本发明涉及煤矿通风的，尤其是一种掘进工作面调节风窗和局部通风机协同控风方法。
背景技术：
1、掘进工作面的按计划进度推进离不开矿井综合保障系统的支持，其中矿井通风系统在掘进工作面综合保障系统中占有重要地位，其不仅保障掘进工作面作业人员生命健康安全，也是防治掘进工作面瓦斯、粉尘浓度超限的重要技术手段。近年来，矿井智能化建设取得了显著成果，通风系统智能化升级改造也取得了长足进步，其中井下局部通风机和风门、风窗等通风相关设备设施具备了地面远程控制的能力，为掘进工作面实现“按需供风”奠定了技术基础。但距离实现掘进工作面“按需供风”，避免“一风吹”现象的目标，仍存在诸多问题，具体如下：
2、一、市面上，掘进工作面调节风窗的型号繁多，且风窗开口控制方式多样，受限于掘进工作面客观尺寸，掘进工作面调节风窗的尺寸也各不相同，而不同型号、不同尺寸、不同控制方式的风窗，地面上位机软件对风窗过风量的调节未形成统一计算标准，出现掘进工作面调节风窗虽具备远程控制能力，但风窗过风量与风窗开口调节之间缺乏统一换算方法；
3、二、随掘进工作面推进长度不断增加，掘进工作面需风量也不断增加，受限于目前变频局部通风机本身技术条件，局部通风机不能随需风量增加持续变频以满足需风量要求，所以在实际工程应用中，矿井通常选择高功率运行局部通风机，造成电力资源浪费的同时，也可能因风量过大导致掘进端头扬尘，究其原因，是当前掘进工作面局部通风机和调节风窗未形成良好的协同控风方法。
技术实现思路
1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
2、为此，本发明提出一种掘进工作面调节风窗和局部通风机协同控风方法，即提供风窗过风量与风窗开口之间的统一换算方法，对实现掘进工作面“按需供风”具有重要意义。
3、根据本发明实施例的掘进工作面调节风窗和局部通风机协同控风方法，包括以下步骤：
4、第1步骤、计算掘进工作面需风量：需风量需按照以下几种计算结果最高值确定；
5、第一种：以掘进工作面人员数量计算需风量；
6、第二种：以掘进工作面瓦斯浓度计算需风量；
7、第三种：以使用炸药量计算掘进工作需风量；
8、第2步骤：局部通风机掘进头出风量计算：局部通风机吸入风量经过沿途风量损失后，在局部通风机风筒靠近掘进端头一侧的出风量，即为局部通风机掘进头出风量；
9、第3步骤、掘进工作面调节风窗过风量与调节风窗开口率换算：调节风窗实际开口面积和风窗最大开口面积之间的比值，即为掘进工作面调节风窗开口率；调节风窗开口率确定时，通过调节风窗的风量，即为掘进工作面调节风窗过风量；当掘进工作面局部通风机频率稳定时，调节风窗开口率与调节风窗过风量之间的换算关系，即为掘进工作面调节风窗过风量与调节风窗开口率之间换算；
10、第4步骤、掘进工作面调节风窗与局部通风机协同控风：当掘进工作面需风量改变时，通过局部通风机变频或调节风窗开口率调节，改变掘进工作面风量，即为掘进工作面调节风窗与局部通风机协同控风。
11、本发明的有益效果是，通过最小二乘法得到调节风窗过风量和开口率之间的换算关系，再依据掘进工作面长度计算局部通风机百米漏风率，依据多种因素计算掘进工作面需风量，进一步提供了一种掘进工作面局部通风机和调节风窗协同控风以满足需风量要求的方法，此方法的优点是省去了人力计算和操作成本，地面可远程控制，同时本发明所提供的协同控风方法能够在实现掘进工作面“按需供风”目标的同时，节省了大量的电力资源。
12、根据本发明一个实施例，在所述第1步骤中，以掘进工作面人员数量计算需风量，计算公式为：
13、
14、其中，公式中的各个符号所表示的含义是：
15、表示掘进工作面以作业人员数量为指标的需风量，单位为；
16、表示掘进工作面同时最多作业人员数量，单位为个。
17、根据本发明一个实施例，在所述第1步骤中，以掘进工作面瓦斯浓度计算需风量，计算公式为：
18、
19、其中，公式中的各个符号所表示的含义是：
20、表示掘进工作面以瓦斯浓度为指标的需风量，单位为；
21、表示掘进工作面回风流中的平均绝对瓦斯涌出量，单位为；
22、表示掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数。
23、根据本发明一个实施例，在所述第1步骤中，以使用炸药量计算掘进工作面需风量，计算公式为：
24、
25、其中，公式中的各个符号所表示的含义是：
26、表示以使用炸药量计算掘进工作面需风量，单位为；
27、表示掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，单位为kg。
28、根据本发明一个实施例，在所述第2步骤中，局部通风机掘进头出风量，计算公式为：
29、
30、其中，公式中的各个符号所表示的含义是：
31、表示局部通风机风筒靠近掘进端头一侧出风量，单位为；
32、表示局部通风机开始吸入的风量，单位为；
33、表示风筒百米漏风率；
