礦用無壓風(fēng)門自動控制在礦井中的核心作用
發(fā)布日期:2025-6-17 信息來源:本站原創(chuàng)
在礦井生產(chǎn)系統(tǒng)中,通風(fēng)系統(tǒng)是保障井下作業(yè)安全與高效運(yùn)行的 “生命線”,而礦用無壓風(fēng)門作為通風(fēng)系統(tǒng)的關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn),其自動化升級(即自動控制改造)已成為現(xiàn)代化礦井建設(shè)的重要組成部分。相較于傳統(tǒng)手動無壓風(fēng)門,自動控制系統(tǒng)通過傳感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的協(xié)同運(yùn)作,不僅解決了手動操作的諸多痛點(diǎn),更在安全防護(hù)、生產(chǎn)效率、成本控制及智能化管理等方面發(fā)揮著不可替代的作用,具體可從以下五大核心維度展開分析:?
一、筑牢通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性,防范瓦斯與粉塵災(zāi)害?
礦井通風(fēng)的核心目標(biāo)是通過合理的風(fēng)量分配,稀釋井下瓦斯、粉塵等有毒有害氣體,維持作業(yè)面的安全環(huán)境。無壓風(fēng)門作為井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的 “隔斷門”,其關(guān)閉的密封性與開關(guān)的及時性直接決定通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 —— 若風(fēng)門關(guān)閉不嚴(yán),會導(dǎo)致 “短路漏風(fēng)”,造成關(guān)鍵作業(yè)面風(fēng)量不足,增加瓦斯積聚、粉塵超標(biāo)風(fēng)險;若風(fēng)門開啟延遲,可能引發(fā)局部通風(fēng)壓力驟變,破壞整體通風(fēng)平衡。?
自動控制系統(tǒng)通過實(shí)時監(jiān)測與智能響應(yīng),從根本上解決了這一問題:一方面,系統(tǒng)搭載的紅外傳感器、超聲波傳感器可精準(zhǔn)識別行人或礦車,在 0.5-1 秒內(nèi)觸發(fā)風(fēng)門自動開啟,避免因手動操作不及時導(dǎo)致的風(fēng)門撞擊、人員等待問題;另一方面,風(fēng)門關(guān)閉時,執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如液壓推桿、電動推桿)會施加恒定壓力,確保風(fēng)門與門框緊密貼合,漏風(fēng)率可控制在 5% 以下(遠(yuǎn)低于手動風(fēng)門 15%-20% 的漏風(fēng)率)。此外,當(dāng)系統(tǒng)檢測到風(fēng)門異常開啟(如傳感器故障、機(jī)械卡阻)時,會立即觸發(fā)聲光報警,并將故障信號上傳至地面監(jiān)控中心,避免因風(fēng)門失效引發(fā)的通風(fēng)事故,為瓦斯抽采、粉塵治理提供穩(wěn)定的通風(fēng)基礎(chǔ)。?
二、消除人員操作安全隱患,降低井下工傷風(fēng)險?
傳統(tǒng)手動無壓風(fēng)門需井下人員近距離推拉操作,而礦井井下環(huán)境復(fù)雜 —— 作業(yè)面空間狹窄、光線昏暗,且存在礦車通行、頂板掉渣、設(shè)備運(yùn)行振動等風(fēng)險,人員在操作風(fēng)門時易發(fā)生以下安全事故:一是被通行的礦車碰撞,尤其是在風(fēng)門與軌道交叉的區(qū)域;二是因風(fēng)門重量較大(部分無壓風(fēng)門單扇重量超 50kg),手動開關(guān)時易造成手部擠壓、腰部扭傷;三是在緊急情況下(如瓦斯超限),人員無法快速關(guān)閉風(fēng)門,導(dǎo)致災(zāi)害范圍擴(kuò)大。?
