一、研究背景

长距离掘进工作面局部通风智能调控技术的研究和优化，对保证矿井安全高效生产和矿工生命安全具有较大的理论与现实意义。现有技术多局限于局部通风机本身进行变频调风，少有基于长距离掘进工作面按需供风导向的通风安全保障技术研究。设计了局部通风智能调控系统，建立了基于多特征供需匹配的非线性变频调控模型，将局部通风机智能变频调控与瓦斯抽采结合，保障掘进工作面用风安全，并对局部通风系统进行健康评价，实现对长距离掘进工作面的通风安全保障。

1、局部通风智能调控系统总体设计

局部通风智能调控系统由井下监控系统、通风异常调控系统、地面工作站组成，如图1所示。井下监控系统实时监控井下通风机、风筒和工作面，实现局部通风机工作异常状态研判预警、风筒内部漏风动态分析、实际供需风量动态预测。通风异常调控系统通过识别井下通风参数异常情况，制定不同参数不同等级的风险协同处置策略。地面工作站挖掘工作面风流状态与风筒参数的潜在规律，形成风流−风筒调控模型，实现风筒实时调控；建立变频预测调风模型，通过通风机智能变频实现按需供风，并在通风异常情况下，辅以钻孔瓦斯抽采控制工作面瓦斯浓度。

2、局部通风智能化管控

包括通风机工作状态监测、通风机智能化变频及通风机故障诊断和预警等，如图 2 所示，主要实现通风机故障快速识别响应和工作状态改善、主备通风机智能切换、按需供风、应急联动控制等功能。

3、掘进工作面通风供需匹配分析

通过掘进工作面风量监控和通风机风量监控，建立基于实际供风和通风机供风的 T−S 模糊控制模型，实现局部通风机调节分级启动与工作面风量联动监控，通过通风机智能变频实现对工作面实际供风量的精准调控。

4、通风联动调控

① 常态下变频调风。根据重新确定好的供需风量进行变频调风，实现常态下局部通风的智能联动变频调控，达到掘进工作面供需风量的动态平衡，如图 3 所示。

② 通风异常情况下调控排风。通风异常情况下利用钻孔瓦斯抽采降低瓦斯涌出量，再利用通风机变频模块进行调控。

5、局部通风系统健康综合评价

对井下掘进工作面通风参数进行异常指标评判，深度挖掘通风异常参数与通风动力之间的内在关联，找出导致矿井通风系统异常的失效类型和影响局部通风系统的健康指数，构建局部通风系统健康指标评价体系（图4）。

三、结论

提出的2种通风联动调控方式在常态和通风异常条件下都能满足长距离掘进巷道供风需求。在常态下通过供需匹配分析确定通风机运行频率，实现通风机智能变频调风；在通风异常情况下采用4种调控排风规则，保障了长距离掘进工作面通风安全，同时达到节能减排的效果。

局部通风系统健康指标综合评价体系通过综合评价模型和健康指数，实现对局部通风系统的实时健康“体检”，并定量显示不同指标的风险等级，可确保局部通风系统处于健康状态。