瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦上的應(yīng)用

【摘 要】瓦斯即甲烷，是煤礦特大事故的罪魁禍?zhǔn)?，在煤礦生產(chǎn)中，隨著工作面的開采和掘進(jìn)，煤體會(huì)釋放出的甲烷達(dá)到一定濃度，達(dá)到爆炸條件就會(huì)引起瓦斯爆炸事故，造成礦毀人亡。

【關(guān)鍵詞】瓦斯；監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)；煤礦；應(yīng)用

一、概括

目前煤礦安全監(jiān)測技術(shù)正在迅速發(fā)展成一門專業(yè)技術(shù)，正向綜合自動(dòng)化、人機(jī)界面簡單化發(fā)展。監(jiān)測技術(shù)不僅局限在安全方面，正向多個(gè)方面擴(kuò)展。煤礦瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是防止煤礦瓦斯事故的重要科技手段，是煤礦安全生產(chǎn)的\"電子警察\"，它在傳統(tǒng)的管理方式上增加了重要的科技手段，在預(yù)防瓦斯事故的發(fā)生中起到了積極的作用，為各級(jí)管理人員對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的監(jiān)管提供了及時(shí)的數(shù)據(jù)和快捷的平臺(tái)。

我礦為高瓦斯礦井，采的是石炭二疊紀(jì)煤層，地質(zhì)條件復(fù)雜，瓦斯涌出量大，于2006年上旬井下安裝了常州天地科技公司研制的KJ95N瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，KJ95N監(jiān)控系統(tǒng)具有容量大、人機(jī)界面簡單、功能多，擴(kuò)展能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是井下集中監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理較完善的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。

二、KJ95N煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的組成

KJ95N系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、光纖高速通道、礦井安全和生產(chǎn)監(jiān)控及其它子系統(tǒng)綜合在一起，形成一個(gè)完整、實(shí)用的礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)。我礦目前使用的只是其中的瓦斯監(jiān)控部分。該系統(tǒng)為集散型結(jié)構(gòu)，其信息檢測及分站等設(shè)備的布置完全按照礦井特點(diǎn)設(shè)置，使各部分設(shè)備都能被充分合理的運(yùn)用，以滿足礦井管理的要求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)礦如圖所示。

該系統(tǒng)主要由監(jiān)測主機(jī)及其外設(shè)、傳輸接口、傳輸電纜、分站和各種傳感器組成。主機(jī)連續(xù)不斷的輪流與各個(gè)分站進(jìn)行通信，每個(gè)分站接受到主機(jī)的訊問后，立即將該分站接收的各測點(diǎn)的信號(hào)傳給主機(jī)，各分站又不停的對(duì)接收到得各種傳感器信號(hào)（開關(guān)量、模擬量、累計(jì)量）進(jìn)行檢測變換和處理，時(shí)刻等待主機(jī)的詢問，以便把檢測的參數(shù)送到地面。需要對(duì)井下設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，主機(jī)將控制命令與分站巡檢信號(hào)一起傳給分站，由分站輸出通過遠(yuǎn)動(dòng)開關(guān)控制設(shè)備。監(jiān)測主機(jī)將接收到的實(shí)時(shí)信號(hào)進(jìn)行處理和存盤，并通過本機(jī)顯示器、大屏幕、模擬盤等外設(shè)設(shè)備顯示出來?？娠@示井下各種機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、各種環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)或歷史曲線、柱狀圖、圓餅圖等，也可通過打印機(jī)打印各種報(bào)表。光纖高速通道主要由地面光端機(jī)、井下光端機(jī)以及光纜組成。地面光端機(jī)將電信號(hào)變成光信號(hào)通過光纖傳輸，井下光端機(jī)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)與井下分站級(jí)設(shè)備相連。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。

該系統(tǒng)在地面建立了一套局域網(wǎng)絡(luò)，配置服務(wù)器和若干臺(tái)工作站。中心站主機(jī)都插有網(wǎng)卡，作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)工作站，監(jiān)測主機(jī)的信息可以全部上網(wǎng)，其余工作站分別放置在礦領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)的職能部門。

三、瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的使用方法與安裝注意事項(xiàng)。

1、地面中心站和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有專業(yè)的操作、管理和維護(hù)人員，發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)處理，使監(jiān)測主機(jī)及網(wǎng)絡(luò)等各設(shè)備都能保證可靠的正常運(yùn)行。

2、為保障KJ95N系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，系統(tǒng)應(yīng)有一根單獨(dú)的接地線，并與線纜的屏蔽層連接。在連接主傳輸電纜的接線盒中也應(yīng)該將屏蔽層連接，地線的接地電阻值應(yīng)不大于4歐姆。

