一种煤矿采掘工作面进风流智能通风系统及方法与流程

1.本发明涉及矿井通风技术领域，具体为一种煤矿采掘工作面进风流智能通风系统，尤其还设计一种煤矿采掘工作面进风流智能通风方法。


背景技术：

2.矿井通风系统是煤矿生产基本系统之一，负有向井下工作地点送入充足的新鲜空气，稀释与排出井下有毒有害气体、粉尘和热湿等任务，它由通风方式所决定的井巷通风网络、驱动风流的主要通风机以及控制风流的通风构筑物所组成。设置合理的矿井通风系统风流基础参数是保障矿井安全生产、改善井下人员劳动安全健康条件和防灾抗灾的最重要环节。
3.为了保证通风系统能够安全、稳定、经济地运行，技术管理人员需要及时获得巷道风量、巷道通风阻力分布、主要通风机运行工况等通风基础参数，为矿井通风系统管理和决策提供依据。一般矿井通风分为分区通风、并联通风以及独立通风。其中，独立通风是指矿井通风系统是独立的，没有受的其他通风的干扰。而并联通风是矿井内通风的通风方式。分区通风是将矿井分成两个区域每个区域进行的独立通风。
4.在煤矿采掘工作面上一般都采用独立通风，其通风的风力一般均匀的，在采掘高峰期需要调高风力，在采掘低峰期或中止采掘后调低风力，能够起到节能作用。但是其调节模式一般采用人为控制，在工作过程中，经常会产生多余的风力，这些多余的风力无法得到很好的利用，且该独立通风系统一般都配备多组备用通风设施，浪费资源；为此我们提出一种煤矿采掘工作面进风流智能通风系统及方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种煤矿采掘工作面进风流智能通风系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种煤矿采掘工作面进风流智能通风系统，包括：
8.中控模块，所述中控模块上设置有网络通讯模块，两个相邻采掘工作面上的中控模块通过网络通讯模块进行互联通信；
9.可变速供风风机组，所述可变速供风风机组安装在供风管的一端并向供风管内进行供风；
10.风力分流机构，所述风力分流机构安装在供风管的另一端，将供风管的出风重新分配到主风管和辅风管进行出风；
11.分风管，所述分风管设置两组，两个相邻采掘工作面的进风流通过两组分风管进行互相单向连通；
12.风力控制组件，所述风力控制组件设置在主风管的出风口一侧，用于检测主风管的出风风力，并能够调节出风风力大小；
13.回风流气体测定模块，所述回风流气体测定模块用于测定采掘工作面的回风流有害气体和矿尘的浓度；
14.并联通风启闭机构，所述并联通风启闭机构设置在分风管的一端，用于控制分风管的开启、关闭以及调节其出风比例；
15.所述风力控制组件、回风流气体测定模块的信号输出端分别与中控模块的信号输入端连接，所述可变速供风风机组、风力分流机构以及并联通风启闭机构均受控于所述中控模块。
16.作为优选，上述所述风力分流机构包括条形阀体，所述条形阀体的内部设置有空腔，所述空腔的内底部开设有滑槽，所述滑槽的内部安装有直阀板，所述直阀板的上端设置有齿条部，所述条形阀体的顶部外表面固定安装有正反转步进电机，所述条形阀体的顶部贯穿安装有密封轴承，所述正反转步进电机的电机轴固定贯穿密封轴承的内圈并连接有齿轮，所述齿轮与所述齿条部啮合连接；所述供风管的一端与空腔的一侧连通，所述主风管一端以及辅风管的一端均与空腔的另一侧连通。
17.作为优选，上述所述风力控制组件包括中空杆，所述中空杆上滑动套接有阻风板，所述中空杆表面开设有限位槽，所述阻风板的内圈中固定连接有条形块，该条形块滑动安装在限位槽内，所述限位槽的内底部嵌装有若干组接近传感器，若干组接近传感器的信号输出端均与中空模块连接；所述阻风板的一侧固定连接有套在中空杆上的弹簧。
