監控系統作用發揮與瓦斯超限的過程控制

李 峰 孫世均

（1.重慶中梁山煤電氣有限公司 重慶市九龍坡 400052 2.重慶中梁山煤電氣有限公司礦業分公司 重慶 400052）

監控系統作用發揮與瓦斯超限的過程控制

李 峰1孫世均2

（1.重慶中梁山煤電氣有限公司 重慶市九龍坡 400052 2.重慶中梁山煤電氣有限公司礦業分公司 重慶 400052）

礦井監控系統的發展和在煤礦安全生產中的運用越來越廣泛和成熟，但先進的技術引進和企業落后管理的脫節，很大程度地限制了監控系統的作用發揮。瓦斯防治是煤礦安全管理的重點，瓦斯超限問題更是防治瓦斯的敏感課題。本文論述就如何最大限度地運用監控系統的作用發揮來達到對瓦斯超限的過程控制，旨在實現礦井瓦斯不超限。

監控系統；瓦斯超限；過程控制

1 礦井監控系統的發展變化和現狀

20世紀80年代，礦井監控系統開始在我國煤礦生產中使用推廣，最初的系統主要運用于井下單純的瓦斯遙測，瓦斯超限實時報警斷電，甚至還不具備監測數據存儲功能。但隨著電子技術、計算機軟硬件技術的迅猛發展和煤礦企業發展的需要，礦井監控系統不斷完善，功能日趨強大。由過去單一的瓦斯監測到今天的CH4、CO、O2、H2S、CO2、溫度、負壓、風速、煙霧等多參數監測；風門開關、設備開停、饋電、風電瓦斯閉鎖；人員定位、監控、放炮聯鎖；防突預警系統、抽放監控系統、機電運輸設備監控、供排水系統監控、生產過程視頻監控系統等等也應運而生。同時信息網絡技術的成熟，使監控系統實現了數據聯網、手機報警功能。監控系統已逐漸向集散化、開放化、智能化、綜合化方向發展，其系統定義的內涵也變得廣泛，所以當前的監控系統應稱之為礦井安全綜合監控系統。既然如今的礦井安全監控系統發展的如此成熟，那么礦井安全工作是不是該高枕無憂了呢！非也，因為事實證明我國大多數礦井的監控系統投入并不完善，運行并不正常，作用發揮并不到位。有的礦井更把它當作一種擺設和生產許可。是什么原因造成這種現狀呢？筆者認為主要是管理和認識上的問題。監控系統作為礦井安全的技防工程，往往熟悉了解它的技術人員不太善于管理，沒能好好把它和人防工程相結合；精于管理的煤礦干部對它又一知半解，不知如何發揮其作用；而既懂技術又懂管理的人員已身居要職，無暇顧及監控系統究竟該發揮怎樣的作用。于是監控系統成了報警斷電系統，充其量還有一個作用就是事故發生后作為事故追查分析調取數據的工具而已。

2 煤礦瓦斯管理的嚴管重罰政策

2011年5月國辦發[2011]26號文《關于進一步加強煤礦瓦斯防治工作的若干意見》精神，明確地從進一步落實防治責任、提高準入門檻、強化基礎管理、加大政策支持、加強安全監管監察五個方面對進一步加強煤礦瓦斯防治工作提出了20點意見。這些意見的出臺無不讓煤礦管理人人自危，深感安全壓力。特別是十九條要求：“因瓦斯防治措施不到位，1個月內發生兩次瓦斯超限的礦井必須停產整頓。凡1個月內發生3次以上瓦斯超限未追查處理，或因瓦斯超限被責令停產整頓期間仍組織生產的礦井，煤炭行業管理部門、煤礦安全監管部門應提請地方政府予以關閉。”還有第二十條要求：“發生造成人員死亡瓦斯事故的礦井必須停產整頓，停產整頓時限由地方政府確定。凡發生較大及以上瓦斯事故，且地質條件復雜、安全生產系統存在重大隱患、不能有效防范瓦斯事故的礦井，地方政府應當依法予以關閉。”對此，不少煤礦老總，又特別是高、突礦井的老總發出了“怎么控制的住呀，還要不要我們生存！”的感嘆。相應第十一條又規定：“高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的監測監控系統，必須與煤炭行業管理部門或煤礦安全監管部門聯網。”只要礦井監控系統發出瓦斯報警信號，監管部門便都知道了。難道監控系統就是為了傳遞瓦斯超限信號嗎！與此僅僅這樣，還不如不要。所以礦井既然安裝使用了監控系統，就不要忘了監控系統的根本目的是防治瓦斯的重要武器，只要運用得當，充分發揮監控系統作用，實現高、突礦井瓦斯零超限也不是夢想。

