煤礦瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計

徐永吉

摘要??? 近幾年，隨著我國對煤礦開采程度的不斷增加，許多原始地下煤層壓力日益增大，煤礦瓦斯災(zāi)害長期威脅著我國煤炭工業(yè)的健康發(fā)展和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，并且一次煤礦事故都將會帶來不可估量的人員和財產(chǎn)的損失。其中瓦斯爆炸災(zāi)害是最常見和最嚴(yán)重的煤礦瓦斯災(zāi)害，因為瓦斯為外界條件可自然自爆，瓦斯爆炸破壞性極強。但瓦斯又是大自然饋贈的寶貴能源，只要科學(xué)安全的利用優(yōu)質(zhì)瓦斯，可以提供當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟效益。由于目前我國煤礦瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng)還較為薄弱，對煤礦工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展尤其不利，本論文主要通過對煤礦瓦斯爆炸災(zāi)害的提前大數(shù)據(jù)系統(tǒng)采集來實現(xiàn)更加科學(xué)的的預(yù)警體系。此預(yù)警體系設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，通過理論研究、現(xiàn)場調(diào)查、數(shù)值分析、計算機模擬和系統(tǒng)開發(fā)等相結(jié)合的方法，實現(xiàn)對煤礦瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)化管理，從而實現(xiàn)科學(xué)的信息化管理。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)狀評價 煤層瓦斯抽采通信系統(tǒng) 建立預(yù)警體系

1 現(xiàn)狀評價

我國幅員遼闊，煤炭資源尤其豐富，但由于人類需求的增加，煤炭的需求也日益增加。根據(jù)相關(guān)資料顯示，在2000年我國煤炭開發(fā)總量接近為13億噸，在2006年的時候就增加了接近10億噸。到2013年的時候突破38億噸，是全球煤炭產(chǎn)量的50%。隨著煤炭開發(fā)的日益擴大，使大部分的煤礦地區(qū)的煤層逐漸不穩(wěn)定。其中瓦斯爆炸是最常見也是最迫切解決的問題。2013年在國家公布的瓦斯數(shù)據(jù)中，有幾個問題比較突出，遺失我國瓦斯礦井?dāng)?shù)量快速增長，已經(jīng)接近10000處，是整個煤礦礦井總數(shù)的30%。在大型礦井中，瓦斯占比比率高達50%。根據(jù)科學(xué)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)空氣中的瓦斯?jié)舛雀哂?%，低于16%的情況下，只要有火源就會立即爆炸，爆炸產(chǎn)生的熱氣使周圍溫度快速升高，大量的一氧化碳生成，此時周圍的所有物資包括人名也難逃此劫。由此可見瓦斯爆炸事故是我國工業(yè)發(fā)展絆腳石，必須采取相應(yīng)的措施降低損失同時不影響經(jīng)濟發(fā)展。

2 煤層瓦斯抽采通信系統(tǒng)

要想有效的一致煤礦瓦斯事故的發(fā)生，煤層瓦斯抽采是目前最高效科學(xué)的策略之一。煤層瓦斯抽采首先可以對瓦斯的濃度進行實時監(jiān)控，及時的掌握礦井的環(huán)境是否安全，煤層瓦斯抽采滿足環(huán)保節(jié)源的需要。針對保證抽采瓦斯的濃度，是目前地下瓦斯抽采最難攻克的難題之一，也是對煤礦瓦斯的數(shù)據(jù)采集有著重要的意義。以下主要從瓦斯的幾大主要影響因素進行分析，為煤礦瓦斯井下的濃度的大數(shù)據(jù)采集提供理論依據(jù)。首先在煤層瓦斯井下安裝無線傳播傳感器，由地下采集人員攜帶通信和監(jiān)控儀器，在井下各處無時無刻進行數(shù)據(jù)采集，通過固定節(jié)點將采集的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，再通過無線傳播傳感器向地面穿遞信息，并在此基礎(chǔ)上設(shè)置一套連接總線和無線傳播通信的瓦斯抽放信息采集通信系統(tǒng)，由此實現(xiàn)兩者之間信息數(shù)據(jù)的高速傳輸。通過此系統(tǒng)可以將井下的溫度、氣壓、瓦斯?jié)舛葌鬏數(shù)降孛婵倷C上，再由同時實現(xiàn)對各個分機的信息共享。在抽采數(shù)據(jù)中有一個問題值得單獨討論，那就是抽采負壓，負壓不宜過高和過低，要通過對不同煤層的最佳負壓進行探尋，調(diào)整煤礦瓦斯的抽采濃度，盡可能的降低漏氣量。

