矿井主通风机自动切换技术
第13讲 矿井通风方法与通风方式
回风井
回风井
采区
进风井 主井
(c) 两翼对角式
图14-2（c）
采区
一水平
二水平
2．分区对角式 如图14-2（d）所示。进风井位于井田走向的中央，在
每个采区的上部边界各掘进一个回风井，无总回风巷。
回风井
回风井
回风井
采区
进风井 主井
采区
一水平
二水平
图14-2（d）
（三）区域式 在井田的每一个生产区域开凿进、回风井，分别构成独立 的通风系统。如下图所示。
第13讲 矿井通风方法与通风方式
授课教师：汤其建 授课班级：07级矿井通风
一、矿井通风方法
矿井通风方法是指主要通风机对矿井供风的工作方法。按主要通 风机的安装位置不同，分为抽出式、压入式及混合式三种。
（一）抽出式通风
如下图所示。抽出式通风是将矿井主通风机安设在出风井一侧的 地面上，新风经进风井流到井下各用风地点后，污风再通过风机排 出地表的一种矿井通风方法。
适用条件：井田走向长度小于4km，煤层倾角大，埋藏 深，瓦斯与自然发火都不严重的矿井。
2．中央边界式 优点：安全性好；通风阻力比中央并列式小，矿井内部 漏风小，有利于瓦斯和自然发火的管理；工业广场不受主要 通风机噪声的影响和回风流的污染。 缺点：增加一个风井场地，占地和压煤较多；风流在井 下的流动路线为折返式，风流路线长，通风阻力大。 适用条件：井田走向长度小于4km，煤层倾角较小，埋 藏浅，瓦斯与自然发火都比较严重的矿井。
抽出式通风示意图
1、抽出式通风的特点是： （1)在矿井主要通风机的作用下，矿内空气处于低于当地大 气压力的负压状态，当矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从 地面漏入井内。 （2)抽出式通风矿井在主要进风巷无需安设风门，便于运输、 行人和通风管理。 (3)在瓦斯矿井采用抽出式通风，若主要通风机因故停止运 转，井下风流压力提高，在短时间内可以防止瓦斯从采空区涌 出，比较安全。
煤矿更换主要通风机的安全技术措施 新 (1)
贵州紫森源集团投资有限公司盘州市鸿辉煤矿一采区更换主要通风机安全技术措施鸿辉煤矿机电科2019年一、概况鸿辉煤矿现运行的主通风机为：FBDCZ NO.21/2×132型防爆抽出式对旋轴流通风机，随着井下采掘布局的变化，井下采场逐步向边远采区转移，通风距离增加，通风阻力增大，随着矿井扩能（120万吨/年）发展，今后该主要通风机己难以满足矿井通风的需要。
为提高矿井防灾、抗灾能力，保证矿井风量充足，通风系统合理、稳定，使通风能力与生产能力相匹配，决定将主通风机更换为：AN-2450/1400型动叶可调式轴流式主通风机。
现新主通风机已经到货，近期内即将更换矿井主要通风机，为确保主要通风机更换的安全顺利进行，特编制此安全技术措施呈报。
二、更换主通风机的技术措施一）现运行主通风机基本情况1、供电基本情况：现运行主通风机的1#机、2#机电源分别来自主扇风机控制室I段母线和II段母线；主扇风机控制室II段、I段母线电源分别来自矿地面变电所低压室II段母线的422-2开关和I段母线的412-2开关；地面变电所低压室I段、II段母线电源来自低压变电室1#变压器和2#变压器，1#、2#变压器高压侧电源分别来自地面变电所高压室的I段母线的007开关和II段母线的008开关。
地面变电所高压室I、II段10KV 母线电源分别来自乐民35KV变电所（矿井I回）和红石硐变电所（矿井II回）。
地面10KV变电所高压室、低压室和主扇风机房控制室的I、II 段母线间均设有联络开关，当任一回路停电时，都可以通过合联络开关，确保停电母线恢复正常供电。
