監(jiān)控系統(tǒng)作用發(fā)揮與瓦斯超限的過程控制

李 峰 孫世均

（1.重慶中梁山煤電氣有限公司 重慶市九龍坡 400052 2.重慶中梁山煤電氣有限公司礦業(yè)分公司 重慶 400052）

監(jiān)控系統(tǒng)作用發(fā)揮與瓦斯超限的過程控制

李 峰1孫世均2

（1.重慶中梁山煤電氣有限公司 重慶市九龍坡 400052 2.重慶中梁山煤電氣有限公司礦業(yè)分公司 重慶 400052）

礦井監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展和在煤礦安全生產(chǎn)中的運(yùn)用越來越廣泛和成熟，但先進(jìn)的技術(shù)引進(jìn)和企業(yè)落后管理的脫節(jié)，很大程度地限制了監(jiān)控系統(tǒng)的作用發(fā)揮。瓦斯防治是煤礦安全管理的重點(diǎn)，瓦斯超限問題更是防治瓦斯的敏感課題。本文論述就如何最大限度地運(yùn)用監(jiān)控系統(tǒng)的作用發(fā)揮來達(dá)到對(duì)瓦斯超限的過程控制，旨在實(shí)現(xiàn)礦井瓦斯不超限。

監(jiān)控系統(tǒng)；瓦斯超限；過程控制

1 礦井監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展變化和現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代，礦井監(jiān)控系統(tǒng)開始在我國煤礦生產(chǎn)中使用推廣，最初的系統(tǒng)主要運(yùn)用于井下單純的瓦斯遙測，瓦斯超限實(shí)時(shí)報(bào)警斷電，甚至還不具備監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。但隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和煤礦企業(yè)發(fā)展的需要，礦井監(jiān)控系統(tǒng)不斷完善，功能日趨強(qiáng)大。由過去單一的瓦斯監(jiān)測到今天的CH4、CO、O2、H2S、CO2、溫度、負(fù)壓、風(fēng)速、煙霧等多參數(shù)監(jiān)測；風(fēng)門開關(guān)、設(shè)備開停、饋電、風(fēng)電瓦斯閉鎖；人員定位、監(jiān)控、放炮聯(lián)鎖；防突預(yù)警系統(tǒng)、抽放監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備監(jiān)控、供排水系統(tǒng)監(jiān)控、生產(chǎn)過程視頻監(jiān)控系統(tǒng)等等也應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，使監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)報(bào)警功能。監(jiān)控系統(tǒng)已逐漸向集散化、開放化、智能化、綜合化方向發(fā)展，其系統(tǒng)定義的內(nèi)涵也變得廣泛，所以當(dāng)前的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)稱之為礦井安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)。既然如今的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的如此成熟，那么礦井安全工作是不是該高枕無憂了呢！非也，因?yàn)槭聦?shí)證明我國大多數(shù)礦井的監(jiān)控系統(tǒng)投入并不完善，運(yùn)行并不正常，作用發(fā)揮并不到位。有的礦井更把它當(dāng)作一種擺設(shè)和生產(chǎn)許可。是什么原因造成這種現(xiàn)狀呢？筆者認(rèn)為主要是管理和認(rèn)識(shí)上的問題。監(jiān)控系統(tǒng)作為礦井安全的技防工程，往往熟悉了解它的技術(shù)人員不太善于管理，沒能好好把它和人防工程相結(jié)合；精于管理的煤礦干部對(duì)它又一知半解，不知如何發(fā)揮其作用；而既懂技術(shù)又懂管理的人員已身居要職，無暇顧及監(jiān)控系統(tǒng)究竟該發(fā)揮怎樣的作用。于是監(jiān)控系統(tǒng)成了報(bào)警斷電系統(tǒng)，充其量還有一個(gè)作用就是事故發(fā)生后作為事故追查分析調(diào)取數(shù)據(jù)的工具而已。

