一種防止礦井瓦斯超限的通風裝置的分析與應用

侯 臻

（同煤集團永定莊煤業公司， 山西 大同 037024）

1 礦井傳統防瓦斯超限技術分析

在對同煤集團永定莊煤業進行瓦斯排放調查中發現，在瓦斯經過的裝置中設置甲烷傳感器，這樣能夠對瓦斯濃度進行實時檢測，可是由于甲烷傳感器所處的工況環境比較復雜，諸如濕度大、電磁干擾以及礦塵等，致使傳感器出現故障[1]。當傳感器處于故障狀態時，其檢測到的傳感器濃度不變。假如工況下的瓦斯濃度超標，而甲烷傳感器卻因故障而不能顯示實際的瓦斯濃度，不會出現聲光警報，可導致事故發生。假如甲烷傳感器內部設置的蜂鳴器出現故障，即便能夠檢測超標的甲烷濃度，也無法進行報警，從而不能及時提醒相關工作人員。鑒于此，分析一種防止煤礦瓦斯超標的通風裝置。

2 防止煤礦瓦斯超限的通風裝置的分析

2.1 通風裝置的整體結構

圖1 為防止瓦斯超限的通風裝置結構圖，包含局部通風機、監測殼體、透明罩、矩形收納凹槽、開關按鍵、電源線、LED 顯示屏、甲烷傳感器、金屬定型軟管。

圖1 防止煤礦瓦斯超限的通風裝置結構圖

通常，在通風機前端設置有一個檢測殼體，其中在殼體內部安裝有單片機、定時單元、計時單元。在殼體的頂端外部設置有LED 顯示屏。在殼體頂端面中心位置設置一個矩形收納凹槽，內部設置有甲烷傳感器、源蜂鳴器、LED 燈珠以及聲音傳感器[2]。與此同時，安裝透明罩可以把蜂鳴器、聲音傳感器以及相應的LED 燈珠放在其中。

2.2 工作原理和技術特點

在工程實踐的過程中，甲烷傳感器能夠實時監測甲烷濃度，并把數據傳輸給單片機，這樣可以在LED顯示屏上顯示瓦斯濃度數值，便于相關工作人員讀取瓦斯濃度數據，實時監控當前瓦斯濃度。假如LED 顯示屏數值始終保持相同的數值，并未出現波動的現象，那么工作人員可以判斷甲烷傳感器出現故障，應及時進行更換。當甲烷傳感器檢測到甲烷濃度超過額定值，那么設備就會報警，同時，設備給單片機發出指令，這時單片機給蜂鳴器與LED 燈珠發出指令，可以實現與甲烷傳感器達到同時報警的效果。

在裝置工作的過程中，通常每30 min 到達定時模塊所設定的定時參數值，相應的定時單元給單片機傳輸數據，當單片機接收到信號之后，能夠使得蜂鳴器、聲音傳感器單元和計時單元同時導通工作。聲音傳感器感應到蜂鳴器發出的聲波，同時向單片機傳輸信號。單片機也可以使得三者同時失電[3]，假如在計時單元設定的5 s 內聲音傳感器并未接收到蜂鳴器發出的聲波，這時計時單元達到5 s 之后，向單片機發出指令，控制LED 燈珠亮起，這樣工作人員可以判斷蜂鳴器出現故障，可及時對其進行維護。

與此同時，如果在蜂鳴器發出聲響之后，聲音傳感器獲取到相應的聲波信號，此時的單片機控制模塊自主調節PWM占空比數據，然后將蜂鳴器工作的聲音信號控制到30 dB 左右，此時的工作狀態就能大大避免出現人工誤判的問題。

3 實踐應用分析

3.1 應用注意事項

在煤礦工作面巷道對設計完成的裝置進行工程實踐的過程中，在排放瓦斯之前，通常需要從矩形收納凹槽中取出甲烷傳感器，這樣能夠有效地保障金屬定型軟管充分展開，同時把傳感器放置在通風機前2～3 m 處[4]。在使用時需要接通電源，這樣可以保證實時把傳感器監測到的瓦斯數據輸送給單片機，從而能夠準確地在LED 顯示屏讀取。

假如甲烷傳感器檢測到的濃度超過設定值，那么設備將會發出報警，同時給單元機發出信號，這時使得蜂鳴器以及相應的LED 燈珠同時啟動，這樣能夠和甲烷傳感器同時報警，從而能夠有效地避免甲烷傳感器內的蜂鳴器出現故障而不能報警。

3.2 應用效果

在同煤集團永定莊煤業8115 工作面巷道內對該防止礦井瓦斯超限的通風裝置進行了測試應用，經過近半年的觀測發現，通過應用該裝置能有效防治礦井瓦斯超限現象，一旦礦井瓦斯出現超限該設備會及時發出報警提示，同時經過近半年的工程實踐發現，該裝置運行穩定，各項性能表現良好，能夠穩定檢測瓦斯濃度，具有較高的運行穩定性和可靠性。