礦井瓦斯監(jiān)測新技術(shù)的探討及其應(yīng)用

張東輝

摘 要：隨著煤炭工業(yè)的不斷發(fā)展，礦井瓦斯事故越來越多地成為影響煤礦安全的重要因素。在煤礦重大惡性事故中，瓦斯事故約占70%～80%。瓦斯事故的原因很多，但最本質(zhì)的原因在于形成了瓦斯積聚，只有避免瓦斯積聚才能從根本上消除瓦斯事故。避免瓦斯積聚的最重要的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯積聚并及時(shí)處理，這就必須要依靠各類瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：礦井瓦斯 監(jiān)測 技術(shù) 探討

中圖分類號(hào)：TD712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0090-01

1 KJD11局部通風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換監(jiān)控器

由于高瓦斯礦井、突出礦井的瓦斯涌出量較大，那么需要的風(fēng)量也就越大。為了保證局部通風(fēng)機(jī)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，可以在掘進(jìn)工作面實(shí)行雙風(fēng)機(jī)雙電源供風(fēng)，它的優(yōu)點(diǎn)是降低了因風(fēng)機(jī)停風(fēng)造成瓦斯超限的機(jī)率，進(jìn)一步保障了掘進(jìn)工作面的安全生產(chǎn)，但需要解決雙風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換、風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視以及風(fēng)電瓦斯閉鎖等環(huán)節(jié)如何與之配合的問題。KJD11局部通風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換監(jiān)控器的應(yīng)用有效地解決了這些問題。

KJD11局部通風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換監(jiān)控器主要功能有：（1）雙風(fēng)機(jī)自動(dòng)相互切換。運(yùn)行中的風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障停機(jī)后，另一臺(tái)風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，保證工作面供風(fēng)不間斷。切換時(shí)具有3～20s可調(diào)的延時(shí)功能，以免損壞分風(fēng)器等設(shè)施。（2）雙風(fēng)機(jī)之間相互閉鎖。一臺(tái)風(fēng)機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，另一臺(tái)風(fēng)機(jī)無法啟動(dòng)，以免強(qiáng)風(fēng)損壞分風(fēng)器和風(fēng)筒。（3）風(fēng)電瓦斯閉鎖。當(dāng)專用風(fēng)機(jī)（或?qū)Ｓ脤?duì)旋風(fēng)機(jī)的一級(jí)）停止運(yùn)行后，裝置自動(dòng)切斷工作面動(dòng)力設(shè)備電源。通過接收監(jiān)測系統(tǒng)分站的控制信號(hào)也可以進(jìn)行風(fēng)電閉鎖和瓦斯電閉鎖。（4）風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測。可以自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測風(fēng)機(jī)（對(duì)旋風(fēng)機(jī)的各級(jí)）的運(yùn)行狀態(tài)，并將此開關(guān)量信號(hào)傳輸至監(jiān)測系統(tǒng)分站，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測。（5）被控開關(guān)工作狀態(tài)監(jiān)視。以電壓方式直接檢測被控閉鎖開關(guān)負(fù)荷側(cè)電壓的狀態(tài)，并轉(zhuǎn)換成開關(guān)量信號(hào)傳輸至監(jiān)測系統(tǒng)分站，實(shí)現(xiàn)被控開關(guān)負(fù)荷側(cè)狀態(tài)的遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測。（6）停風(fēng)自保。當(dāng)雙風(fēng)機(jī)因停電都處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，一旦恢復(fù)送電，則兩臺(tái)風(fēng)機(jī)均不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，以免在瓦斯超限且未處理的情況下自動(dòng)送風(fēng)。（7）裝置設(shè)有觀察窗，可以通過指示燈了解風(fēng)機(jī)和被控開關(guān)的狀態(tài)。

2 WYS管道氣體參數(shù)監(jiān)測儀的應(yīng)用

WYS管道氣體參數(shù)監(jiān)測儀適用于煤礦井下瓦斯抽放系統(tǒng)的監(jiān)測，可實(shí)時(shí)監(jiān)測抽放管路中的瓦斯流量、溫度、濃度、負(fù)壓，自動(dòng)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的瓦斯流量與純量。四種參數(shù)都為標(biāo)準(zhǔn)的200～1000 Hz輸出，能順利地接入煤礦常用的KJ4、KJ66等安全監(jiān)測分站，通過分站傳送至地面計(jì)算機(jī)。值得一提的是，現(xiàn)今安全監(jiān)測系統(tǒng)很多都具備抽放監(jiān)控系統(tǒng)的軟件模塊，兩者有機(jī)的結(jié)合，及時(shí)適應(yīng)了煤礦“先抽后采”“以抽為本”的實(shí)際要求。（1）監(jiān)測儀的工作原理：流量測定采用了先進(jìn)的渦街流量傳感器，在流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體，當(dāng)流體從管道流過時(shí)，在旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，在一定流量范圍內(nèi)，該旋渦的發(fā)生頻率與流速成正比，且不受流體的密度、粘度等介質(zhì)參數(shù)的影響，通過測出旋渦的發(fā)生頻率，準(zhǔn)確得出管道內(nèi)瓦斯的流量。（2）監(jiān)測儀結(jié)構(gòu)：由四個(gè)裝在管道上的傳感器和主機(jī)組成，主機(jī)是儀器的核心，主要任務(wù)是：供給傳感器電源、輸出頻率信號(hào)以及對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、統(tǒng)計(jì)與顯示。（3）適用范圍：煤礦井下瓦斯抽放系統(tǒng)的監(jiān)測，可實(shí)時(shí)監(jiān)測抽放管路中的瓦斯流量、溫度、濃度、負(fù)壓，自動(dòng)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的瓦斯流量與純量，能順利地接入煤礦常用的KJ4、KJ66等安全監(jiān)測分站，通過分站傳送至地面計(jì)算機(jī)。