2 煤礦瓦斯管理的嚴(yán)管重罰政策

2011年5月國辦發(fā)[2011]26號(hào)文《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)煤礦瓦斯防治工作的若干意見》精神，明確地從進(jìn)一步落實(shí)防治責(zé)任、提高準(zhǔn)入門檻、強(qiáng)化基礎(chǔ)管理、加大政策支持、加強(qiáng)安全監(jiān)管監(jiān)察五個(gè)方面對(duì)進(jìn)一步加強(qiáng)煤礦瓦斯防治工作提出了20點(diǎn)意見。這些意見的出臺(tái)無不讓煤礦管理人人自危，深感安全壓力。特別是十九條要求：“因瓦斯防治措施不到位，1個(gè)月內(nèi)發(fā)生兩次瓦斯超限的礦井必須停產(chǎn)整頓。凡1個(gè)月內(nèi)發(fā)生3次以上瓦斯超限未追查處理，或因瓦斯超限被責(zé)令停產(chǎn)整頓期間仍組織生產(chǎn)的礦井，煤炭行業(yè)管理部門、煤礦安全監(jiān)管部門應(yīng)提請(qǐng)地方政府予以關(guān)閉?！边€有第二十條要求：“發(fā)生造成人員死亡瓦斯事故的礦井必須停產(chǎn)整頓，停產(chǎn)整頓時(shí)限由地方政府確定。凡發(fā)生較大及以上瓦斯事故，且地質(zhì)條件復(fù)雜、安全生產(chǎn)系統(tǒng)存在重大隱患、不能有效防范瓦斯事故的礦井，地方政府應(yīng)當(dāng)依法予以關(guān)閉?！睂?duì)此，不少煤礦老總，又特別是高、突礦井的老總發(fā)出了“怎么控制的住呀，還要不要我們生存！”的感嘆。相應(yīng)第十一條又規(guī)定：“高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，必須與煤炭行業(yè)管理部門或煤礦安全監(jiān)管部門聯(lián)網(wǎng)?！敝灰V井監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出瓦斯報(bào)警信號(hào)，監(jiān)管部門便都知道了。難道監(jiān)控系統(tǒng)就是為了傳遞瓦斯超限信號(hào)嗎！與此僅僅這樣，還不如不要。所以礦井既然安裝使用了監(jiān)控系統(tǒng)，就不要忘了監(jiān)控系統(tǒng)的根本目的是防治瓦斯的重要武器，只要運(yùn)用得當(dāng)，充分發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)作用，實(shí)現(xiàn)高、突礦井瓦斯零超限也不是夢想。

3 發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)作用，實(shí)現(xiàn)瓦斯超限過程控制

3.1 瓦斯超限的發(fā)生

結(jié)合筆者在高、突瓦斯礦井工作多年的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下種種礦井瓦斯超限的情況：①井下無計(jì)劃停電或機(jī)電故障、人為原因引起局扇停運(yùn)造成掘進(jìn)工作面的瓦斯超限；②掘進(jìn)工作面遇裂隙、溶洞或過防突區(qū)域瓦斯涌出異常導(dǎo)致掘進(jìn)磧頭瓦斯超限；③掘進(jìn)工作面炮后瓦斯超限；④打鉆作業(yè)地點(diǎn)通風(fēng)不良或遇打鉆噴孔造成瓦斯超限；⑤采煤工作面空區(qū)來壓泄壓瓦斯造成工作面瓦斯超限；⑥采煤作業(yè)高峰期工作面涌出大量瓦斯引起工作面瓦斯超限；⑦采煤工作面過地質(zhì)構(gòu)造帶或抽采不充分區(qū)域瓦斯涌出異常造成工作面瓦斯超限；⑧采煤工作面遇堵塞風(fēng)流不暢引起工作面瓦斯超限；⑨采煤工作面上下隅角、帽子角等地點(diǎn)通風(fēng)不良造成工作面局部地點(diǎn)瓦斯超限；⑩煤巷斜坡、眼子掘進(jìn)通風(fēng)不良也易造成瓦斯超限；（11）采掘工作面配風(fēng)不足造成不能及時(shí)稀釋涌出瓦斯引起采掘工作面瓦斯超限；（12）通風(fēng)系統(tǒng)受到破壞造成局部通風(fēng)機(jī)拉循環(huán)、采煤工作面風(fēng)流短路引起采掘工作面瓦斯超限；（13）季節(jié)變換、倒風(fēng)季節(jié)，地面井下溫差變化大，瓦斯賦存極不穩(wěn)定，瓦斯涌出異常，如不相應(yīng)進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整加以控制，也容易造成井下瓦斯超限；（14）井下盲巷、死角地點(diǎn)管理不善，造成瓦斯超限；（15）其他類型的瓦斯超限。