3 發揮監控系統作用，實現瓦斯超限過程控制

3.1 瓦斯超限的發生

結合筆者在高、突瓦斯礦井工作多年的經驗，總結出以下種種礦井瓦斯超限的情況：①井下無計劃停電或機電故障、人為原因引起局扇停運造成掘進工作面的瓦斯超限；②掘進工作面遇裂隙、溶洞或過防突區域瓦斯涌出異常導致掘進磧頭瓦斯超限；③掘進工作面炮后瓦斯超限；④打鉆作業地點通風不良或遇打鉆噴孔造成瓦斯超限；⑤采煤工作面空區來壓泄壓瓦斯造成工作面瓦斯超限；⑥采煤作業高峰期工作面涌出大量瓦斯引起工作面瓦斯超限；⑦采煤工作面過地質構造帶或抽采不充分區域瓦斯涌出異常造成工作面瓦斯超限；⑧采煤工作面遇堵塞風流不暢引起工作面瓦斯超限；⑨采煤工作面上下隅角、帽子角等地點通風不良造成工作面局部地點瓦斯超限；⑩煤巷斜坡、眼子掘進通風不良也易造成瓦斯超限；（11）采掘工作面配風不足造成不能及時稀釋涌出瓦斯引起采掘工作面瓦斯超限；（12）通風系統受到破壞造成局部通風機拉循環、采煤工作面風流短路引起采掘工作面瓦斯超限；（13）季節變換、倒風季節，地面井下溫差變化大，瓦斯賦存極不穩定，瓦斯涌出異常，如不相應進行通風系統調整加以控制，也容易造成井下瓦斯超限；（14）井下盲巷、死角地點管理不善，造成瓦斯超限；（15）其他類型的瓦斯超限。

3.2 瓦斯超限的過程控制

針對以上的種種瓦斯超限情況，我們不難看出除了打鉆瓦斯噴孔、動力現象瓦斯異常涌出等一兩種情形來的比較突然之外，大部分瓦斯超限的情況還是從：瓦斯涌出→瓦斯積聚→瓦斯超限，有一個發生發展的過程。這個過程雖然有長有短，但它終究有一個時間變化的階段，只要把握住了這個階段過程，都是有辦法去改變它的變化和發展結果的。我們的目的就是要及時發現瓦斯將要超限的苗頭，迅速控制住瓦斯超限的發生，扭轉瓦斯超限的結果：從瓦斯涌出→瓦斯積聚→發現瓦斯超限的趨勢→找出瓦斯積聚的原因→采取可控的手段→處理和降低瓦斯積聚濃度→恢復正常。

3.3 如何利用監控系統實現瓦斯超限的過程控制

3.3.1 首先對于瓦斯超限過程控制的關鍵就是要及時發現瓦斯將要超限的苗頭

通過瓦檢員、作業人員、安全員的檢查把關肯定能起到一定防止瓦斯超限的作用，但以上人員不可能24h蹲點堅守，也不可能24h連續不停的檢測瓦斯，始終會有空擋和漏洞出現的。而監控系統只要瓦斯探頭安裝到位，系統運行正常，便會分毫不差、24h連續不斷的反映出作業地點、重點監控部位的瓦斯變化。適當設置瓦斯傳感器的預警值，當瓦斯濃度積聚上升到預警點時，就會在井下現場和地面監控中心室發出聲光報警，提醒作業人員、安全人員、值班人員及時發現瓦斯變化原因，積極采取措施處理，防止瓦斯超限。所以重慶能源投資集團2010年就要求下屬礦井監控系統瓦斯報警、斷電點下降0.1%執行，對于瓦斯超限防治是有重要意義的。

3.3.2 監控系統不僅對于瓦斯超限的預警作用是不可替代的，同時對于瓦斯積聚超限的原因分析也有重要的輔助作用

當監控系統發出瓦斯預警信號后，礦井總工、技術負責人、通風人員或礦井值班人員就應當積極出動，查找分析瓦斯積聚的原因。瓦斯積聚超限的原因很多，而控制瓦斯超限的時間有限，要迅速分析出原因，最直接有效的手段還是依靠監控系統：①通過對礦井一翼回風、總回風瓦斯、風速傳感器數據變化可以判斷瓦斯超限、通風系統破壞所影響波及的范圍；②工作面風速傳感器數值明顯降低，很有可能是工作面通風系統被破壞，或者采煤工作面堵塞、掘進工作面風筒脫落等原因；③借助局扇、機電設備開停傳感器，饋電傳感器，可以判斷掘進工作面局扇是否停運，采區是否有電等情況；④借助風門開閉傳感器狀態可以判斷是否兩件風門同時打開造成通風系統短路；⑤通過對進風、工作面、回風幾個瓦斯傳感器數據變化和時間先后的分析，可以判斷瓦斯涌出的大致區域；結合風速傳感器數據變化的對比，可以看出瓦斯濃度和風量變化的關系；⑥還可借助其他類型傳感器的安設來了解井下現場瓦斯變化動態、生產作業動態、設施設備狀態等等。

