文献

[1]孟宪猛, 沈磊, 姚善化.基于MIMO技术的矿井无线通信系统的设计[J].煤炭工程, 2011 (03) :122-124.

[2]陈姗姗, 刘广亚, 姚善化.MIMO-OFDM技术在矿井无线通信系统中的应用[J].煤矿机械, 2013 (03) :34.

[3]张欣, 刘冬华.浅析矿井通讯技术[J].煤炭技术, 2012 (01) :182-184.

[4]肖育苗, 江洪峰.TD智能天线的四大趋势[J].通信世界, 2011 (02) :26-27.

[5]姚美菱, 李明.智能天线发展方向浅析[J].移动通信, 2012 (Z1) :129-132.