一、研究背景

長距離掘進工作面局部通風智能調控技術的研究和優化，對保證礦井安全高效生產和礦工生命安全具有較大的理論與現實意義。現有技術多局限于局部通風機本身進行變頻調風，少有基于長距離掘進工作面按需供風導向的通風安全保障技術研究。設計了局部通風智能調控系統，建立了基于多特征供需匹配的非線性變頻調控模型，將局部通風機智能變頻調控與瓦斯抽采結合，保障掘進工作面用風安全，并對局部通風系統進行健康評價，實現對長距離掘進工作面的通風安全保障。

1、局部通風智能調控系統總體設計

局部通風智能調控系統由井下監控系統、通風異常調控系統、地面工作站組成，如圖1所示。井下監控系統實時監控井下通風機、風筒和工作面，實現局部通風機工作異常狀態研判預警、風筒內部漏風動態分析、實際供需風量動態預測。通風異常調控系統通過識別井下通風參數異常情況，制定不同參數不同等級的風險協同處置策略。地面工作站挖掘工作面風流狀態與風筒參數的潛在規律，形成風流?風筒調控模型，實現風筒實時調控；建立變頻預測調風模型，通過通風機智能變頻實現按需供風，并在通風異常情況下，輔以鉆孔瓦斯抽采控制工作面瓦斯濃度。

2、局部通風智能化管控

包括通風機工作狀態監測、通風機智能化變頻及通風機故障診斷和預警等，如圖 2 所示，主要實現通風機故障快速識別響應和工作狀態改善、主備通風機智能切換、按需供風、應急聯動控制等功能。

3、掘進工作面通風供需匹配分析

通過掘進工作面風量監控和通風機風量監控，建立基于實際供風和通風機供風的 T?S 模糊控制模型，實現局部通風機調節分級啟動與工作面風量聯動監控，通過通風機智能變頻實現對工作面實際供風量的精準調控。

4、通風聯動調控

① 常態下變頻調風。根據重新確定好的供需風量進行變頻調風，實現常態下局部通風的智能聯動變頻調控，達到掘進工作面供需風量的動態平衡，如圖 3 所示。

② 通風異常情況下調控排風。通風異常情況下利用鉆孔瓦斯抽采降低瓦斯涌出量，再利用通風機變頻模塊進行調控。

5、局部通風系統健康綜合評價

對井下掘進工作面通風參數進行異常指標評判，深度挖掘通風異常參數與通風動力之間的內在關聯，找出導致礦井通風系統異常的失效類型和影響局部通風系統的健康指數，構建局部通風系統健康指標評價體系（圖4）。

三、結論

提出的2種通風聯動調控方式在常態和通風異常條件下都能滿足長距離掘進巷道供風需求。在常態下通過供需匹配分析確定通風機運行頻率，實現通風機智能變頻調風；在通風異常情況下采用4種調控排風規則，保障了長距離掘進工作面通風安全，同時達到節能減排的效果。

局部通風系統健康指標綜合評價體系通過綜合評價模型和健康指數，實現對局部通風系統的實時健康“體檢”，并定量顯示不同指標的風險等級，可確保局部通風系統處于健康狀態。