18.作为优选，上述所述中空杆的一端固定连接有固定块，且中空杆靠近固定块的一端上设置有外螺纹，所述外螺纹上螺纹安装有套筒，所述套筒的一端与所述弹簧的一端抵触。
19.作为优选，上述所述套筒的外侧固定连接有把手，所述套筒的内部设置有预留腔，且所述套筒的一端活动套接在中空杆上的光滑部位，且套筒的另一端设置有与外螺纹配合的内螺纹。
20.作为优选，上述所述中空杆的表面设置有刻度。
21.作为优选，上述所述主风管的一端固定在支撑座上，所述风力控制组件安装在支撑座的一侧，所述并联通风启闭机构包括方形阀体，所述方形阀体固定安装在支撑座上，其中，
22.所述方形阀体的内部设置有圆柱形阀腔，所述方形阀体的三侧分别开设有与圆柱形阀腔连通的分流口、辅流口以及进风口，所述分流口通过分流连接头与分风管的一端连通，所述辅流口与方形阀体一侧的辅连接头连通；所述进风口与辅风管的一端连通，所述圆柱形阀腔的内部转动安装有转动柱，所述转动柱的侧面固定连接有弧形阀板，所述方形阀体的顶部固定安装有用于驱动转动柱的正反转减速电机，所述正反转减速电机受控于所述中控模块。
23.作为优选，上述所述中控模块包括配电箱，所述配电箱内安装有plc控制器。
24.本发明还提出一种煤矿采掘工作面进风流智能通风方法，采用上述所述煤矿采掘工作面进风流智能通风系统，具体包括以下步骤：
25.s1、通过两组分风管将相邻的两个采掘工作面进行互相单向连通，并利用网络通讯模块将两个中控模块进行互联通信；
26.s2、将限位槽内的若干组接近传感器进行编号设置档位，根据编制好的档位，在中
空模块上设置多个出风模式，在多个出风模式中至少有一个能够循环变速出风的正常工作模式；
27.s3、根据回风流气体测定模块的检测数据，在检测到有害气体浓度或矿尘浓度超标时，强行更换出风模式；
28.s4、在正常工作模式下，当相邻的采掘工作面上进风流异常或进风流不足时，开启风力分流机构以及并联通风启闭机构进行辅助提高其进风流；同时风力控制组件检测到在本采掘工作面上的出风风力发生变化，并自动传递信号，控制可变速供风风机组进行变速供风；实现了相邻两个采掘工作面的并联通风功能，且不影响主风管的供风风力。
29.进一步地，在正常工作模式下，根据接近传感器对应编制的档位，在中控模块上设置档位变更的时间间隔参数以及档位变化规律，实现了自动调节风速的功能，变速风更容易将有害气体以及矿尘排出。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
31.1、本发明煤矿采掘工作面进风流智能通风系统，两个相邻采掘工作面互为并联，两个采掘工作面高低峰错开工作，两组通风设备能够互补通风，充分利用多余风力，节省能源；
32.2、本发明煤矿采掘工作面进风流智能通风系统，互为并联通风的设计，使得两个相邻采掘工作面上的备用通风设备能够减少一组，仅保留一组备用即可，在不降低其安全等级的情况下，节省了设备资源；
33.3、本发明煤矿采掘工作面进风流智能通风系统，通过风力控制组件能够始终保持主风管的供风风力，在并联工作过程中，不会受到并联通风的影响；且能够人为微调风力变化；
34.4、本发明煤矿采掘工作面进风流智能通风方法，设置多个模式，根据现场有害气体、矿尘浓度情况自动更换模式，在正常工作模式下，采用档位自动变化出风风力，能够节能及有效排出有害气体和矿尘。
附图说明
35.图1为本发明煤矿采掘工作面进风流智能通风系统的系统框图；
36.图2为本发明实施例其中一个采掘工作面的设备结构示意图；
37.图3为本发明实施例风力分流机构的内部俯视结构示意图；
38.图4为本发明实施例风力分流机构的内部侧视结构示意图；
39.图5为本发明实施例风力控制组件的结构示意图；
40.图6为本发明实施例中空杆的内部结构示意图；
41.图7为本发明实施例套筒内部的结构示意图；