矿井电源供电情况通过长期运行的观察，矿井I回电源（乐民35KV变电所供）可靠性低于矿井II回电源（红石硐变电所供）。
详见附图1、2。
2、现运行主通风设备状况：通过长期对风机运行观察，1#风机风量大于2#风机的风量；1#风机控制变频器误停机的几率小于2#风机控制变频器。
1#风机蝶阀手动、电动均完好，2#风机只能手动，电动已损坏。
矿井主要通风机管理制度
矿井主要通风机管理制度1 总则第一条矿井主要通风机是保证煤矿安全生产的主要设备，为加强矿井主要通风机安全管理，确保主要通风机安全、可靠运行，依据《煤矿安全规程》（2011版）、《山西省煤矿安全质量标准化标准》、《矿山安全法》，结合公司实际情况，特制定本办法。
第二条矿井主要通风机是指担负整个矿井、矿井的一翼或一定区域的通风装置，主要包括有：主要通风机、风机的供（配）电设备、润滑装置、控制与监测、调节风门、防爆门（盖）和风道观察孔等。
第三条本办法适用于xx煤业地面主要通风机。
2 基础管理第四条主要通风机房必须张挂的相关制度及图表，矿机电科将相关管理制度装订成册：1、操作规程。
2、交接班制度。
3、设备维修保养制度。
4、巡回检查制度。
5、岗位责任制。
6、设备包机制度。
7、干部上岗检查制度。
8、要害场所管理制度。
9、消防管理制度。
10、反风操作系统图。
11、供电系统图。
12、巡回检查路线图表。
13、设备主要技术特征表。
电气控制原理图册应在机房内存档。
第五条矿机电科及机电队必须建立有主要通风机管理档案，包括以下内容：矿机电科建立的档案有：1、主要通风机说明书。
2、主要通风机安装图。
3、设备技术特征。
4、机房的设备供电系统图5、电气控制原理图。
6、技术测定与探伤报告。
7、事故记录。
8、风机切换记录。
9、改造及大修记录。
10、主要通风机无计划停电停风应急预案。
11、事故分析追查责任制。
第六条新安装及技术改造后的主要通风设施，必须及时修订操作规程及各项管理制度，并补充完善相关档案管理资料。
3 主要通风机及安全保护设施的要求第七条主要通风机的各部分，包括主要通风机、蝶阀及其启动设备、防爆门（盖）、供电系统、电动机、控制设备和监测装备以及各种保护设施，必须齐全完整，安全可靠。
第八条主要通风机：1、矿井主要通风机必须具有矿用产品安全标志证书（MA）。
2、主要通风机必须安装在地面；装有通风机的井口必须封闭严密，其外部漏风率不得超过5%；基本建设期间回风井有提升设备时，外部漏风率不得超过15%。
矿井通风系统调整方案及安全技术措施
山西天润煤化集团德通煤业有限公司矿井通风系统调整方案及安全技术措施编制单位:通防技术科编制人：杨震2018年9月16日矿井通风系统调整方案及安全技术措施一、编制目的根据《山西天润煤化集团德通煤业有限公司通风系统变更初步设计》要求，待后期风井装备完成具备挂网运行条件后，对矿井通风系统进行调整，为保证新旧通风系统切换时的安全,特制定矿井通风系统调整方案及安全技术措施.二、编制依据1、《山西天润煤化集团德通煤业有限公司通风系统变更初步设计》；2、临煤审发【2017】10号文,关于山西天润煤化集团德通煤业有限公司通风系统变更初步设计的批复;3、《煤矿安全规程》（2016)；4、《煤矿井工开采通风技术条件》 AQ1028—2006。
三、风险辨识1、通风系统调整方案及安全技术措施贯彻不到位，参与人员未按照系统调整顺序进行系统调整，造成系统紊乱、风流短路、用风地点风量不足，造成窒息、中毒.防范措施:通风系统调整前，制定详细通风系统调整流程图,召开预备会,进行详细安排部署，将通风系统调整方案及安全技术措施传达至每个参与人员并签字确认。
