礦井通風安全監測監控系統的運行分析

郭 楠

（霍州煤電集團豐峪煤業有限責任公司，山西霍州 031412）

0 引言

煤礦生產離不開有效的通風工作，煤礦通風安全在煤礦生產中，占據著非常重要的地位，借助有效的通風一方面可把礦井中的有毒有害氣體及時排出井外，另一方面可為礦井提供大量的新鮮空氣供作業人員呼吸。但在實際生產中，因礦井生產環境較惡劣，很多礦井通風設備在惡劣的環境下運行極易發生各類故障，而一旦這些通風設備發生故障，必然會嚴重影響礦井的安全生產。為了能夠有效地確保煤礦通風安全，現階段我國很多礦井都裝備了安全監測監控系統，但是此系統在實際的運行過程中存在著一定的不足，因此根據工作經驗提出了以下應對措施。

1 煤礦通風安全監測監控系統運行原理

在作業過程中，監測主機不斷地和各個分站進行通信，各分站持續地檢測、處理并轉換所接收的傳感器信號，待監測主機向分站發出詢問指令后，再將所接收到的各個測點信號傳給監測主機。要對井下設備進行控制時，監測主機將控制指令以及各分站的巡檢信號共同傳遞到分站，再經過分站的遠動開關來操控目標設備。所接收的信號監測主機都會實時處理并將其存放在系統盤中[1]。

2 煤礦通風安全監測系統存在的問題

（1）由于安監系統品類多樣，且不同的品類出自不同的廠家，在參數設置上各個廠家并不一致，致使系統的兼容性嚴重不足，也給設備的升級和擴容及其日常維護帶來了很多方面的障礙。在市場競爭中，不同的生產廠家其通信網絡都是獨有的，不兼容的問題也就非常多，這也大大導致了資源的浪費，加大了煤礦企業的成本，并且系統維護困難的問題始終得不到有效的解決。

（2）煤礦監測系統部分功能缺失。廠家在開發煤礦安全監控系統的過程中將大部分資源和精力都消耗在提高監測能力及系統性能等方面，對系統在應用過程中可能出現的不可預測的安全問題缺乏考慮，致使系統存在設計漏洞。從系統本身來講，系統的自我保護就存在設計漏洞，比如避雷設備的質量或安裝位置不對，抗雷擊性能不強，甚至根本沒有抗雷擊的設計。當通信線路，特別是高空架設的通信線路遭受雷擊后，即使傳輸線路的接地十分可靠，如果屏蔽設計不可靠，雷電能量就會通過線路侵入安監系統，燒壞監測主機以及與之關聯的井下設備，嚴重時還會出現火花外泄的情況，引發瓦斯爆炸或煤塵爆炸事故[2]。

（3）在煤礦監測系統中，通常容易出現甲烷傳感器的質量不高，校驗方法也較為落后的情況。作為煤礦安全監測控制系統的核心部分，要確保監測環境以及參數的準確性，傳感器的性能必須要有一定的保障。現階段，我國正在使用的傳感器主要有模擬量傳感器和開關量傳感器兩種類型，前者主要是負壓和瓦斯以及電流和電壓等，后者主要有風門開關狀態和機電設備狀態以及機電設備開停等。通常來說，在對煤礦的安全生產進行監測時，普通的傳感器能夠滿足實際需要，但是存在很多諸如穩定性與可靠性差以及壽命周期短等缺陷，因此一些傳感器也無法滿足實際需要。

與發達國家的甲烷傳感器比，主要缺陷體現在以下幾個方面。

①較差的扛沖擊性，在礦井巷道涌出大量的瓦斯以后，元件的狀態開始異常活躍，在其活動下，零點開始進行漂移，降低了傳感器的準確度，無法真實反映現場瓦斯涌出波動；抗沖擊性能差，同時也會導致元件使用壽命與穩定性低下。

②不具有抗毒性能。由于煤礦井下硫化氫氣體的含量比較高，由于元件的表面會吸附大量的硫化氫氣體，二者發生反應，催化劑則無法和氣體甲烷相接觸，元件的靈敏則會進一步降低。

③元件和載體催化元件的同步性較差，制作工藝也較差。一般來說，在國內，甲烷均是采用載體催化元件，礦井不僅含有大量的甲烷，還含有大量的爆炸性和可燃性的氣體。嚴重影響著以催化燃燒原理工作的傳感器的正常工作。