3.2 瓦斯超限的過程控制

針對(duì)以上的種種瓦斯超限情況，我們不難看出除了打鉆瓦斯噴孔、動(dòng)力現(xiàn)象瓦斯異常涌出等一兩種情形來的比較突然之外，大部分瓦斯超限的情況還是從：瓦斯涌出→瓦斯積聚→瓦斯超限，有一個(gè)發(fā)生發(fā)展的過程。這個(gè)過程雖然有長有短，但它終究有一個(gè)時(shí)間變化的階段，只要把握住了這個(gè)階段過程，都是有辦法去改變它的變化和發(fā)展結(jié)果的。我們的目的就是要及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯將要超限的苗頭，迅速控制住瓦斯超限的發(fā)生，扭轉(zhuǎn)瓦斯超限的結(jié)果：從瓦斯涌出→瓦斯積聚→發(fā)現(xiàn)瓦斯超限的趨勢→找出瓦斯積聚的原因→采取可控的手段→處理和降低瓦斯積聚濃度→恢復(fù)正常。

3.3 如何利用監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)瓦斯超限的過程控制

3.3.1 首先對(duì)于瓦斯超限過程控制的關(guān)鍵就是要及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯將要超限的苗頭

通過瓦檢員、作業(yè)人員、安全員的檢查把關(guān)肯定能起到一定防止瓦斯超限的作用，但以上人員不可能24h蹲點(diǎn)堅(jiān)守，也不可能24h連續(xù)不停的檢測瓦斯，始終會(huì)有空擋和漏洞出現(xiàn)的。而監(jiān)控系統(tǒng)只要瓦斯探頭安裝到位，系統(tǒng)運(yùn)行正常，便會(huì)分毫不差、24h連續(xù)不斷的反映出作業(yè)地點(diǎn)、重點(diǎn)監(jiān)控部位的瓦斯變化。適當(dāng)設(shè)置瓦斯傳感器的預(yù)警值，當(dāng)瓦斯?jié)舛确e聚上升到預(yù)警點(diǎn)時(shí)，就會(huì)在井下現(xiàn)場和地面監(jiān)控中心室發(fā)出聲光報(bào)警，提醒作業(yè)人員、安全人員、值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯變化原因，積極采取措施處理，防止瓦斯超限。所以重慶能源投資集團(tuán)2010年就要求下屬礦井監(jiān)控系統(tǒng)瓦斯報(bào)警、斷電點(diǎn)下降0.1%執(zhí)行，對(duì)于瓦斯超限防治是有重要意義的。

3.3.2 監(jiān)控系統(tǒng)不僅對(duì)于瓦斯超限的預(yù)警作用是不可替代的，同時(shí)對(duì)于瓦斯積聚超限的原因分析也有重要的輔助作用