42.图8为本发明并联通风启闭机构的内部拆分结构示意图。
43.图中：1、供风管；2、风力分流机构；3、主风管；4、支撑座；5、辅风管；6、并联通风启闭机构；7、风力控制组件；8、分风管；9、配电箱；
44.201、空腔；202、滑槽；203、直阀板；204、齿条部；205、正反转步进电机；206、电机轴；207、密封轴承；208、齿轮；
45.601、正反转减速电机；602、分流连接头；603、辅连接头；604、转动柱；605、弧形阀
板；606、圆柱形阀腔；607、分流口；608、辅流口；609、进风口；
46.701、中空杆；702、限位槽；703、阻风板；704、弹簧；705、刻度；706、套筒；707、把手；708、外螺纹；709、固定块；710、接近传感器；711、条形块；712、预留腔。
具体实施方式
47.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.请参阅图1
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图8，本发明提供一种技术方案：
49.一种煤矿采掘工作面进风流智能通风系统，包括：
50.中控模块，中控模块上设置有网络通讯模块，两个相邻采掘工作面(如图1中的a、b采掘工作面)上的中控模块通过网络通讯模块进行互联通信；
51.可变速供风风机组，可变速供风风机组安装在供风管1的一端并向供风管1内进行供风；
52.风力分流机构2，风力分流机构2安装在供风管1的另一端，将供风管1的出风重新分配到主风管3和辅风管5进行出风；
53.分风管8，分风管8设置两组，两个相邻采掘工作面的进风流通过两组分风管8进行互相单向连通；
54.风力控制组件7，风力控制组件7设置在主风管3的出风口一侧，用于检测主风管3的出风风力，并能够调节出风风力大小；
55.回风流气体测定模块，回风流气体测定模块用于测定采掘工作面的回风流有害气体和矿尘的浓度；
56.并联通风启闭机构6，并联通风启闭机构6设置在分风管8的一端，用于控制分风管8的开启、关闭以及调节其出风比例；
57.风力控制组件7、回风流气体测定模块的信号输出端分别与中控模块的信号输入端连接，可变速供风风机组、风力分流机构2以及并联通风启闭机构6均受控于中控模块。
58.如图3和图4所示，风力分流机构2包括条形阀体，条形阀体的内部设置有空腔201，空腔201的内底部开设有滑槽202，滑槽202的内部安装有直阀板203，直阀板203的上端设置有齿条部204，条形阀体的顶部外表面固定安装有正反转步进电机205，条形阀体的顶部贯穿安装有密封轴承207，正反转步进电机205的电机轴206固定贯穿密封轴承207的内圈并连接有齿轮208，齿轮208与齿条部204啮合连接；供风管1的一端与空腔201的一侧连通，主风管3一端以及辅风管5的一端均与空腔201的另一侧连通。
59.上述技术方案，工作时，通过正反转步进电机205驱动直阀板203移动，调节主风管3和辅风管5的风力比例，通过正反转步进电机205的步进次数，能够精确控制调节。
60.如图5和图6所示，风力控制组件7包括中空杆701，中空杆701上滑动套接有阻风板703，中空杆701表面开设有限位槽702，阻风板703的内圈中固定连接有条形块711，该条形块711滑动安装在限位槽702内，限位槽702的内底部嵌装有若干组接近传感器710，若干组接近传感器710的信号输出端均与中空模块连接；阻风板703的一侧固定连接有套在中空杆
701上的弹簧704。
61.上述技术方案，风力吹动阻风板703，在克服弹簧704弹力的情况下，向前移动，从而被接近传感器710感应，此时能够测得风力的大小。
