多层采空区流场压能平衡自动控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉具体涉及一种多层采空区流场压能平衡自动控制系统；包括设置在采煤工作面进风巷内的本安电源、变频器、变频调控风机和第一风量传感器以及设置在采煤工作面回风巷的第一CO传感器、第二CO传感器、第二风量传感器和压差传感器；所述第一风量传感器、第一CO传感器、第二CO传感器、第二风量传感器、压差传感器和变频器均共同连接有PLC控制器；所述变频器还与变频调控风机连接，所述本安电源用于为系统供电；使用本实用新型专利技术的控制系统后，采煤工作面调试的风压始终与上部采空区保持在930～1080 Pa之间，防止了采空区有害气体与工作面气体相互流动交换，实现了煤层群开采条件下的多层采空区遗煤自燃及瓦斯等灾害的综合防控。

【技术实现步骤摘要】
多层采空区流场压能平衡自动控制系统
本技术涉及矿用设备
，具体涉及一种多层采空区流场压能平衡自动控制系统。
技术介绍
在煤层群开采过程中，开采顺序一般是先上后下。位于上部的煤层回采结束后，回采下部煤层时，若使用全部垮落法处理采空区，将使上部多个煤层的采空区相互连通，造成回采工作面采空区漏风通道增多，即形成了复杂的多层采空区流场。多层采空区流场是指上部已开采多煤层采空区群或周边采空区群与本煤层开采工作面空间相互连通形成的气体流动场。如果矿井采用正压通风，将导致采空区内漏风严重从而引起遗煤自燃。煤的自燃能够产生CO、CO2等多种有害气体，并且当采空区有高浓度瓦斯聚集时还可引发瓦斯爆炸，造成严重的后果。如果矿井采用负压通风，则会造成采空区有毒有害气体大量涌入回采工作面，造成有害气体浓度超限，严重威胁工作人员的健康和生命，矿井的安全生产难以保证。
技术实现思路
本技术为解决多层采空区矿井的安全生产难以保证的技术问题，提供一种多层采空区流场压能平衡自动控制系统，对多层采空区唯一的漏风汇——工作面回风巷和相邻的上覆采空区之间进行压差调整，使得整个漏风流场在局部范围内实现动态的压力平衡，则可防止采空区有害气体流入回采工作面和工作面的新鲜风流过量流入采空区。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案为：一种多层采空区流场压能平衡自动控制系统，包括设置在采煤工作面进风巷内的本安电源、变频器、变频调控风机和第一风量传感器以及设置在采煤工作面回风巷的第一CO传感器、第二CO传感器、第二风量传感器和压差传感器；所述第一风量传感器、第一CO传感器、第二CO传感器、第二风量传感器、压差传感器和变频器均共同连接有PLC控制器；所述变频器还与变频调控风机连接，所述本安电源用于为系统供电。多层采空区流场压能平衡控制的实质是采用变压的方法，为防止采空区有害气体与工作面气体相互流动交换，使工作面流场压力与多层采空区流场保持动态平衡。变频调控风机为局部动态平衡调节提供风源；变频器为局部动态平衡调节的驱动和控制的核心单元；第一风量传感器测量进风风量，为控制提供参量。压差传感器与PLC控制器相连接，压差传感器为回风巷和上覆采空区测量风压差，为控制提供参量，PLC控制器通过控制变频器实现变频调控风机的自动控制。第二风量传感器测量出风风量，为控制提供参量。第一CO传感器和第二CO传感器设置在回风巷，为控制提供参量。本安电源为所有传感器供电，传感器采用RS485总线连接。变频器设有PLC控制器，为核心控制单元，通过RS485总线，实时采集风压差、一氧化碳含量和进出风量。PLC根据风压控制模型和设置参数自动调节变频输出频率，实现风量调节。本技术系统根据以上采集参量进行三种控制方式，各方式之间为互补，任何一种失效不影响系统正常控制。①CO含量控制方式设置两个参数，Q1为一氧化碳含量超限点，Q2为一氧化碳含量危险点。当一氧化碳含量实测量超过超限点，系统报警并增加送风量，调节时应保证风压和风量在设定范围内。