煤礦井下瓦斯監測系統研究

高偉

遼寧鐵法能源有限責任公司大平煤礦保安區 遼寧鐵嶺 112700

1 瓦斯監測監控系統分析

瓦斯監測監控系統是保障礦井通風的重要設施，其架構常用B/S網絡架構，硬件組成包括傳感器、電纜、寬帶系統、監控主機及各類服務器等。煤礦企業在應用瓦斯監測監控系統時，需根據礦井的地理特點及整體布局，合理配置瓦斯監測監控系統，方可發揮其功能作用。

瓦斯監測監控系統的硬件設施配置是指設備配置、服務器配置、電纜鋪設等工作。在主機設備與服務器配置中，煤礦企業需引進雙機容錯系統，連接多個服務器與主機，避免數據通信出現失誤，影響礦井安全生產管控效果。同時，在安裝監控主機時，煤礦企業需配置殺毒軟件與備份系統，防止數據遺失。在電纜敷設中，井下通訊線與傳感器電纜需分離，前者需設置屏蔽層，保障線纜接地效果，并采用懸掛方式敷設，后者需配置電纜單臺，并遠離地面。其中，電纜單臺為0.15cm2，與地面距離需小于1500m；電纜單臺為0.1cm2，與地面距離需小于1000m[1]。

瓦斯監測監控系統的軟件是指支持系統運行的各項程序，在配置過程中，技術人員需根據監控主機的系統，調節各程序的通信協議，并設置程序權限與防火墻，保障礦井數據的安全。同時，為避免數據傳輸中出現異常，煤礦企業可在企業和礦井間設置雙通道聯網，避免通信網絡在人為因素或自然災害的影響下，出現中斷通信現象。

在瓦斯監測監控系統配置完成后，煤礦企業需做好系統機房的管理工作，定期清潔機房，并合理布線，將機房控制臺設置于合理位置，確保其與墻面距離超過0.12m、與其他設備的距離超過1.5m，防止設備信號互相干擾，為瓦斯監測監控系統長期可靠運行營造良好環境，發揮其保障煤礦安全生產的作用。

2 煤礦井下瓦斯監測系統研究

2.1 遠程監控系統設計分析

井下瓦斯監控系統的構建基于傳輸網絡和傳輸設備，其中，傳輸網絡主要指拓撲網絡，傳輸設備主要指服務器和網絡交換機。

井下瓦斯遠程監控系統將計算機作為構建傳輸網絡的依托，由各個網絡節點與通訊鏈條相互構成，其各結點的連接采用拓撲結構，最為常見的拓撲結構主要包括星型結構、環形結構和總線結構。

系統網絡交換機選用以太網交換機，整個網絡運行的寬帶借由交換機送至各工作區域。交換技術選用端口交換、信元交換和楨元交換3種形式，以滿足井下不同作業環境的使用需求，確保信息傳輸的有效性，保障傳輸質量。

服務器主要指用于向各個工作區域工作者提供網絡服務的計算機裝置。由于礦井瓦斯監控系統的服務器必須長時間持續運行且需要對監控數據進行實時的有效存儲，所以，必須選用穩定性強且運行質量高的服務器。

2.2 遠程帶安全監測系統結構及工作原理

2.2.1系統結構組成

遠程帶安全監測系統主要包括地面遠程操控系統以及安全監測裝置兩大部分，其中地面遠程操控系統主要包括地面主機系統、監控分站、井下基站、工業環網等；安全監測裝置主要由進氣管、筒體、氣體檢測裝置、電子顯示區、控制鍵、拉桿、報警裝置、出氣口等部分組成。

進氣管主要由三節長度為1.0m，直徑為10mm的鋼管組成，在進氣管與筒體連接處安裝過濾網，主要對進入筒體內空氣進行粉塵過濾，防止大顆粒的灰塵進入到裝置的內部。

檢測裝置安裝在筒體外部，并在檢測裝置外表面安裝控制鍵，顯示區安裝在控制鍵下方，可直觀顯示氣體濃度，在控制鍵側面安裝報警裝置，當檢測氣體濃度超過設定值時即可發出警報[2]。

拉桿與筒體活動連接，在拉桿另一端安裝第一固定圓盤，圓盤上均勻分布至18個風流控制扇，該控制扇在進氣管一段風流進入時可處于張開狀態，從而保證外部氣流進入筒體內，當氣流內部產生氣壓時，可將控制扇關閉，從而防止內部氣流向外部流出。

第二固定盤外側安裝防漏膠圈，內側安裝固定桿以及防漏膠圈，第二固定盤起到固定防漏膠圈的作用，在第二固定盤帶動防漏膠圈移動的時候，防漏膠圈會緊貼在氣室的內壁上，防止空氣外漏。

2.2.2系統工作原理

在使用時，先通過控制鍵啟動檢測裝置，并將進氣管深入到采掘工作面圍巖縫隙內，然后拉動拉桿，拉桿帶動第二固定盤向連通口方向進行移動。

拉桿移動后第二固定盤將氣室分為兩個部分，在氣壓的作用下防漏膠圈會緊緊地貼在氣室內壁上，防漏膠圈起到很好的封閉作用，阻擋氣室內空氣的流通。

在第二固定盤移動過程中氣室內部的氣壓會增大，會通過進氣管將外界的空氣吸入到氣室的內部，在空氣進入到氣室前，過濾網會對空氣進行過濾，對大顆粒的灰塵進行過濾。

氣流進入第一固定圓盤時，在氣壓作用下使圓盤上控制扇打開，氣流進入氣室內，直到無法在繼續拉動拉桿為止。

氣室內氣流在氣壓作用下進入到連通口內，空氣再通過連通口進入檢測裝置內進行檢測，然后檢測裝置會將空氣內瓦斯的具體數值通過顯示區直觀顯示，而檢測后的氣流會通過出氣口排出，當氣流中瓦斯濃度高于設定值時，警報裝置會發出警報提醒監測人員。

檢測裝置監測完氣體后，通過裝置內無線發射器將監測數據包括瓦斯檢測濃度、地點、溫度、檢測時間等參數，利用工業環網發送至礦井內基站，然后再傳送至井口監測分站內，監測分站通過信號線直接將數據傳送至地面遠程監控室主機系統內，并利用顯示器直觀顯示。

3 結語

綜上所述，瓦斯監測監控系統可全面監測綜采面的生產參數與環境參數，保障煤礦安全生產。通過本文的分析可知，煤礦企業需做好瓦斯監測監控系統的服務器與傳感器配置，并合理設計網絡架構，保障系統的可靠穩定運行，然后將其用于煤礦安全生產數據采集、分析與預警中，及時發現煤礦安全隱患，提高生產安全、效益與質量[3]。