62.如图5所示，中空杆701的一端固定连接有固定块709，且中空杆701靠近固定块709的一端上设置有外螺纹708，外螺纹708上螺纹安装有套筒706，套筒706的一端与弹簧704的一端抵触。
63.上述技术方案，旋转套筒706能够移动抵触弹簧704的一端并移动，从而能够人工微调风力，十分方便。
64.如图5和图7所示，套筒706的外侧固定连接有把手707，套筒706的内部设置有预留腔712，且套筒706的一端活动套接在中空杆701上的光滑部位，且套筒706的另一端设置有与外螺纹708配合的内螺纹。中空杆701的表面设置有刻度705。
65.上述技术方案，套筒706能够在中空杆701上滑动转动，通过刻度705能够准确把握微调风力的大小，十分直观。
66.如图2和图8所示，主风管3的一端固定在支撑座4上，风力控制组件7安装在支撑座4的一侧，并联通风启闭机构6包括方形阀体，方形阀体固定安装在支撑座4上，其中，
67.方形阀体的内部设置有圆柱形阀腔606，方形阀体的三侧分别开设有与圆柱形阀腔606连通的分流口607、辅流口608以及进风口609，分流口607通过分流连接头602与分风管8的一端连通，辅流口608与方形阀体一侧的辅连接头603连通；进风口609与辅风管5的一端连通，圆柱形阀腔606的内部转动安装有转动柱604，转动柱604的侧面固定连接有弧形阀板605，方形阀体的顶部固定安装有用于驱动转动柱604的正反转减速电机601，正反转减速电机601受控于中控模块。中控模块包括配电箱9，配电箱9内安装有plc控制器。
68.上述技术方案，通过正反转减速电机601旋转启闭分风管8，且能够根据旋转的角度，进一步控制开合通风量。
69.具体在实施时，采用上述煤矿采掘工作面进风流智能通风系统，提出一种煤矿采掘工作面进风流智能通风方法，具体包括以下步骤：
70.s1、通过两组分风管8将相邻的两个采掘工作面进行互相单向连通，并利用网络通讯模块将两个中控模块进行互联通信；
71.s2、将限位槽702内的若干组接近传感器710进行编号设置档位，根据编制好的档位，在中空模块上设置多个出风模式，在多个出风模式中至少有一个能够循环变速出风的正常工作模式；
72.s3、根据回风流气体测定模块的检测数据，在检测到有害气体浓度或矿尘浓度超标时，强行更换出风模式；
73.s4、在正常工作模式下，当相邻的采掘工作面上进风流异常或进风流不足时，开启风力分流机构2以及并联通风启闭机构6进行辅助提高其进风流；同时风力控制组件7检测到在本采掘工作面上的出风风力发生变化，并自动传递信号，控制可变速供风风机组进行变速供风；实现了相邻两个采掘工作面的并联通风功能，且不影响主风管3的供风风力。
74.在正常工作模式下，根据接近传感器710对应编制的档位，在中控模块上设置档位变更的时间间隔参数以及档位变化规律，实现了自动调节风速的功能，变速风更容易将有害气体以及矿尘排出。
75.综上所述，本发明煤矿采掘工作面进风流智能通风系统，两个相邻采掘工作面互为并联，两个采掘工作面高低峰错开工作，两组通风设备能够互补通风，充分利用多余风力，节省能源；本发明煤矿采掘工作面进风流智能通风系统，互为并联通风的设计，使得两个相邻采掘工作面上的备用通风设备能够减少一组，仅保留一组备用即可，在不降低其安全等级的情况下，节省了设备资源；本发明煤矿采掘工作面进风流智能通风系统，通过风力控制组件能够始终保持主风管的供风风力，在并联工作过程中，不会受到并联通风的影响；且能够人为微调风力变化；本发明煤矿采掘工作面进风流智能通风方法，设置多个模式，根据现场有害气体、矿尘浓度情况自动更换模式，在正常工作模式下，采用档位自动变化出风风力，能够节能及有效排出有害气体和矿尘。
76.本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。