当一氧化碳含量实测量超过危险点，系统报警并以全速送风量，快速提高风压。②风压控制方式设置两个参数，P1为风压下限点，P2为风压上限点。正常运行时实测风压应在P1和P2之间，系统维持当前状态运行；当实测风压小于P1，增加送风量；当实测风压大于P2，减少送风量。③风量控制方法设置两个参数，F1为漏风风量下限点，F2为漏风风量上限点。理想状态下漏风风量为零，系统在局部动态平衡状态下，但实际存在测量误差和维持漏风区风压，系统有一定风量损失。漏风风量测量值F为进风巷风量传感器1测量值减去回风巷风量传感器2测量值，且应保持为正值。当F<F1时，系统增加送风量，提高风压差；当F>F2时，系统减少送风量，降低风压差。与现有技术相比本技术具有以下有益效果：对多层采空区唯一的漏风汇——工作面回风巷和相邻的上覆采空区之间进行压差调整，使得整个漏风流场在局部范围内实现动态的压力平衡，则可防止采空区有害气体流入回采工作面和工作面的新鲜风流过量流入采空区。使用本技术的控制系统后，采煤工作面调试的风压始终与上部采空区保持在930～1080Pa之间，防止了采空区有害气体与工作面气体相互流动交换，实现了煤层群开采条件下的多层采空区遗煤自燃及瓦斯等灾害的综合防控。附图说明图1为多层采空区流场压能平衡自动控制系统的结构示意图。图中标记如下：1-本安电源，2-变频器，3-变频调控风机，4-接线盒，5-第一风量传感器，6-第一CO传感器，7-第二CO传感器，8-第二风量传感器,9-压差传感器。具体实施方式以下结合具体实施例对本技术作进一步说明。实施例1如图1所示，一种多层采空区压流场能平衡自动控制系统，包括设置在采煤工作面进风巷内的本安电源1、变频器2、变频调控风机3和第一风量传感器5以及设置在采煤工作面回风巷的第一CO传感器6、第二CO传感器7、第二风量传感器8和压差传感器9；所述第一风量传感器5、第一CO传感器6、第二CO传感器7、第二风量传感器8、压差传感器9和变频器2均共同连接有PLC控制器；所述变频器2还与变频调控风机3连接，所述本安电源1用于为系统供电。各传感器均通过RS485总线连接接线盒4，接线盒4连接本安电源1。压差传感器9一端设在回风巷道两道风门里10m处，另一端设在回风巷道调节风门附近与上层相邻采空区连通的钻孔内，压差传感器与PLC控制器相连接，压差传感器为回风巷和上覆采空区测量风压差，为控制提供参量，PLC控制器通过控制变频器2实现变频调控风机3的自动控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层采空区流场压能平衡自动控制系统，其特征在于：包括设置在采煤工作面进风巷内的本安电源（1）、变频器（2）、变频调控风机（3）和第一风量传感器（5）以及设置在采煤工作面回风巷的第一CO传感器（6）、第二CO传感器（7）、第二风量传感器（8）和压差传感器（9）；所述第一风量传感器（5）、第一CO传感器（6）、第二CO传感器（7）、第二风量传感器（8）、压差传感器（9）和变频器（2）均共同连接有PLC控制器；所述变频器（2）还与变频调控风机（3）连接，所述本安电源（1）用于为系统供电。

【技术特征摘要】
1.一种多层采空区流场压能平衡自动控制系统，其特征在于：包括设置在采煤工作面进风巷内的本安电源（1）、变频器（2）、变频调控风机（3）和第一风量传感器（5）以及设置在采煤工作面回风巷的第一CO传感器（6）、第二CO传感器（7）、第二风量传感器（8）和压差传感器（9）；所述第一风量传感器（5）、第一CO传感器（6）、第二CO传感器（7）、...

【专利技术属性】
技术研发人员：于斌，邓存宝，杨智文，孟祥斌，周建峰，张勋，王爱国，匡铁军，陈涛，纪润清，邓汉忠，马占元，刘文，王雪峰，贾启岩，
申请(专利权)人：大同煤矿集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：山西,14