2、通风设施施工不到位或施工质量较差，造成通风系统紊乱，局部地点风量不足。
防范措施：通风设施严格按设计施工，系统调整前要经通防技术科和安全监察科共同验收合格，方可进行通风系统调整。
3、系统调整过程中,仪器仪表不完好或操作不当,导致通风参数测定不准确，影响通风。
防范措施：各种仪器仪表不完好不得入井,现场使用仪器仪表时，必须再次检查完好性.4、系统调整过程中,现场警戒未设置或设置不到位，人员进入微风、无风区,造成窒息、中毒。
防范措施：通风系统调整期间，对可能存在微风、无风区域要设置警戒，悬挂“严禁入内”警戒牌，严禁人员进入。
四、组织机构为保证调整工作顺利进行,成立通风系统调整领导组.组长:孙毅(矿长)副组长:李云义（总工程师）魏庆阳（生产矿长) 徐衍超（通风矿长）孙玉宝（机电矿长）王荣年（安全矿长）成员:王志刚（通防副总）徐小波（机电副总）周成（安全副总）李建华（技术副总) 娄峰(生产副总）于刚（地测副总）阴法滨（通防技术科科长）武明刚(安全监察科科长）刘院（机电技术科科长）杜建廷（采掘技术科科长）高照全(地测技术科科长）孙兆军(调度室主任）巩金涧（监测监控队队长）张广勇（通防工区区长）设立井筒贯通与风机挂网运行指挥部,指挥部设在调度室。
以PLC技术实现矿井主通风机永不停机
站 油 箱 超 温 ， 压较 低 、 轴 承 超 温 、 机 油 主 电 超 温 、 速 、 轴 承 振 幅 过 大 等 影 响 风 机 失 主
程序 １
平 稳 运 行 的 系 统 故 障 ， 称 为 “跳 闸 综 统 合 ” 在 Ｐ ｃ 序 “ 闸 综 合 ” 成 后 ， 用 。 Ｌ 程 跳 达 在 风 机 会 执 行 停 机 程 序 （ 序 １ 。 时 ， 用 程 ）此 若 户 投 入 了 “ 障切 换 ” 能 ， 用及 备 用 风 故 功 在
收 到 备 用 机 自动 和 待 机 信 号 ， 会 产 生 倒 才 机信号 ； 同样 ， 用 机 也 必 须 通过 网络 才 能 备
程序４
收到在用机Ｐ ＬＣ发 出 的 倒 机 请 求 。 而 易 显 见 ， 络 故 障 也 可 导 致 自动 切 换 的 失 败 。 网
３ 解决方案
３ １ 高 压停 电故 障解 决方案 ． 我 们 从 高 压 保 护 器 上 取 低 电压 保 护 信
信 息 技 术
以 Ｐ 术 实现矿 井 主通 风机永 不停机 ① Ｃ技 Ｌ
吴 涛 （ 安徽 省淮南 矿业集 团张 集煤矿 安徽 淮 南 ２ ２ ４ ３１ ） ７
摘 要： 通风 机是煤 矿通风 系统 的动力 源， 责 为井 下提 供新 鲜 空气， 负 稀释 煤矿 生 产中涌 出的有毒 有 害 气体 。 煤矿 安全规 程》 《 第一 百二 十一 条规 定， 必须保 证 主要通 风 机连 续运 转”， 备 用通 风 机必 须 能在 １ ｍｉ “ “ ｎ内开 动”。 ０ 可见 ， 实现 主通 风机 的不 间断运转 是 矿井 安 全
障 自动 切 换 。 关 键Ｐ 程 序 如 程 序 １ 所 示 ＬＣ ～６
那 么 ， 是 否 就 意 味 着 风 机 已 经 实 现 这 了永 不 停 机 ？ 案 是 否 定 的 。 者 经过 对 程 答 笔
煤矿主要通风机管理制度
煤矿主要通风机管理制度
一、矿井主要通风机必须保证全天24小时运转，由双人操作，做好记录，如有声音异常，停电，停风，负压有大的变化等一系列异常现象，值班人员必须立即向矿调度室、通风部门、机电管理科，值班矿领导汇报，并进行分析现场做出处理意见。
二、切换风机或重新启动，必须保证能在10分钟内完全启动。
三、主要通风机房必须张贴风机启动的操作规程，且操作规程必须由机电管理科、通风科共同起草，矿总工程师审核批准，并严格执行。