當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出瓦斯預(yù)警信號(hào)后，礦井總工、技術(shù)負(fù)責(zé)人、通風(fēng)人員或礦井值班人員就應(yīng)當(dāng)積極出動(dòng)，查找分析瓦斯積聚的原因。瓦斯積聚超限的原因很多，而控制瓦斯超限的時(shí)間有限，要迅速分析出原因，最直接有效的手段還是依靠監(jiān)控系統(tǒng)：①通過對(duì)礦井一翼回風(fēng)、總回風(fēng)瓦斯、風(fēng)速傳感器數(shù)據(jù)變化可以判斷瓦斯超限、通風(fēng)系統(tǒng)破壞所影響波及的范圍；②工作面風(fēng)速傳感器數(shù)值明顯降低，很有可能是工作面通風(fēng)系統(tǒng)被破壞，或者采煤工作面堵塞、掘進(jìn)工作面風(fēng)筒脫落等原因；③借助局扇、機(jī)電設(shè)備開停傳感器，饋電傳感器，可以判斷掘進(jìn)工作面局扇是否停運(yùn)，采區(qū)是否有電等情況；④借助風(fēng)門開閉傳感器狀態(tài)可以判斷是否兩件風(fēng)門同時(shí)打開造成通風(fēng)系統(tǒng)短路；⑤通過對(duì)進(jìn)風(fēng)、工作面、回風(fēng)幾個(gè)瓦斯傳感器數(shù)據(jù)變化和時(shí)間先后的分析，可以判斷瓦斯涌出的大致區(qū)域；結(jié)合風(fēng)速傳感器數(shù)據(jù)變化的對(duì)比，可以看出瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)量變化的關(guān)系；⑥還可借助其他類型傳感器的安設(shè)來了解井下現(xiàn)場瓦斯變化動(dòng)態(tài)、生產(chǎn)作業(yè)動(dòng)態(tài)、設(shè)施設(shè)備狀態(tài)等等。

經(jīng)過對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)多方面的了解分析，初步掌握了瓦斯積聚的大致原因，便于指揮人員及時(shí)通過人員定位系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)聯(lián)系井下現(xiàn)場人員或安排專門人員下井及時(shí)查明具體原因，采取可靠辦法，控制住瓦斯超限的發(fā)生。

3.3.3 監(jiān)控系統(tǒng)本身對(duì)瓦斯超限的發(fā)生也有一定的控制作用

當(dāng)掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，可靠的風(fēng)電閉鎖功能會(huì)切斷扒渣機(jī)、刮板機(jī)等動(dòng)力設(shè)備電源，阻斷生產(chǎn)，提醒人員撤出，盡快恢復(fù)通風(fēng)；當(dāng)瓦斯傳感器達(dá)到斷電點(diǎn)（降低標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行）后，可靠的瓦斯電閉鎖也會(huì)切斷采掘工作面動(dòng)力電源，阻斷生產(chǎn)，防止繼續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)生高瓦斯積聚甚至出現(xiàn)瓦斯超限。

3.3.4 提升一個(gè)境界來說，發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)作用來控制瓦斯超限的發(fā)生還有一個(gè)更高的層面