自動控制系統(tǒng)通過無人化操作與緊急聯(lián)動,徹底消除了人員直接操作的風(fēng)險:其一,風(fēng)門開關(guān)全程由傳感器自動觸發(fā),人員無需停留操作,可直接通過,避免與礦車、設(shè)備的交叉接觸;其二,執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用電動或液壓驅(qū)動,推力均勻且可控,無需人工發(fā)力,從源頭杜絕操作過程中的人身傷害;其三,系統(tǒng)可與礦井瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)、緊急避險系統(tǒng)聯(lián)動 —— 當(dāng)檢測到瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)時,自動控制系統(tǒng)會強(qiáng)制關(guān)閉相關(guān)區(qū)域的風(fēng)門,形成 “隔離帶”,同時引導(dǎo)人員向安全區(qū)域撤離,為應(yīng)急處置爭取時間。?
三、提升礦井運(yùn)輸效率,減少生產(chǎn)中斷時間?
在礦井生產(chǎn)流程中,井下運(yùn)輸(如煤炭、矸石、設(shè)備、人員的運(yùn)輸)是銜接采掘、提升等環(huán)節(jié)的關(guān)鍵,而無壓風(fēng)門作為運(yùn)輸線路上的必經(jīng)節(jié)點(diǎn),其通行效率直接影響整體生產(chǎn)進(jìn)度。傳統(tǒng)手動風(fēng)門因依賴人員操作,存在明顯的效率瓶頸:一是礦車通行時,需專人提前到風(fēng)門處等待,開啟風(fēng)門后需等待礦車完全通過再關(guān)閉,單次通行耗時可達(dá) 1-2 分鐘,若運(yùn)輸線路上存在多道風(fēng)門,累計延誤時間會大幅增加;二是若人員操作不及時(如疲勞、離崗),會導(dǎo)致礦車在風(fēng)門處排隊(duì)等待,造成運(yùn)輸 “堵點(diǎn)”;三是手動風(fēng)門關(guān)閉時易出現(xiàn) “半開半關(guān)” 狀態(tài),可能刮擦礦車,引發(fā)設(shè)備故障,導(dǎo)致運(yùn)輸中斷。?
自動控制系統(tǒng)通過快速響應(yīng)與流程優(yōu)化,顯著提升了運(yùn)輸效率:首先,風(fēng)門的開啟與關(guān)閉響應(yīng)時間縮短至 0.3-0.5 秒,礦車無需減速等待,可按正常行駛速度通過,單次通行時間壓縮至 20-30 秒,效率提升 3-4 倍;其次,系統(tǒng)支持 “雙向識別”,可同時檢測風(fēng)門兩側(cè)的礦車或人員,避免單側(cè)等待,尤其適用于雙向運(yùn)輸?shù)木€路;再者,自動控制系統(tǒng)具備 “故障自診斷” 功能,可實(shí)時監(jiān)測風(fēng)門的開關(guān)狀態(tài)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行參數(shù),若出現(xiàn)輕微卡阻,會自動調(diào)整驅(qū)動力矩,避免因小故障導(dǎo)致的運(yùn)輸中斷;若故障無法自行修復(fù),會立即發(fā)送預(yù)警信號,便于維修人員精準(zhǔn)定位處理,減少故障停機(jī)時間。以某年產(chǎn) 120 萬噸的煤礦為例,在運(yùn)輸線路上的 5 道無壓風(fēng)門改造為自動控制后,日均運(yùn)輸效率提升 15%,年減少生產(chǎn)中斷時間超 300 小時,間接增加煤炭產(chǎn)量約 4.5 萬噸。?
四、降低運(yùn)維成本與人工投入,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗?
礦井的運(yùn)營成本中,人工成本與設(shè)備運(yùn)維成本占比顯著,而傳統(tǒng)手動無壓風(fēng)門在長期使用中,會產(chǎn)生較高的隱性成本:一是人工成本,為保障風(fēng)門正常操作與安全,需在每道風(fēng)門處配備專職或兼職人員(尤其是在運(yùn)輸繁忙的線路),一個礦井若有 10 道手動風(fēng)門,年均人工成本可達(dá) 50-80 萬元;二是設(shè)備損耗成本,手動操作時,人員發(fā)力不均易導(dǎo)致風(fēng)門門框變形、合頁損壞、密封膠條磨損,平均每 3-6 個月需更換一次易損件,年維護(hù)成本超 10 萬元;三是能耗成本,手動風(fēng)門漏風(fēng)率高,會導(dǎo)致主通風(fēng)機(jī)需額外增加風(fēng)量輸出以彌補(bǔ)漏風(fēng),增加風(fēng)機(jī)的電耗 —— 據(jù)測算,每道手動風(fēng)門的年額外電耗可達(dá) 2000-3000 度,10 道風(fēng)門年均額外耗電超 2 萬度。?