四、主扇司机，必须熟练业务，经过专业培训，考试合格，持证上岗且能熟练按操作规程操作，责任心强的人员担任。
五、主扇有计划停风时，必须报矿调度室与总工程师，提前进行编制有计划停风安全技术措施，并严格执行，对于主扇由于其它原因而造成无计划停风，必须立即停止工作、切断电源，工作人员全部撤到进风大巷中，由值班矿领导组织全矿井工作人员全部撤出。
各相关部门必须负责查清停风原因，制定相关措施，并做出处理。
因主扇司机玩忽职守而造成的后果，必须按照矿井“三违”做出严肃处理。
六、主扇一旦停风，10分钟内不能起动，必须立即停止工作、切断电源，工作人员全部撤到进风大巷中，由值班矿领导组织全矿井工作人员全部撤出。
七、主扇必须进行定期检修，不得带病运转。
八、值班矿领导、科、区队长人员，必须经常对主要风机房查岗，严防脱岗、漏岗、单人操作。
九、主扇有计划停止或启动，必须有矿值班调度的命令方可进行,必须按照有计划停电停风的安全措施执行，如有变动时，需立即汇报矿调度室，根据调度指令进行操作。
十、主要通风机每月切换一次，并及时填写记录进行存档，主通风机切换时通风、机电、生产、调度负责人必须到现场。
矿井通风及灾变时期控风技术
行人、行车巷道，采区之间的联络巷，采区入、 回风巷联络道，应根据通风设施服务时间及作用， 建立永久性或临时性挡风墙及永久性或临时性风门 （包括风量调节门）。
为避免串联通风，水平交叉的入、回风巷应设风 桥，将入风流与回风流隔开。
主要运输巷道中应设立永久性自动风门，经常行 人风门应自动闭锁或专人看管。
矿井通风及灾变时期控风技术
《煤矿安全规程》规定：采、掘工 作面应实行独立通风。
同一采区内，同一煤层上下相连的 2个同一风路中的采煤工作面、采煤 工作面与其相连接的掘进工作面、 相邻的2个掘进工作面，布置独立通 风有困难时，在制定措施后，可采 用串联通风，但串联通风的次数不 得超过1次。
矿井通风及灾变时期控风技术
名 称 最高允许浓度（%）
一氧化碳CO
0.0024
二氧化氮NO2 二氧化硫SO2 硫化氢H2S 氨NH3
0.00025 0.0005 0.00066
0.004
矿井通风及灾变时期控风技术
矿内气候条件 1.《规程》对井下空气温度的规定： 冬季，进风井井ห้องสมุดไป่ตู้以下的空气温度不
得低于2℃。 生产矿井采掘工作面的空气温度
斜巷不应设立风门。 超过6米的盲巷及废弃巷道均应设立永久性或临时 性挡风墙。 开采突出煤层时，工作面回风侧不应设置风窗。
矿井通风及灾变时期控风技术
(五）回采工作面的通风系统 回采区段的通风系统是由工作面的 进风巷、回风巷和工作面组成。当 矿井采用走向长壁后退式采煤法时， 回采区段的通风系统有U形、Z形、 H形、Y形、W形和双Z形等形式， 如下图所示。
1－风幛；2－调节风门
矿井通风及灾变时期控风技术
风筒导风 1-风筒 2-挡风墙 3-风窗
矿井主通风机变频调速节能技术的运用
矿井主通风机变频调速节能技术的运用摘要：针对主通风机存在严重的功率浪费的现象，在分析变频节能技术原理的基础上，提出了矿井主通风机上变频调速节能技术。
该技术在主通风机上的应用，可节省电量25%，预计可延长风机工作寿命约30%，提升了主通风机的工作效率，降低其耗电量与经济成本。
关键词：矿井;主通风机;变频节能技术;应用引言主通风机是煤矿采矿业中不可或缺的部分，同时也是煤矿采矿作业中的耗电大户。
我国的煤矿采矿作业中，主通风机占据了整个采矿作业中将近1/3的耗电量，而由此带来的经济成本则占据了采矿总成本的1/4。
