利用監控系統實現瓦斯和風的聯動控制技術研究

魏 敏，蔡瑞春

(1.淮南礦業集團張集煤礦， 安徽淮南市 232174;2.國投新集能源股份有限公司劉莊煤礦， 安徽阜陽市 236234)

利用監控系統實現瓦斯和風的聯動控制技術研究

魏 敏1，蔡瑞春2

(1.淮南礦業集團張集煤礦， 安徽淮南市 232174;2.國投新集能源股份有限公司劉莊煤礦， 安徽阜陽市 236234)

在迎頭瓦斯涌出量變化不定的作業地點，特別是在有斷層等地質異常區的掘進巷道，瓦斯有可能瞬間大量涌出，從而引起瓦斯超限事故。通過對瓦斯濃度的監測監控，利用監控系統實現瓦斯和局扇的聯動控制，避免了多開局扇造成礦井風量和電費的浪費，防止了瓦斯瞬間大量涌出而導致的瓦斯超限事故。

瓦斯監控;局扇;聯動控制

在實際生產過程中，局扇開啟臺數往往根據進尺、實際瓦斯涌出量、作業人數等情況來決定，而不是將已安裝的局扇都同時開啟。但迎頭瓦斯涌出量卻時常變化不定，特別是在有斷層等地質異常區的掘進巷道，瓦斯瞬間就可能大量涌出，從而引起瓦斯超限事故。多開局扇則浪費礦井風量和電費，正常開啟局扇，又可能因瓦斯突然涌出而造成超限。為了解決兩者之間的矛盾，利用監控系統實現局扇由瓦斯濃度變化自動開啟，從而一舉解決了這一難題。

1 工作原理及實現方案［1～4］

1.1 局扇供風情況一

工作面正常供風時開單機(1#電機)，當瓦斯濃度大時，啟動2#電機(見圖1)。

圖1 局扇供風情況一

1.1.1 瓦斯自動控制局扇啟動方案

將監控斷電器內繼電器的常開觸點串聯接入局扇切換開關專局側內36 V控制回路中的9#線與KM2線圈之間，局扇設置為對旋空載方式。

當瓦斯濃度達到了啟動設定值時，監控系統通過分站發出一控制命令給斷電器，使斷電器內繼電器的該常開觸點變成閉合態，KM2接觸器線圈得電，接觸器吸合，2#局扇電機(M2)啟動。

專局2#電機啟動后，當瓦斯降到局扇的停止設定值時，監控系統通過分站發出一控制命令給斷電器，使斷電器內繼電器的處于閉合態的常開觸點又恢復成斷開態，KM2接觸器線圈失電，接觸器斷開，專局2#電機(M2)停止。

同理，備局也按照相同的方式實現控制。

1.1.2 風電閉鎖功能實現方案

依據瓦斯濃度自動控制局扇的開停后，則采用傳統風電閉鎖方式難以實現被控局扇的風電閉鎖功能。當瓦斯濃度高于啟動設定值，兩臺電機正常開啟時，KM1、KM2接觸器的常開觸點都成閉合態，串入風電閉鎖線的A、B端輸出閉合點，迎頭動力饋電開關正常供電;當瓦斯濃度低于停止設定值，開單機時，KM1常開觸點成閉合態、KM2常開觸點仍為斷開態，A、B端輸出斷開點，迎頭動力饋電開關則被風電閉鎖，無法正常供電，影響生產。

為了解決上述問題，在2#電機常開觸點上并聯一組監控斷電器常閉觸點(見圖2)。

圖2 風電閉鎖功能

當瓦斯濃度高于啟動設定值，兩臺電機正常開啟時，KM1、KM2接觸器的常開觸點成閉合態，監控斷電器的常閉觸點則成斷開態，A、B端輸出閉合點，迎頭動力饋電開關正常供電。當1#電機或2#電機故障不能開啟時，KM1或KM2常開觸點不跳轉，仍為斷開態，A、B端輸出開斷點，迎頭動力饋電開關則被風電閉鎖，無法供電，實現了風電閉鎖功能。

當瓦斯濃度低于停止設定值，開單機時，KM1常開觸點成閉合態、KM2常開觸點不變化仍為斷開態，監控斷電器常閉觸點不變化也仍為閉合態，A、B端輸出閉合點，迎頭動力饋電開關正常供電。當1#電機故障時，KM1常開觸點不跳轉，仍為斷開態，A、B端輸出開斷點，迎頭動力饋電開關被風電閉鎖，無法供電，實現了風電閉鎖功能。

