煤礦井下瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)研究

高偉

遼寧鐵法能源有限責(zé)任公司大平煤礦保安區(qū) 遼寧鐵嶺 112700

1 瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)分析

瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是保障礦井通風(fēng)的重要設(shè)施，其架構(gòu)常用B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，硬件組成包括傳感器、電纜、寬帶系統(tǒng)、監(jiān)控主機(jī)及各類服務(wù)器等。煤礦企業(yè)在應(yīng)用瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，需根據(jù)礦井的地理特點(diǎn)及整體布局，合理配置瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，方可發(fā)揮其功能作用。

瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)施配置是指設(shè)備配置、服務(wù)器配置、電纜鋪設(shè)等工作。在主機(jī)設(shè)備與服務(wù)器配置中，煤礦企業(yè)需引進(jìn)雙機(jī)容錯系統(tǒng)，連接多個(gè)服務(wù)器與主機(jī)，避免數(shù)據(jù)通信出現(xiàn)失誤，影響礦井安全生產(chǎn)管控效果。同時(shí)，在安裝監(jiān)控主機(jī)時(shí)，煤礦企業(yè)需配置殺毒軟件與備份系統(tǒng)，防止數(shù)據(jù)遺失。在電纜敷設(shè)中，井下通訊線與傳感器電纜需分離，前者需設(shè)置屏蔽層，保障線纜接地效果，并采用懸掛方式敷設(shè)，后者需配置電纜單臺，并遠(yuǎn)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(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的軟件是指支持系統(tǒng)運(yùn)行的各項(xiàng)程序，在配置過程中，技術(shù)人員需根據(jù)監(jiān)控主機(jī)的系統(tǒng)，調(diào)節(jié)各程序的通信協(xié)議，并設(shè)置程序權(quán)限與防火墻，保障礦井?dāng)?shù)據(jù)的安全。同時(shí)，為避免數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)異常，煤礦企業(yè)可在企業(yè)和礦井間設(shè)置雙通道聯(lián)網(wǎng)，避免通信網(wǎng)絡(luò)在人為因素或自然災(zāi)害的影響下，出現(xiàn)中斷通信現(xiàn)象。

在瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)配置完成后，煤礦企業(yè)需做好系統(tǒng)機(jī)房的管理工作，定期清潔機(jī)房，并合理布線，將機(jī)房控制臺設(shè)置于合理位置，確保其與墻面距離超過0.12m、與其他設(shè)備的距離超過1.5m，防止設(shè)備信號互相干擾，為瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)長期可靠運(yùn)行營造良好環(huán)境，發(fā)揮其保障煤礦安全生產(chǎn)的作用。

2 煤礦井下瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)研究

2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

井下瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建基于傳輸網(wǎng)絡(luò)和傳輸設(shè)備，其中，傳輸網(wǎng)絡(luò)主要指拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，傳輸設(shè)備主要指服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

井下瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)作為構(gòu)建傳輸網(wǎng)絡(luò)的依托，由各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與通訊鏈條相互構(gòu)成，其各結(jié)點(diǎn)的連接采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，最為常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要包括星型結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)和總線結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)選用以太網(wǎng)交換機(jī)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的寬帶借由交換機(jī)送至各工作區(qū)域。交換技術(shù)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(yè)環(huán)境的使用需求，確保信息傳輸?shù)挠行?，保障傳輸質(zhì)量。

服務(wù)器主要指用于向各個(gè)工作區(qū)域工作者提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的計(jì)算機(jī)裝置。由于礦井瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)器必須長時(shí)間持續(xù)運(yùn)行且需要對監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的有效存儲，所以，必須選用穩(wěn)定性強(qiáng)且運(yùn)行質(zhì)量高的服務(wù)器。

2.2 遠(yuǎn)程帶安全監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

2.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

遠(yuǎn)程帶安全監(jiān)測系統(tǒng)主要包括地面遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)以及安全監(jiān)測裝置兩大部分，其中地面遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)主要包括地面主機(jī)系統(tǒng)、監(jiān)控分站、井下基站、工業(yè)環(huán)網(wǎng)等；安全監(jiān)測裝置主要由進(jìn)氣管、筒體、氣體檢測裝置、電子顯示區(qū)、控制鍵、拉桿、報(bào)警裝置、出氣口等部分組成。

進(jìn)氣管主要由三節(jié)長度為1.0m，直徑為10mm的鋼管組成，在進(jìn)氣管與筒體連接處安裝過濾網(wǎng)，主要對進(jìn)入筒體內(nèi)空氣進(jìn)行粉塵過濾，防止大顆粒的灰塵進(jìn)入到裝置的內(nèi)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(qū)安裝在控制鍵下方，可直觀顯示氣體濃度，在控制鍵側(cè)面安裝報(bào)警裝置，當(dāng)檢測氣體濃度超過設(shè)定值時(shí)即可發(fā)出警報(bào)[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(gè)風(fēng)流控制扇，該控制扇在進(jìn)氣管一段風(fēng)流進(jìn)入時(shí)可處于張開狀態(tài)，從而保證外部氣流進(jìn)入筒體內(nèi)，當(dāng)氣流內(nèi)部產(chǎn)生氣壓時(shí)，可將控制扇關(guān)閉，從而防止內(nèi)部氣流向外部流出。

第二固定盤外側(cè)安裝防漏膠圈，內(nèi)側(cè)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(shí)候，防漏膠圈會緊貼在氣室的內(nèi)壁上，防止空氣外漏。

2.2.2系統(tǒng)工作原理

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

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

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

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

氣室內(nèi)氣流在氣壓作用下進(jìn)入到連通口內(nèi)，空氣再通過連通口進(jìn)入檢測裝置內(nèi)進(jìn)行檢測，然后檢測裝置會將空氣內(nèi)瓦斯的具體數(shù)值通過顯示區(qū)直觀顯示，而檢測后的氣流會通過出氣口排出，當(dāng)氣流中瓦斯?jié)舛雀哂谠O(shè)定值時(shí)，警報(bào)裝置會發(fā)出警報(bào)提醒監(jiān)測人員。

檢測裝置監(jiān)測完氣體后，通過裝置內(nèi)無線發(fā)射器將監(jiān)測數(shù)據(jù)包括瓦斯檢測濃度、地點(diǎn)、溫度、檢測時(shí)間等參數(shù)，利用工業(yè)環(huán)網(wǎng)發(fā)送至礦井內(nèi)基站，然后再傳送至井口監(jiān)測分站內(nèi)，監(jiān)測分站通過信號線直接將數(shù)據(jù)傳送至地面遠(yuǎn)程監(jiān)控室主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，并利用顯示器直觀顯示。

3 結(jié)語

綜上所述，瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)可全面監(jiān)測綜采面的生產(chǎn)參數(shù)與環(huán)境參數(shù)，保障煤礦安全生產(chǎn)。通過本文的分析可知，煤礦企業(yè)需做好瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)器與傳感器配置，并合理設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，保障系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行，然后將其用于煤礦安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、分析與預(yù)警中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤礦安全隱患，提高生產(chǎn)安全、效益與質(zhì)量[3]。