但主通风机大多数情况下其工作功率与实际负载并不相符，存在严重的功率浪费现象，而研究变频节能技术在主通风机上的应用，可以提升主通风机的工作效率，降低其耗电量与经济成本[1]。
1变频节能技术的原理1.1变频调速技术为确保矿井下空气质量，一般的煤矿矿井中会配备两台主通风机，其中一台用于日常工作，另一台则在第一台无法工作时临时发挥作用。
为确保矿井下空气得到有效流通，主通风机的工作功率一般为最大功率，但矿井实际的空气质量往往会随时间发生变化，当矿井下空气质量较好时，主通风机仍然满功率工作会导致功率的浪费。
而主通风机的特殊结构使得其难以通过常规的调速装置实时调整风机转速，调整所需的成本与技术要求都很高。
而变频节能技术可以使主通风机在无需停机的前提下实时调整风机工作功率，根据矿井下方空气质量对风机功率进行动态调整，这种调整方式精确度更高，可在保证矿井下方空气质量的前提下节省风机用电量。
1.2主通风机的能耗主通风机中，对电能的消耗主要来自电动机，电动机将电能转化为机械能，而机械能中的大部分转化为风扇旋转的风压能，一部分转化为摩擦热能，少部分在电动机工作中耗散掉。
其中：ηd代表电动机转换热能的效果，即电动机的工作效率；ηt代表电动机耗散热能的效果，即传动效率；ηm代表电动机转换风压能的效果，即全压效率。
由于风机的出风量Q与出口风压H也会对主通风机的耗电量产生影响，因此降低主通风机耗电量的思路为降低Q与H，提升ηd、ηt与ηm[2]。
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矿井主通风机自动切换技术
摘要：瓦斯积聚直接影响煤矿矿井安全，矿井主通风机自动切换技术的应用，减少风机切换时间，满足生产矿井对通风机高可靠性和安全性的要求，确保矿井安全生产。
关键词：风门互锁；一键倒机
1.概况
顾桥矿中央区通风机房安装2台豪顿华动叶可调式大型通风机，拖动电机为4000kW、10kV高压异步电机，一用一备，直接起动。
每台通风机设有1套液压油站、润滑油站，上、下电动百叶风门以及动叶可调叶片执行器等。
按照规定，每台风机运行一段时间后需倒机切换为备用风机运行。
风机切换期间，主通风机不能为矿井提供持续的通风动力，从而导致矿井短时间通风能力不足，井下瓦斯容易积聚而产生巨大的安全隐患，过长的风机切换时间是矿井安全生产所不能承受的。
所以，尽量缩短风机切换时间，对矿井的安全生产有着巨大的意义。
2.风机联机自动切换高效应用
主通风机每月按照规定对主、备风机进行切换。
原切换方案为先停止运行风机，叶片角度调至最小，主电机分闸，风门开始关闭，待运行风机风门关闭到位后，才能允许启动备用风机，备用风机风门打开，待打开到位后，备用风机主电机才能启动。
两台风机风门存在互锁关系，运行风机风门关闭过程和备用风机风门打开过程在两个时间段上前后进行，整个风机切换过程耗时3分30秒。
从切换程序上来看，只有当运行风机所有设备完全停止后，方可启动备用风机，如果备用风机启动过程有故障（例如：启动过程中出现风门不能打开故障或叶片执行器故障），就不能及时发现，故障严重只有重新启动刚停止的风机，还需要两台风机分别进行风门打开与关闭，耗费的时间过长，对矿井的安全是一个极大的威胁。
针对上述问题，对风机切换方案进行重新设计并反复模拟、论证，优化风机切换程序。
新切换方案为：将两台风机设置为联机模式，点击备用风机的启动按钮，运行风机叶片角度调至最小角度，运行风机主电机分闸后，风门开始关闭，此时程序立即开始执行备用风机的启动程序，风门打开。
自动控制系统将运行风机风门关闭过程和备用风机风门打开过程放在同一时间段内进行，从而节省了切换风机的时间。
如果出现备用风机风门不能打开故障，可提前发现并及时作出相应处理。