3、井下鋪設(shè)信號(hào)電纜和主傳輸電纜時(shí)應(yīng)避免與動(dòng)力電纜同一側(cè)走線。如果信號(hào)電纜在同一側(cè)鋪設(shè)時(shí)，其間距應(yīng)大于300毫米。

4、計(jì)算機(jī)與打印機(jī)、傳輸接口相聯(lián)時(shí)，應(yīng)斷電后進(jìn)行，嚴(yán)禁帶電插撥。

5、分站安裝地點(diǎn)應(yīng)選擇在環(huán)境相對(duì)好的一些峒室、大巷中，盡量避免淋水，可掛在墻壁上。分站地地址設(shè)定時(shí)應(yīng)注意系統(tǒng)中分站地址的唯一性。

6、所有設(shè)備在安裝接線和更換設(shè)備等操作時(shí)，不允許帶電操作。應(yīng)先停電源，檢查設(shè)備安裝和接線無誤后，再給設(shè)備供電。

7、應(yīng)避免系統(tǒng)中供電電源AC127V/660V與大的機(jī)電設(shè)備供電共用一根電纜，以免設(shè)備啟動(dòng)時(shí)電源波動(dòng)影響系統(tǒng)正常工作。

8、不在系統(tǒng)配套的監(jiān)測主機(jī)及其它計(jì)算機(jī)上做與系統(tǒng)本身無關(guān)的工作，拒絕其它軟件或移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，以防病毒入侵。

四、在井下實(shí)際應(yīng)用中，瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)有了我礦自己的特色，該系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)為礦領(lǐng)導(dǎo)分析決策提供了重要依據(jù)，對(duì)我礦的安全生產(chǎn)、瓦斯治理起到了重要作用。

1、瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際井下應(yīng)用中，除了AQ1029-2007S使用管理規(guī)范，我礦井下皮帶、掘進(jìn)機(jī)組、采煤機(jī)組、轉(zhuǎn)載機(jī)、過渡溜子、壓風(fēng)車間、注氮車間均安裝上了機(jī)電設(shè)備開停傳感器，直接反映了井下各采掘隊(duì)組的開機(jī)率等情況，為我礦生產(chǎn)調(diào)度指揮提高了重要的依據(jù)。

2、在煤礦安全規(guī)程中規(guī)定甲烷傳感器的報(bào)警濃度、復(fù)電濃度、斷電濃度的基礎(chǔ)上，我礦更改了一些設(shè)置，如，綜采工作面上隅角甲烷傳感器報(bào)警值下調(diào)為0.6%，斷電值下調(diào)為0.8%?；仫L(fēng)繞道口甲烷傳感器報(bào)警值下調(diào)為0.5%，斷電值下調(diào)為0.5%。掘進(jìn)工作面回風(fēng)口甲烷傳感器報(bào)警值下調(diào)為0.6%，斷電值下調(diào)為0.8%，工作面甲烷傳感器報(bào)警值下調(diào)為0.6%，斷電值下調(diào)為0.8%。這樣可以提前預(yù)防瓦斯事故的發(fā)生，做好防范措施。

3、在區(qū)域斷電（完成對(duì)同一區(qū)域關(guān)聯(lián)分站之間的非本分站的斷電）和異地?cái)嚯姡]有關(guān)聯(lián)的分站之間的控制口斷電）中，我認(rèn)為盡量實(shí)現(xiàn)區(qū)域斷電，區(qū)域斷電時(shí)間短，更靈敏可靠。如果使用異地?cái)嚯?，由于系統(tǒng)有巡檢周期，還有異地?cái)嚯姇r(shí)間，這樣綜合算下來，斷電時(shí)間可能加長，當(dāng)與瓦斯超限，可能發(fā)生遠(yuǎn)動(dòng)開關(guān)執(zhí)行斷電命令時(shí)間過于長，造成斷電不靈敏。當(dāng)有條件的情況下，瓦電閉鎖的接入還是區(qū)域斷電和異地?cái)嚯婋p閉鎖為好。這樣有雙重保護(hù)，更加靈敏可靠。

4、傳感器等需要遠(yuǎn)距離供電的設(shè)備一般應(yīng)能在9—24V范圍內(nèi)正常工作。傳感器使用標(biāo)稱截面為1.5平方毫米電纜時(shí)，其供電距離應(yīng)不小于2千米，但在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)傳感器超過1.8千米時(shí)，傳感器就與分站的傳輸中斷，解決辦法是給傳感器增加電源，來抵消線路的損耗。