[发明专利]一种金属矿山井下作业场所智能通风调控系统及方法

说明书

本发明公开了一种金属矿山井下作业场所智能通风调控系统及方法，将外部输入系统、需风量计算系统和三维智能可视化通风调控平台集成于地表调度中心内；通风机调速控制系统安设在井下风机控制硐室内；作业场所环境参数监测系统布置在井下通风机房或作业场所回风巷道中；数据库储存于工控计算机内；网络通讯系统通过光纤将三维智能可视化通风调控平台、通风机调速控制系统、作业场所环境参数监测系统进行连接。本发明可根据井下作业场所的不同工作状态，通过对环境参数同步监测，实时反馈的方式对作业场所通风系统进行智能调控，最大限度地提高矿井有效风量率，为矿山通风系统管理和优化调整提供决策和支撑。

技术领域

本发明涉及矿石开采技术领域，具体为一种金属矿山井下作业场所智能通风调控系统及方法。

背景技术

我国金属非金属矿山已迈入深部资源开发阶段，深部开采通风线路变长，通风阻力增大，维持矿井设计风量能耗高。多数矿山大范围多采场动态开采，中段产能不一致，作业场所风量需求多元化，分配不合理，有效风量率低。因此如何实现矿山粗犷型通风向精细动态化转变，最大限度地保护井下工作环境和工人身心健康，已成为矿山迫切需要解决的问题。

目前，常见的金属矿山通风系统一般按照大主扇模式设计，矿井总风量远大于实际需风量，加之开采向深部延深，多采场同时作业、大范围开采的通风系统导致井下通风网络更加复杂，井下串联、并联、角联等复杂通风网络已形成，通风安全问题也愈显突出，通风管理水平亟待进一步提升。目前，有关金属矿山智能通风控制系统主要有以下三种：

第一种是专利号ZL202011030456.4公开的矿山采矿领域用智能通风系统，其通过远程实时监控技术实时在线监测矿井巷道内部风速、有害气体和风压信息，自动调整矿井通风机中扇叶的转速来完成相应需求。由于该种智能通风系统未构建通风系统需风量计算模型，无法对矿井实际需风量和实际供风量调控提供理论依据。

第二种是专利号ZL201510512163.2公开的一种实现地下矿山井下风量按需分配的通风节能控制方法，其采用矿井通风网络解算软件按季节、作业时段进行需风量理论计算，按风流线路接力布置风机，风机装机巷布置风速传感器进行风量监测，依据相似原理将风量转换为风机频率，并对不同区域风机设置不同的风量允许误差，通过PLC控制系统实现风量调控。由于金属矿山生产系统具有较强的动态性，井下生产并不能一直保持相对均衡的生产工况，生产能力和作业场所一直处于动态的变化过程，而且每个作业场所工作性质不一，风量需求也不一致，按季节、作业时段进行风量调控势必造成部分作业场所通风系统常时间处于低效率的运行状态而产生大量的能耗浪费。

第三种是关于《金属矿山井下VOD智能通风技术研究》(金属矿山，2014年第6期)从矿井风量的“供需平衡”原理出发，按需供给风量。通过人员(设备)定位系统采集人员、设备信息并将数据经转换、传输到风机远程集中监控系统(VOD智能通风控制系统)，自动计算“实际需风量”。该方法在计算作业场所需风量时未考虑采矿工艺和爆破工序对需风量的影响。同时，对监测风量值(实际供风量)与目标风量值(实际需风量)的判别标准没有明确的设定，作业场所CO等有害气体对需风量及供风量大小供给的影响也未提及。

综上，结合金属矿山通风系统设计特点，风机选型一般按照通风困难时期通风阻力、风量进行选型，设计供风能力偏大，特别是在矿井投产初期和通风系统改造后，作业场所需风量和供风量均发生较大变化，如何高效匹配成为难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属矿山井下作业场所智能通风调控系统及方法，根据井下作业场所的不同工作状态，通过对环境参数同步监测，实时反馈的方式对作业场所通风系统进行智能调控，以及相互之间的有机结合形成的成套技术，以解决现有技术存在的金属矿山作业场所生产能力和工作状态一直处于动态的变化过程、需风量计算及调整难度大、有效风量率偏低等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：