具体改进方案如下：
2.1对PLC程序进行重新设计，解除两台风机风门之间的互锁关系
当风机上位机打到自动状态、风机处在正风位置、高压正风柜打到遥控位置及断路器处在工作位置，上、下风门关闭到位，当点击风机启动时，PLC程序中
上、下风门打开梯级条件满足，上、下风门打开控制点置位，上下风门开始打开。
在风门打开控制梯级条件中，解除本机风门打开动作与他机风门已关闭到位之间的互锁关系，只要满足风门打开所需条件，即可开启本机风门。
当他机风门开始关闭，此时即可启动本机，本机风门打开与他机风门关闭同时进行，如果出现本机风门不能打开故障可提前发现并及时采取措施做相应处理。
当本机风门打开到位及另一风机（他机）风门关闭到位都是置位状态，且满足其它正风柜合闸所需梯级条件，风机正风柜合闸信号才能置位，高压柜合闸，风机正常启动。
如果他机风门关闭不到位，风机将不会启动，从PLC控制程序上保证风机正常启动，为井下提供稳定供风。
风机风门的打开、关闭过程需要60秒左右，如果按原切换方案把风门的打开、关闭放在不同的时间段内进行，两台风机风门的打开与关闭需要2分钟左右，风机总的切换时间为3分30秒，对井下的供风影响时间较长。
新切换方案把风门的打开、关闭过程放在同一时间段内进行，风机切换时间可节省60秒左右，经过程序优化设计后总的切换时间为2分10秒，减少因风机切换断风对井下生产的影响，及时恢复井下用风，保障矿井安全生产。
2.2控制系统电控改造
顾桥矿中央区通风机是2006年9月投入运行，如果风机PLC程序执行出现故障，只能手动操作风机，必须到各个设备就地控制柜上操作，由于风机各设备较为分散，无形中增加了手动操作的时间，延缓了风机的启动，对井下安全供风构成威胁。
针对上述问题，将控制柜内PLC由AB SLC500改为ControlLogix 5000系列，组态软件改为与PLC同一厂家的，可无缝连接的RSVIEW。
其MTBF（平均无故障间隔时间）不小于50000小时，PLC 控制器的I/O备用点不少于总点数的15%。
控制系统设有自动、手动、检修、模拟试车四种工作方案以及远方、本地两种控制方案。
自动方案能够按预先编制的程序进行起动和控制，对于风机的切换采用“一键”操作，并能实现自动切换。
手动方案根据风机启停程序在PLC控制柜上设置液压站、润滑站启停按钮，风门打开、关闭按钮，叶片打开、关闭按钮及风机主电机启停按钮，通过这些按钮即可手动远程控制风机各设备进行启、停操作，解决了自动程序故障时人员只能到各设备就地控制柜操作的问题，节省了手动启停风机的时间，能够及时恢复矿井供风。
3.取得安全效益、社会效益
本项目改进了主通风机控制系统及切换风机方案，提高了系统的自动化水平。
目前，所有的就地控制功能都可以在集控室里通过PLC控制面板上的操作按钮完成。
如果采用控制系统的“一键倒机”功能，只需操作人员给系统发出倒机指令，控制系统即可自动完成整个风机切换过程，同时，控制系统可以对倒机的全过程进行提示。
因此“矿井主通风机自动切换技术”的应用，不但减少了风机切换的时间，满足生产矿井对通风机高可靠性和安全性的要求，实现了设备的自动
化控制。
3.1安全效益
该项目自投入使用以来，已连续稳定运行12个月，每次风机切换均使用“一键切换”并取得成功，总切换时间为2分10秒，杜绝了因切换风机造成的瓦斯积聚、超限现象，消除了安全隐患，提高了通风系统的安全可靠性，具有重大的安全效益。
3.2社会效益
该项目实施后，极大的提高了顾桥矿井通风系统的安全可靠性，给企业创造出安全、高效的生产环境，杜绝了因风机切换造成的瓦斯超限，增加产量，有助于塑造良好的企业形象，具有积极的社会效益和广泛的推广价值。