此方法經(jīng)過試驗結(jié)果顯示，所有設(shè)計的環(huán)節(jié)都可達到通信要求，由此是具有解決煤礦瓦斯安全問題的現(xiàn)實意義，可以運用到煤礦瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng)中去。

3 建立預(yù)警體系

有效的預(yù)警可以防止災(zāi)難的發(fā)生，所以必須建立煤礦瓦斯預(yù)警系統(tǒng)，首先給煤礦瓦斯預(yù)警體系設(shè)置預(yù)警參數(shù)，即可能會發(fā)生事故的數(shù)據(jù)值，一旦有數(shù)據(jù)接近危險數(shù)值立刻預(yù)警。利用現(xiàn)代化技術(shù)監(jiān)測、估井下煤礦瓦斯動態(tài)數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)集合整理評估，我國煤礦瓦斯產(chǎn)業(yè)還是歷史悠久，從以往的經(jīng)驗中可以有效地得出相關(guān)數(shù)據(jù)。相關(guān)部門收集數(shù)據(jù)再由專業(yè)人員進過科學(xué)的研究分析后，將一套完整的預(yù)警數(shù)據(jù)投入預(yù)警體系中，逐漸建立完整的預(yù)警數(shù)據(jù)庫，通過對井下的實時監(jiān)控，再結(jié)合預(yù)警系統(tǒng)的危險預(yù)警數(shù)據(jù)結(jié)合，有效的排除安全隱患，并及時的采取相應(yīng)的措施，預(yù)警體系充當(dāng)防御專家的角色，預(yù)防風(fēng)險，降低損失。實現(xiàn)對煤礦瓦斯產(chǎn)業(yè)的安全管理。具體要點如下：通過對井下煤炭瓦斯的動態(tài)瓦斯?jié)舛?、環(huán)境質(zhì)量、零件狀態(tài)的全自動人機聯(lián)合監(jiān)控，無時無刻遠程顯示和收集整理參數(shù)，并自動統(tǒng)計分析后實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)周圍環(huán)境質(zhì)量。嚴(yán)格把井下環(huán)境控制在安全區(qū)域之類。通過整個預(yù)警體系判斷是否需要停止工作。

4 未來關(guān)注要點

煤礦瓦斯安全管理至關(guān)重要，必須要進一步的加深對煤礦瓦斯安全事業(yè)的關(guān)注，加大對此項目的研究投入，盡快得出一套完備的理論結(jié)果，進一步的挖掘安全信息，提高煤礦瓦斯工作人員的專業(yè)知識和提前預(yù)防知識，不斷建立完善的井下監(jiān)控體系和科學(xué)的災(zāi)害預(yù)警措施。將預(yù)警系統(tǒng)投放到煤礦產(chǎn)業(yè)中，促進我國煤礦產(chǎn)業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展。

5 結(jié)語

此論文主要就我國目前煤礦瓦斯的抽放監(jiān)控采集模塊進行簡單的設(shè)計，此模塊首先在煤礦瓦斯井下和地面之間通過特定的通信系統(tǒng)建立通信系統(tǒng)，通過此通信系統(tǒng)實現(xiàn)人與環(huán)境與設(shè)備的高度配合，通過監(jiān)控的數(shù)據(jù)整理出預(yù)警數(shù)據(jù)庫，從而建立專門的煤礦瓦斯預(yù)警系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對煤礦安全問題的提前預(yù)防，有效的防止事故的發(fā)生，降低財產(chǎn)損失。

參考文獻

[1]念其鋒.煤礦瓦斯爆炸災(zāi)害態(tài)勢評估與預(yù)警研究[D].中南大學(xué)，2014.

[2]王振鋒.瓦斯抽采濃度控制機理及管路濃度自動調(diào)控預(yù)警系統(tǒng)研究[D].河南理工大學(xué)，2014.

[3]楊軍.煤礦安全風(fēng)險評價與預(yù)警研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)，2013.

[4]李琨.監(jiān)控技術(shù)與涌現(xiàn)性分析在煤礦瓦斯災(zāi)害防治中的應(yīng)用研究[D].昆明理工大學(xué)，2009.