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近日,中国煤科煤科院(以下简称煤科院)自主研发的智能均压防灭火成套技术装备,在三道沟、沙坪等煤矿通过验收并进入常态化应用。该技术聚焦浅埋深煤层覆岩裂隙发育、多采空区连通、漏风通道复杂等行业难题,构建起“感知—预警—评估—调控—应急”全链闭环体系,推动矿井火灾防控由传统人工经验模式迈向数据驱动、精准可控的智能防控新阶段。
我国浅埋深煤层开采条件复杂,采空区之间易连通,漏风通道隐蔽多变,采空区遗煤自燃是煤炭开采面临的重大灾害之一。传统均压防灭火技术面临监测不准、算法滞后、执行粗放、一体化平台缺失等短板,难以实现自感知、自决策、自执行。围绕这些行业痛点,煤科院以通风网络理论、流体力学、智能感知与自动控制技术为核心开展系统攻关,形成了全链闭环解决方案。
全域智能感知,风险预警关口迁移。在感知预警环节,系统构建了覆盖工作面、采空区、密闭墙及进回风巷的全区域实时监测网络,连续采集压差、风量、氧气、一氧化碳等多参数,突破了传统单点、静态监测的局限。通过多源数据融合与智能分析,建立均压状态量化评估与分级预警模型,可在自燃风险潜伏期即介入调控,推动火灾防控关口前移。
协同均压调控,动态平衡漏风压差。在调控执行环节,该技术采用“风窗—风机”联合均压与协同调控,核心是以通风网络与流体力学为基础,通过风窗智能调节局部风阻、局部风机补充网络动力,对工作面与采空区压差实施多点反馈补偿,使漏风通道两端压力趋近动态平衡。其中,自研本安型智能百叶式风窗支持1°精准调控、毫秒级响应、远程及就地控制,实现“精细平衡”;局部通风机联动风速传感器与变频器按需供风,实现“大范围补偿”。二者协同,形成动态气压屏障,在保障基础风量的同时,将动态调压运行成本最小化;同时,系统具有主、备风机远程切换与应急快速处置能力,确保极端工况下能够快速联动、保障安全。
中枢智能决策,源头管控闭环运行。在决策管控环节,团队自主开发的智能均压综合管控平台作为决策中枢,融合实时监测、通风网络解算与智能决策,自动调控风窗、风机等设备,动态维持采空区等关键区域微压差平衡,形成自感知、自决策、自执行的完整闭环,将灾害防控由经验驱动转为算法驱动,精准抑制遗煤自燃,把灾害防治从“事后被动处置”转向“源头主动管控”。
应用效果看,某矿应用该技术后,上隅角氧气浓度由15.9%提升至18.4%,一氧化碳平均浓度由95ppm降至15ppm,瓦斯积聚与有害气体涌出风险得到有效遏制;上隅角与上覆采空区压差由118Pa降至35Pa,采空区漏风量由364m³/min降至98m³/min,压差与漏风同步大幅下降,有效抑制了采空区漏风供氧。
目前,该成套技术装备工程化推广效果良好,运行成本可控,不仅显著改善了上隅角与采空区关键安全指标,更从源头抑制遗煤自燃和瓦斯积聚的致灾诱因,进一步为煤矿企业安全生产筑牢通风系统“免疫屏障”,兼顾安全、环保与经济效益,为浅埋深煤层矿井智能防灭火提供了可复制、可推广的示范样板。(曹乃夫、赵尤信)