此外，一氧化碳傳感器的防水性能比較差，在井下對其進行維修時，所使用的示波器和萬用表等設備，其防爆性也不符合標準。另外在一些礦井中，還利用瓦斯氣體對瓦斯傳感器進行校準，而校準氣體自身也不符合標準[3]。

（4）管理和維護煤礦安全通風監控系統的力度不夠。對于該類工程的驗收與審核并未嚴格按照質量檢查標準進行驗收，傳感器的安裝數量嚴重不足。對煤礦安全監測監控系統的維護也不到位，沒有按照有關規定調校傳感器，經常會出現一些混掛和誤掛等情況，在售后服務方面，廠家也不及時，對于出現故障的傳感器，維修起來也不及時。

（5）維修維護人員的專業化水平也不高，一般來說，對煤礦安全進行監測和維修的人員，其文化水平與專業能力都不夠，在人員配備方面存在非常多的缺陷。

3 加強煤礦通風安全監測監控系統的建議

為促進確保煤礦企業更好地進行安全生產，必須要不斷完善安全監測和監控系統。而要真正做好這一方面的工作，需要做好以下幾個方面。

（1）要制定出更加完善的對煤礦的通風安全進行監測的標準。不斷優化方案對通信協議和物理層協議等內容進行規范，防止出現重復的現象。而為了避免不兼容等一系列問題的出現，要注意技術的改進與提升，可以多使用一些動態的軟件。并且這些軟件，應當主要選擇通用型軟件，也就不存在編程和語言等方面的問題。只需要通過軟件本身所帶有的工具，就能夠實現控制、通信和儲存以及控制等方面的功能，通用性和實用性都非常強，維護起來也比較方便，能夠有效避免各系統的不兼容問題。在進行采區設計和采掘作業時，要明確規定監控礦井安全生產的設備的數量和種類以及信號電纜的鋪設，包括對監控系統的布置進行繪圖等[4]。

（2）著力提升煤礦監測系統的安全性。將安全柵裝在設備區和中心站的附近，以此為主要工具，來吸收線路上存在的雷電能力，以控制好瞬間電壓與電流，使其始終處于安全范圍內，防止其由于雷電等原因而被破壞。

（3）促使傳感器的壽命周期和可靠性不斷提升。要實現這一目的，就需要在科研上面加大投入力度，不斷延長其使用壽命，并對可靠性進行調校，還要設計出能夠對其故障進行診斷的軟件。此外，對于瓦斯探頭在配備時所需要的標準的小鋼瓶應當給予配齊，還要做好調校傳感器的工作，并且安裝甲烷傳感器的數量也必須要在1以上。在掘進工作面進行工作時，要注意對傳感器的設置，其高度應在5米以上，并在巷道上方進行布置，確保不對行人和行車的安全產生影響。在進行安裝時，要垂直懸掛傳感器，相對頂板的距離應當在300 mm以下，并且相對于巷道側壁的距離也應當在200 mm以上。報警的濃度也應當在1.0%以上，斷電濃度則應在1.5%或更高的水平，復電濃度也應當在1.0%以下，而應當將斷電的范圍控制在掘進巷道范圍內所有的非本質安全型電氣設備[5]。

（4）對于相關的人員，要不斷強化對其專業能力方面的培訓，以為其專業素養和綜合素質的提升奠定基礎。就煤礦監測系統而言，其涉及的知識面非常廣泛，包括計算機知識與網絡知識，也包括儀器設備、軟硬件技術及各種傳感器與系統的升級改造等各個專業知識。因此，要確保煤礦監測系統的正常運行，必須要加強對相關人員的培訓。礦井通風管理工作者、基層單位科長和工程技術人員是開展這一工作的主要力量，也是非常重要的環節[6]。他們既制定了通風的制度和措施以及方案等，也負責具體的執行。因此，礦井安全工作的開展水平直接受基層管理與技術人員綜合素養的影響。現階段，在通風工程技術人員方面，普遍存在著整體素質較低，人員結構不盡合理等問題。因此，迫切需要強化對基層技術人員進行專業技術的培訓工作[7]。

4 結語

總體而言，當前時期所使用的對安全進行監測的系統，還有很多缺陷，在制定和實施改進措施時，還需要結合具體的情況，才能確保系統可以正常運行，進而達到對通風安全進行監測和監控的目標。