1.2 局扇供風情況二

工作面4臺對旋局扇(2臺專局2臺備局)，兩路風筒，平時一路風筒1臺專局供風(見圖3，后面說明中默認專局一開啟，專局二為瓦斯自動控制開啟)。

圖3 局扇供同情況二

1.2.1 瓦斯自動控制局扇啟動方案

拆除專局二切換開關專局側中間繼電器KA的輔助觸點KA1，將監控斷電器內繼電器的常開觸點并聯接到KA1位置上。

當瓦斯達到啟動設定值時，監控系統通過分站發出一控制命令給斷電器，使斷電器內繼電器的常開觸點成閉合態，KA線圈得電，輔助觸點KA2、KA3吸合，KM1、KM2線圈得電，KM1、KM2接觸器吸合，M1、M2電機啟動，即專二開啟。

專局二啟動后，當瓦斯濃度降到停止控制值時，監控系統通過分站發出一控制命令給斷電器，使斷電器內繼電器的原閉合態的常開觸點恢復成斷開態，局扇控制回路斷開，KM1、KM2線圈失電，KM1、KM2接觸器斷開，M1、M2電機停止，即專二停止。

備局的控制原理、接線與專局相同。

1.2.2 風電閉鎖實現方案(見圖4)

圖4 風電閉鎖方案

風電閉鎖控制原理與第一種方式相同，不再復述。

2 軟件的選擇設置［5］

(1)利用監控系統的監控軟件實現自動控制功能。利用目前的監控系統軟件，能夠實現當瓦斯達到(或超過)啟動設定值時自動開啟某臺局扇(或電機)，當瓦斯低于停止設定值時關閉該臺已開啟的局扇(或電機)。為了避免出現被控局扇(或電機)頻繁的開啟和關閉的現象，一般將停止設定值設置得很低。所有瓦斯探頭都能根據設定的啟動設定值自動開啟某掘進面的該臺具有自動控制功能的局扇(或電機)。該功能的實現不影響原監控軟件系統的各項性能，投入低，使用的設備都是原監控設備，也不用進行軟件的升級改造。

(2)利用監控系統新開發的瓦斯預警軟件實現自動控制功能。礦山與北京廠家共同開發了一種瓦斯預警和局扇控制軟件，該軟件直接從監控系統服務器的數據庫中讀取數據，實現兩種數據比較及預警、控制功能。當設置成斷電控制開啟局扇(或電機)時，則當該軟件出現報警時也同時控制斷電器開啟相應的局扇(或電機);還可設置開啟局扇的最短時間長度，以避免出現被控局扇(或電機)頻繁的開啟和關閉的現象。

3 現場實施

由于313隊施工的西二7－1軌道下山巷道前方存在斷層，距離8煤、6煤也較近，易出現瓦斯涌出異常現象。該掘進面供風方式為一路風筒1臺對旋、一路風筒1臺單機往迎頭供風。故對專局二(即開單機)進行了瓦斯自動控制局扇開停改造，目前使用正常，效果良好，每天可節約電量700 kWh。

4 結論

該控制方式能通過迎頭瓦斯濃度及變化情況，由監控軟件實現備用的局扇自動開停，具有以下優點:

(1)有效解決了因瓦斯突然變化，迎頭風量不足可能引起的瓦斯超限事故，為礦井安全生產提供了安全保障。

(2)瓦斯濃度低時，能實現自動停機，節省了電費和礦井風量。

［1］ 孫繼平.煤礦監控系統［M］.北京:煤炭工業出版社，2006.

［2］ 王衍生，尹經梅，劉 平.監測監控系統在礦井瓦斯管理中的應用［J］.礦業安全與環保，2000，(S1):71－72.

［3］ 李樹剛.安全監測監控技術［M］.西安:中國礦業大學出版社，2008.

［4］ 孫繼平.煤礦安全監控技術與系統［J］.煤炭科學技術，2010，38(10):1－4.

［5］ 江 銳.礦井瓦斯災害自動監測預警系統的研究［D］.武漢:武漢理工大學，2007.

2011－05－11)

魏 敏(1982－)，女，安徽泗縣人，主要從事安全監控專業，Email:158849445@qq.com。