經過對監控系統多方面的了解分析，初步掌握了瓦斯積聚的大致原因，便于指揮人員及時通過人員定位系統、通訊系統聯系井下現場人員或安排專門人員下井及時查明具體原因，采取可靠辦法，控制住瓦斯超限的發生。

3.3.3 監控系統本身對瓦斯超限的發生也有一定的控制作用

當掘進工作面局部通風機停運后，可靠的風電閉鎖功能會切斷扒渣機、刮板機等動力設備電源，阻斷生產，提醒人員撤出，盡快恢復通風；當瓦斯傳感器達到斷電點（降低標準執行）后，可靠的瓦斯電閉鎖也會切斷采掘工作面動力電源，阻斷生產，防止繼續生產產生高瓦斯積聚甚至出現瓦斯超限。

3.3.4 提升一個境界來說，發揮監控系統作用來控制瓦斯超限的發生還有一個更高的層面

那就是借助監控系統，超前思考、超前預防。監控系統不僅僅是一個預警報警系統，作為一套比較完善的監控系統，它所涵蓋的N多個監控點，每一個監控點都忠實地記錄下過往的每一個歷史細節，在監控中心形成一個強大的數據庫。其實這個數據庫就是礦井的一筆巨大財富，查詢每一個數據、翻看每一條曲線，無不生動地反映出一個個現場生產的故事和歷史變化的規律。如果我們拿出分析股市行情曲線變化的熱情來分析監控系統瓦斯歷史數據的變化，就會不難看出重點監控頭面的變化規律，用它來指導我們的實時生產部署和環節控制，就可事倍功半地有效防止瓦斯超限事故的發生。舉兩個簡單的例子說明：①重慶中梁山礦業公司南礦（高突礦井）每年2、3月份倒風季節瓦斯極不穩定，瓦斯超限頻發。通過歷史總結，近兩年在倒風季節來臨之時，提前對重點工作面瓦斯監控曲線進行分析，發現溫差變化大的中班時段14：00～17：00易發生瓦斯超限，于是通過適當調整風量以及部分工作面中班調采的手段有效防止了礦井瓦斯超限；②重慶中梁山煤電氣有限公司下屬宏能公司沙子沱煤礦（高瓦斯礦井）由于進入深部開采，瓦斯問題突顯。2012年2月三個采煤工作面相繼出現峰值瓦斯在臨界瓦斯超限值下徘徊。分析監控瓦斯曲線，基本上都是在生產集中的早班11：00～14：00時段波動較大。通過平衡早班生產強度，調整生產工序，結合其他防治手段，目前該礦井瓦斯問題基本得到控制。

3.3.5 監控系統的作用發揮控制瓦斯超限也不是獨立的，還可采取其他手段共同作用

比如對于打鉆噴孔、瓦斯動力（突出）現象，來的突然，較難控制其瓦斯超限，但通過打鉆氣渣分離器的使用，可有效防止打鉆噴孔時的瓦斯超限；而對于防突區域則采取有效的預測預報，可靠的抽采排放手段防治瓦斯動力（突出）現象的發生，同時還可推廣運用防突預警系統加以有效防范，這些較難控的瓦斯超限則讓其難于發生。另對于掘進工作面，通過雙風機雙電源的使用，主扇、備扇的自動切換增加了局部通風的可靠性，減少了因停風造成瓦斯超限的可能；外加防炮崩風筒的推廣使用，增加了炮后磧頭的可靠通風，減少了炮后磧頭瓦斯超限的發生。

4 結論與建議

綜上所述，監控系統不僅是瓦斯防治的前沿哨兵，更是瓦斯治理的得力助手。希望礦井的每一個從業人員要充分認識到監控系統的作用，愛護監控設施，把監控設備的報警斷電當做一種對生命的呵護；而對于礦井安全管理人員則應考慮不斷加大監控設施設備投入，完善監控系統作用，隨時將監控系統瓦斯報表、瓦斯變化曲線等重要資料擺在桌面，作為指揮礦井安全生產的依據，那么礦井瓦斯超限的情況將很難發生。

[1]2011年5月國辦發[2011]26號文《關于進一步加強煤礦瓦斯防治工作的若干意見》.

[2]《煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范》（AQ1029-2007）.

[3]《煤炭安全監控系統通用技術要求》（AQ6201-2006）.

TD712

A

1004-7344（2016）03-0164-02

2016-1-15

李峰（1970-），男，助理工程師，大專，從事煤礦通風、礦井監控系統技術管理工作。

孫世均（1968-），男，助理工程師，大專，從事煤礦通風技術管理工作。