谈井下局部通风机供电闭锁控制

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摘要：为最大程度保障井下局部通风机作业的安全有效，针对局部通风机供电管理中存在的问题开展分析，进而提出局部通风机供电方案和闭锁控制方案，实现局部通风机运行的安全有效，为掘进作业的持续开展提供保障，实现矿井综合效益的显著提高。

关键词：矿井；局部通风机；供电系统；闭锁控制

在煤矿生产作业中，局部通风机作为井下掘进巷道施工过程中的供风设备，其主要功能是向掘进作业面提供充足新鲜空气，从而实现对掘进作业面瓦斯、煤尘等有害气体的排出[1-2]。纵观以往的矿井生产事故不难发现，一部分事故是由于局部通风机供电系统运行不正常或闭锁控制不符合规定等原因造成的，而一旦局部通风机无法正常运行，便会造成掘进作业面瓦斯的快速集聚，从而威胁生产安全，严重的还会引起瓦斯爆炸事故，采取有效措施加以防范对于提升矿井生产综合效益意义重大。

1现有局部通风机供电管理问题分析

在井下局部通风机的供电中通常多采用三专通电、两闭锁控制、双风机双电源等措施，但由于技术人员对局部通风机安全管理上的认识存在一定缺陷，其供电安全管理存在以下问题：a)双回独立电源供电问题。一些技术人员错误地认为具备2路电缆的低压供电线路就是双回路。但由于低压电路中的2条电缆可能由同1个变压装置引出或引自变电所内同1条母线，电源失电的情况一旦发生，便会立即引起风机停机故障，从而使得掘进面无法获得风流供应，严重威胁生产安全。b)三专供电问题。一些工作人员简单地认为实现变电所内所有专用开关馈出、所有风机配设专用开关、使用专用电缆进行供电就是三专供电。这使得三专供电中缺少专用变压装置，而常规的变压装置由于可以向多种电荷供电，在作业中可能发生其他电荷故障，从而引起电源跳闸，造成风机停转威胁生产安全。c)闭锁控制问题。只选用开停传感装置对风机工作状态进行监测，未安装风筒风量开关传感装置，无法对风筒破损或接头开脱等引起的作业面供风不足问题进行有效监测；双风机未实现联锁控制，无法在主局部通风机故障时自动切换至备用局部通风机；闭锁断电控制信号引自风机专用开关的常开节点，使得闭锁控制功能存在安全隐患；掘进作业面仅布设1个CH4监测装置，无法对回风风流中瓦斯浓度进行测定。

2局部通风机供电方案分析

2.1煤岩巷道等有瓦斯涌出巷道掘进面局部通风机供电

a)掘进作业面配备2台能力相同的局部通风机。1台作为正常作业供电使用，1台作为备用供电使用。b)针对正常作业局部通风机供电使用“三专”供电（专用开关、专用电缆和专用变压装置）；备用局部通风机供电电源取自同时带电的另一电源。c)配设通风机自动切换装置。在供风作业过程中，当局部通风机出现故障后，能立即切换启动局部通风机，从而继续保持掘进面的正常通风。图1为掘进作业面双风机双电源三专供电示意图。图1中，上部虚线框部分代表两路电源进线的井下变电所，其中高压侧选用单母线分段接线的方式；下部虚线框内变电所Ⅱ段母线电源依次经过专用变压装置、专用开关和专用电缆后向局部通风机供电。正常作业时通风机通常使用专用线路供电，而当正常运行电源出现故障后会立即切换至Ⅰ段母线的备用电源上。

2.2其他掘进作业面和井下通风点

局部通风机使用在井下其他掘进作业面或通风地点使用局部通风机时[3]，通常使用单风机“三专”供电或“双风机双电源”供电两种方式其中一种，具体要求如下：a)采用单风机“三专”供电方式时，其供电线路如图2所示。图2中，虚线框中变电所的Ⅱ段母线经由专用变压装置、专用开关及专用电路后与局部通风机相联通，为通风机供电。b)采用“双风机双电源”供电方式时，需为作业面配设2台能力相同的局部通风机[4-5]，1台正常供风作业，1台作为备用通风机。正常作业时，2台通风机的电源选自不同的带电母线段，属于相互独立的电源。一旦正常作业的局部通风机出现故障而停用，则系统会自动切换到局部备用通风机，确保作业面获得持续的风量供给。图3为双风机双电源供电示意图。图3中，虚线框内2路电源进线全部引自井下变电所，同时2段母线低压侧电路电源均用于向局部通风机启动器供电，其中1条为工作线路，1条为备用线路，两者间的切换通过风机专用开关实现。

3局部通风机闭锁控制方案分析

井下局部通风机必须具备2种控制功能[6]，分别是风电闭锁和甲烷电闭锁。其中，前者会在井下局部通风机停运或供风风量降低到规定阈值后，自行切断被控设备电源；后者是指作业面空气中CH4浓度超过规定限值后，自行切断被控设备电源。图4为井下掘进作业面局部通风机供电和闭锁方案控制示意图。分析图4可知，掘进作业面动力设备的断电控制信号从远程馈电断电器中引出，通风机风电闭锁功能的达成通过T1和T22个开停感应装置和T5风量感应开关装置实现；甲烷电闭锁功能的实现通过在作业面风流混合区域和回风巷道中分别布设T3和T42个CH4感应装置及T6和T72个CO感应装置完成。作业时一旦感应装置检测到作业面出现瓦斯或CO超限现象、供风风量过小的情况或通风机出现停止故障时，监控分站会立即发出控制信号，通过远程馈电装置执行断电操作，从而实现对作业面的有效闭锁控制。

4结语

局部通风机作为煤矿井下掘进作业中不可或缺的设备之一，确保其运行的安全有效对于掘进作业生产的持续安全进行意义重大。借由对井下实际作业中局部通风机供电方式及闭锁控制常见问题的探究，针对性提出相应的供电控制和闭锁控制方案，在保障掘进通风有效性的同时降低局部通风机发生故障的可能性，从而实现矿井综合效益的显著提升。

参考文献：

［1］王志斌，孙彦景，刘卫东，等.基于CPS的风电瓦斯闭锁系统建模仿真［J］.煤炭科学技术，2012，40(9)：80-84.

［2］郭刚.煤矿掘进工作面三专两闭锁电气控制的PLC控制改造［J］.山西大同大学学报(自然科学版)，2013，29(1)：70-73.

［3］师剑.煤矿瓦斯浓度超3%闭锁风机功能的实现［J］.机械管理开发，2019，34(5)：231-232.

［4］李军刚.提高高瓦斯矿井局部风机供电可靠性的研究［J］.能源与节能，2018(6)：177-178.

［5］罗正时.大平煤矿安全监控系统风电瓦斯闭锁的实现［J］.煤矿安全，2018，49(9)：135-137.

［6］郎琦.高瓦斯突出矿井风电瓦斯闭锁功能的实现［J］.煤炭科学技术，2009，37(9)：54-57.

作者：刘智 单位：阳煤集团股份有限公司一矿