自動控制系統(tǒng)通過減員增效與節(jié)能設(shè)計,大幅降低了運(yùn)維成本:從人工成本看,自動風(fēng)門無需專人值守,可直接減少 80% 以上的風(fēng)門操作崗位,以 10 道風(fēng)門為例,年均可節(jié)省人工成本 40-60 萬元;從設(shè)備維護(hù)看,執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)化、免維護(hù)設(shè)計,密封膠條因關(guān)閉壓力恒定,使用壽命延長至 1-2 年,易損件更換頻率降低 60%,年維護(hù)成本可控制在 3 萬元以內(nèi);從能耗看,自動風(fēng)門漏風(fēng)率低,主通風(fēng)機(jī)無需額外增加負(fù)荷,每道風(fēng)門年均可節(jié)省電耗 1500-2000 度,同時,執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用 “間歇式供電”(僅在開關(guān)時通電,靜態(tài)時斷電),單道風(fēng)門年均耗電量僅 50-100 度,遠(yuǎn)低于手動風(fēng)門的間接能耗。綜合測算,一套自動控制系統(tǒng)的投資回收期通常可控制在 1-2 年,長期經(jīng)濟(jì)效益顯著。?
五、支撐礦井智能化建設(shè),實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)字化管理?
當(dāng)前,礦井智能化已成為行業(yè)發(fā)展的核心趨勢,而通風(fēng)系統(tǒng)的數(shù)字化、可視化管理是智能化礦井的重要組成部分。傳統(tǒng)手動無壓風(fēng)門因缺乏數(shù)據(jù)采集與傳輸功能,無法融入礦井的智能化管理體系 —— 管理人員無法實(shí)時掌握風(fēng)門的運(yùn)行狀態(tài)(如是否開啟、是否故障),只能通過人工巡檢獲取信息,不僅效率低,且易出現(xiàn)信息滯后、誤報漏報等問題;同時,手動風(fēng)門無法提供歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)(如開關(guān)次數(shù)、通行量),難以對通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化、運(yùn)輸線路的調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐。?
自動控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)互聯(lián)與智能分析,為礦井智能化建設(shè)提供了關(guān)鍵支撐:一方面,系統(tǒng)搭載的物聯(lián)網(wǎng)模塊可實(shí)時采集風(fēng)門的運(yùn)行數(shù)據(jù)(如開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)次數(shù)、故障類型、通行時間),并通過工業(yè)以太網(wǎng)或 5G 網(wǎng)絡(luò)上傳至地面監(jiān)控中心,管理人員可在監(jiān)控平臺上實(shí)時查看每道風(fēng)門的狀態(tài),實(shí)現(xiàn) “可視化管理”,無需人工巡檢;另一方面,系統(tǒng)可對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,例如通過分析風(fēng)門的通行次數(shù),判斷運(yùn)輸線路的繁忙程度,為優(yōu)化運(yùn)輸調(diào)度提供依據(jù);通過分析故障數(shù)據(jù),預(yù)測易損件的更換周期,實(shí)現(xiàn) “預(yù)防性維護(hù)”;此外,自動控制系統(tǒng)還可與礦井的 “智慧礦山” 平臺對接,將風(fēng)門數(shù)據(jù)融入通風(fēng)系統(tǒng)仿真、災(zāi)害模擬等模型,為通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計、應(yīng)急方案的制定提供數(shù)據(jù)支持,推動礦井從 “經(jīng)驗(yàn)管理” 向 “數(shù)據(jù)驅(qū)動管理” 轉(zhuǎn)型。?
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