34、表示局部通风机风筒长度，单位为m；
35、风流由局部通风机吸入后，沿风筒向掘进端头流动的过程中，风量损失率，即为风筒百米漏风率，风筒百米漏风率的具体计算公式为：
36、
37、局部通风机吸风量由安装在靠近局部通风机一侧风筒中的风速传感器监测数据计算平均值所得；
38、局部通风机出风量由安装在靠近掘进端头一侧风筒中的风速传感器监测数据计算平均值所得。
39、根据本发明一个实施例，在所述第3步骤中，调节风窗开口率与调节风窗过风量之间的换算关系，采用最小二乘法进行曲线拟合，具体计算公式为：
40、
41、其中，公式中的各个符号所表示的含义是：
42、表示调节风窗过风量，单位为；
43、表示调节风窗开口率，在地面上位机可以设置；
44、、、表示调节风窗过风量与调节风窗开口率换算式系数，通过实际计算得到。
45、根据本发明一个实施例，取三组调节风窗实际过风量与对应过风量下的调节风窗开口率数据，将数据代入上述换算式，可得：
46、
47、通过上述所列方程组，可计算得到调节风窗过风量与调节风窗开口率换算式系数、、。
48、根据本发明一个实施例，在所述第4步骤中，掘进工作面调节风窗与局部通风机协同控风，操作方法为：
49、第41步骤、计算掘进工作面需风量；
50、第42步骤、判断局部通风机是否具备变频能力；
51、第43步骤、若局部通风机不具备变频能力，则采用风窗进行过风量调节；
52、第44步骤、若局部通风机具备变频能力，给局部通风机频率进行分档，进一步判断掘进工作面需风量是否在调节风窗最大可调节范围内；
53、第45步骤、若掘进工作面需风量在调节风窗最大可调节范围内，则重复第43步骤；
54、第46步骤、若掘进工作面需风量不在调节风窗最大可调节范围内，则采用局部通风机进行风量调节。
55、根据本发明一个实施例，所述第43步骤的操作流程为：
56、第431步骤、以最小二乘法得调节风窗开口率与过风量换算方程；
57、第432步骤、在地面上位机输入需风量，得到调节风窗开口率；
58、第433步骤、在地面上位机输入调节风窗开口率，调整掘进工作面调节风窗过风量；
59、第434步骤、以调节风窗处风速传感器监测数据平均值验证风量是否调整到位；
60、第435步骤、调风结束。
61、根据本发明一个实施例，所述第46步骤的操作流程为：
62、第461步骤、在地面上位机输入掘进工作面长度；
63、第462步骤、在地面上位机计算局部通风机百米漏风率；
64、第463步骤、以掘进工作面需风量作为局部通风机出风量，在地面上位机计算局部通风机吸风量；
65、第464步骤、查看局部通风机使用手册，得到此吸风量下的局部通风机对应频率；或将手册内容提前录入地面上位机，在地面上位机输入吸风量得到对应频率；
66、第465步骤、以局部通风机所应调整的频率，将局部通风机频率调整至最初划分的局部通风机频率档；
67、第466步骤、 以调节风窗处风速传感器监测数据平均值验证风量是否调整到位；
68、第467步骤、调风结束。
69、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
70、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
1.一种掘进工作面调节风窗和局部通风机协同控风方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的掘进工作面调节风窗和局部通风机协同控风方法，其特征在于，在所述第1步骤中，以掘进工作面人员数量计算需风量，计算公式为：
3.根据权利要求1所述的掘进工作面调节风窗和局部通风机协同控风方法，其特征在于，在所述第1步骤中，以掘进工作面瓦斯浓度计算需风量，计算公式为：
4.根据权利要求1所述的掘进工作面调节风窗和局部通风机协同控风方法，其特征在于，在所述第1步骤中，以使用炸药量计算掘进工作面需风量，计算公式为：
5.根据权利要求1所述的掘进工作面调节风窗和局部通风机协同控风方法，其特征在于，在所述第2步骤中，局部通风机掘进头出风量，计算公式为：
6.根据权利要求1所述的掘进工作面调节风窗和局部通风机协同控风方法，其特征在于，在所述第3步骤中，调节风窗开口率与调节风窗过风量之间的换算关系，采用最小二乘法进行曲线拟合，具体计算公式为：
7.根据权利要求6所述的掘进工作面调节风窗和局部通风机协同控风方法，其特征在于，取三组调节风窗实际过风量与对应过风量下的调节风窗开口率数据，将数据代入上述换算式，可得：
8.根据权利要求1所述的掘进工作面调节风窗和局部通风机协同控风方法，其特征在于，在所述第4步骤中，掘进工作面调节风窗与局部通风机协同控风，操作方法为：
9.根据权利要求8所述的掘进工作面调节风窗和局部通风机协同控风方法，其特征在于，所述第43步骤的操作流程为：
10.根据权利要求8所述的掘进工作面调节风窗和局部通风机协同控风方法，其特征在于，所述第46步骤的操作流程为：