那就是借助監(jiān)控系統(tǒng)，超前思考、超前預(yù)防。監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅是一個(gè)預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)，作為一套比較完善的監(jiān)控系統(tǒng)，它所涵蓋的N多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)都忠實(shí)地記錄下過往的每一個(gè)歷史細(xì)節(jié)，在監(jiān)控中心形成一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫。其實(shí)這個(gè)數(shù)據(jù)庫就是礦井的一筆巨大財(cái)富，查詢每一個(gè)數(shù)據(jù)、翻看每一條曲線，無不生動(dòng)地反映出一個(gè)個(gè)現(xiàn)場生產(chǎn)的故事和歷史變化的規(guī)律。如果我們拿出分析股市行情曲線變化的熱情來分析監(jiān)控系統(tǒng)瓦斯歷史數(shù)據(jù)的變化，就會(huì)不難看出重點(diǎn)監(jiān)控頭面的變化規(guī)律，用它來指導(dǎo)我們的實(shí)時(shí)生產(chǎn)部署和環(huán)節(jié)控制，就可事倍功半地有效防止瓦斯超限事故的發(fā)生。舉兩個(gè)簡單的例子說明：①重慶中梁山礦業(yè)公司南礦（高突礦井）每年2、3月份倒風(fēng)季節(jié)瓦斯極不穩(wěn)定，瓦斯超限頻發(fā)。通過歷史總結(jié)，近兩年在倒風(fēng)季節(jié)來臨之時(shí)，提前對(duì)重點(diǎn)工作面瓦斯監(jiān)控曲線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)溫差變化大的中班時(shí)段14：00～17：00易發(fā)生瓦斯超限，于是通過適當(dāng)調(diào)整風(fēng)量以及部分工作面中班調(diào)采的手段有效防止了礦井瓦斯超限；②重慶中梁山煤電氣有限公司下屬宏能公司沙子沱煤礦（高瓦斯礦井）由于進(jìn)入深部開采，瓦斯問題突顯。2012年2月三個(gè)采煤工作面相繼出現(xiàn)峰值瓦斯在臨界瓦斯超限值下徘徊。分析監(jiān)控瓦斯曲線，基本上都是在生產(chǎn)集中的早班11：00～14：00時(shí)段波動(dòng)較大。通過平衡早班生產(chǎn)強(qiáng)度，調(diào)整生產(chǎn)工序，結(jié)合其他防治手段，目前該礦井瓦斯問題基本得到控制。

3.3.5 監(jiān)控系統(tǒng)的作用發(fā)揮控制瓦斯超限也不是獨(dú)立的，還可采取其他手段共同作用

比如對(duì)于打鉆噴孔、瓦斯動(dòng)力（突出）現(xiàn)象，來的突然，較難控制其瓦斯超限，但通過打鉆氣渣分離器的使用，可有效防止打鉆噴孔時(shí)的瓦斯超限；而對(duì)于防突區(qū)域則采取有效的預(yù)測預(yù)報(bào)，可靠的抽采排放手段防治瓦斯動(dòng)力（突出）現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)還可推廣運(yùn)用防突預(yù)警系統(tǒng)加以有效防范，這些較難控的瓦斯超限則讓其難于發(fā)生。另對(duì)于掘進(jìn)工作面，通過雙風(fēng)機(jī)雙電源的使用，主扇、備扇的自動(dòng)切換增加了局部通風(fēng)的可靠性，減少了因停風(fēng)造成瓦斯超限的可能；外加防炮崩風(fēng)筒的推廣使用，增加了炮后磧頭的可靠通風(fēng)，減少了炮后磧頭瓦斯超限的發(fā)生。

4 結(jié)論與建議

綜上所述，監(jiān)控系統(tǒng)不僅是瓦斯防治的前沿哨兵，更是瓦斯治理的得力助手。希望礦井的每一個(gè)從業(yè)人員要充分認(rèn)識(shí)到監(jiān)控系統(tǒng)的作用，愛護(hù)監(jiān)控設(shè)施，把監(jiān)控設(shè)備的報(bào)警斷電當(dāng)做一種對(duì)生命的呵護(hù)；而對(duì)于礦井安全管理人員則應(yīng)考慮不斷加大監(jiān)控設(shè)施設(shè)備投入，完善監(jiān)控系統(tǒng)作用，隨時(shí)將監(jiān)控系統(tǒng)瓦斯報(bào)表、瓦斯變化曲線等重要資料擺在桌面，作為指揮礦井安全生產(chǎn)的依據(jù)，那么礦井瓦斯超限的情況將很難發(fā)生。

[1]2011年5月國辦發(fā)[2011]26號(hào)文《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)煤礦瓦斯防治工作的若干意見》.

[2]《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》（AQ1029-2007）.

[3]《煤炭安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》（AQ6201-2006）.

TD712

A

1004-7344（2016）03-0164-02

2016-1-15

李峰（1970-），男，助理工程師，大專，從事煤礦通風(fēng)、礦井監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)管理工作。

孫世均（1968-），男，助理工程師，大專，從事煤礦通風(fēng)技術(shù)管理工作。