3 礦燈瓦斯監(jiān)測器

中國科學(xué)新近開發(fā)的微型瓦斯探測器，將一塊專門用于瓦斯探測的處理器置于普通礦燈的蓄電池中，當(dāng)?shù)V燈處于環(huán)境的瓦斯?jié)舛瘸^安全警戒線時(shí)，礦燈上的紅色指示燈便開始持續(xù)閃亮報(bào)警，直至周圍瓦斯?jié)舛然謴?fù)正常。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：入井人員必須攜帶礦燈和自救器，方可入井。這就是說如果用這種具有瓦斯檢測報(bào)警功能的礦燈取代普通礦燈，相當(dāng)于每個(gè)入井人員都攜帶了一個(gè)小型的瓦斯監(jiān)測報(bào)警裝置，一旦出現(xiàn)瓦斯超限入井人員就會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行處理，大大減小了瓦斯積聚的現(xiàn)象，從而保證了生產(chǎn)安全。這種礦燈已在山西臨汾等礦務(wù)局進(jìn)行了使用和推廣。

4 MD-1短消息瓦斯預(yù)警系統(tǒng)

該系統(tǒng)能自動(dòng)將監(jiān)測到的各個(gè)掘進(jìn)頭、工作面的瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)分類、比較判斷，將達(dá)到預(yù)設(shè)條件的數(shù)據(jù)信息，以短信的方式發(fā)送到指定負(fù)責(zé)人的手機(jī)或小靈通上。各級(jí)負(fù)責(zé)人可以通過短信的形式主動(dòng)查詢當(dāng)前監(jiān)控系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)，即負(fù)責(zé)人通過發(fā)送特定編碼的短信到短信監(jiān)測系統(tǒng)的手機(jī)號(hào)碼上，短信監(jiān)測系統(tǒng)接收到查詢短信后，立刻將進(jìn)行處理，并回送處理后的數(shù)據(jù)信息。無論礦長級(jí)人員是在煤礦，還是出差漫游，只要他的手機(jī)有信號(hào)，就能隨時(shí)獲取礦井的各個(gè)瓦斯探頭的監(jiān)測數(shù)據(jù)，第一時(shí)間收到報(bào)警信息。不需要更換現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)，只要在現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加本系統(tǒng)即可。該系統(tǒng)能提供各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)保存、匯總、分析；可以實(shí)現(xiàn)分級(jí)的人員設(shè)置管理；具有靈活的報(bào)警級(jí)別設(shè)置管理；可按時(shí)間段的超限統(tǒng)計(jì)信息。

5 MGIS煤礦安全生產(chǎn)多參數(shù)信息管理監(jiān)測系統(tǒng)

MGIS煤礦安全生產(chǎn)多參數(shù)信息管理監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、完整地收集、處理各種安全信息，提高工作效率，統(tǒng)計(jì)、分析事故發(fā)生的原因、后果，預(yù)測可能發(fā)生的事故，為安全生產(chǎn)監(jiān)督、管理，制定落實(shí)安全措施和計(jì)劃提供可靠的生產(chǎn)現(xiàn)場第一手資料；同時(shí)可以形象、立體了解礦井各種信息。

這種系統(tǒng)的主要功能有：（1）圖形顯示功能：圖形無極縮放、平滑漫游、定位顯示；“鷹眼”顯示、圖形綜合顯示、自動(dòng)標(biāo)注；礦井實(shí)際距離自動(dòng)顯示；礦井主題的動(dòng)態(tài)閃爍顯示；圖形編輯；圖形數(shù)據(jù)的添加、修改、刪除等功能。（2）查詢功能：系統(tǒng)關(guān)鍵字查詢功能、結(jié)果高亮度顯示功能；查詢結(jié)果統(tǒng)計(jì)顯示、動(dòng)態(tài)及定位顯示和對(duì)比功能；查找結(jié)果排序、結(jié)果輸出功能。（3）打印輸出功能：地圖及圖形信息的篩選輸出打印；打印統(tǒng)計(jì)及查詢結(jié)果。（4）統(tǒng)計(jì)功能：設(shè)備查詢統(tǒng)計(jì)；專題地圖對(duì)風(fēng)速、瓦斯?jié)舛鹊确诸惤y(tǒng)計(jì)，超限報(bào)警功能等。

該系統(tǒng)具有友好的操作界面，操作簡單、使用靈活方便；實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)一線地質(zhì)信息、設(shè)備信息、安全生產(chǎn)信息的關(guān)聯(lián)顯示；實(shí)現(xiàn)圖文并茂的生產(chǎn)現(xiàn)場資料的顯示；快速高效的信息查詢統(tǒng)計(jì)，查詢結(jié)果形象顯示；可擴(kuò)展性：可為地圖上的任何地物動(dòng)態(tài)添加文本、圖片、視頻、音頻等描述文件；兼容性：可與煤礦現(xiàn)有的瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)、實(shí)時(shí)錄像監(jiān)測系統(tǒng)整合。

參考文獻(xiàn)

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