煤礦雙巷掘進(jìn)甲烷風(fēng)電閉鎖本地?cái)嚯姺桨冈O(shè)計(jì)

郝宏偉

（山西蘭花科創(chuàng)玉溪煤礦有限責(zé)任公司 ,山西 晉城 048000）

0 引 言

甲烷風(fēng)電閉鎖的可靠性對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有十分重要的意義，而突出礦井在進(jìn)行雙巷掘進(jìn)時(shí)，安全監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙巷內(nèi)所有非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備在瓦斯達(dá)到超限斷電濃度時(shí)能夠在2s內(nèi)斷電也顯得更加重要和復(fù)雜[1-5]。我礦目前使用重慶煤科院的KJ90NB系統(tǒng)，井下存在雙巷掘進(jìn)的情況，1臺(tái)監(jiān)控分站不能滿(mǎn)足雙巷內(nèi)所有傳感器的設(shè)置要求。使用兩臺(tái)監(jiān)控分站，存在異地?cái)嚯姇r(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，不能滿(mǎn)足在2s內(nèi)斷電的要求。為實(shí)現(xiàn)雙巷掘進(jìn)過(guò)程中，雙巷掘進(jìn)巷道內(nèi)非本安型電氣設(shè)備甲烷超限斷電及甲烷風(fēng)電閉鎖的控制執(zhí)行時(shí)間不大于2s，針對(duì)目前使用的系統(tǒng)和設(shè)備，設(shè)計(jì)了兩種斷電方案，并進(jìn)行了比較分析。

1 雙巷掘進(jìn)甲烷傳感器設(shè)置要求

根據(jù)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測(cè)儀器使用管理規(guī)范》（AQ1029-2007）第6.4.2條中的要求，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井雙巷掘進(jìn)甲烷傳感器必須按圖1進(jìn)行設(shè)置。在掘進(jìn)工作面及其回風(fēng)流中設(shè)置甲烷傳感器T1和T2；在工作面混合風(fēng)流處設(shè)置甲烷傳感器T3。與普通掘進(jìn)工作面相比較，增加了工作面混合回風(fēng)流甲烷傳感器T3，且要求T3在達(dá)到斷電濃度時(shí)，將雙巷掘進(jìn)巷道內(nèi)的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備斷電[1-4]。對(duì)于現(xiàn)在使用的KJ90NB系統(tǒng)，增加了監(jiān)控分站及斷電器實(shí)現(xiàn)該功能的難度。

圖1 雙巷掘進(jìn)甲烷傳感器設(shè)置

按照《煤礦安全規(guī)程》（2016）和《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測(cè)儀器使用管理規(guī)范》（AQ1029-2007）的規(guī)定，每個(gè)掘進(jìn)巷道內(nèi)需設(shè)置工作面甲烷傳感器、回風(fēng)流甲烷傳感器、風(fēng)筒傳感器、開(kāi)停傳感器、斷電器及饋電傳感器，突出煤層掘進(jìn)巷道回風(fēng)流中需設(shè)置風(fēng)速傳感器，突出煤層掘進(jìn)工作面進(jìn)風(fēng)的分風(fēng)口必須設(shè)置風(fēng)向傳感器。兩條巷道需要安設(shè)的傳感器數(shù)量已超過(guò)16臺(tái)傳感器，而目前所使用的分站容量為16臺(tái)，所以不能在1臺(tái)分站上實(shí)現(xiàn)雙巷掘進(jìn)的甲烷風(fēng)電閉鎖功能，需要使用兩臺(tái)監(jiān)控分站。雖可使用異地控制功能實(shí)現(xiàn)斷電，但不能滿(mǎn)足甲烷風(fēng)電閉鎖在2s內(nèi)斷電的要求。

2 甲烷風(fēng)電閉鎖方案設(shè)計(jì)

1301輔運(yùn)順槽和1301膠帶順槽共有兩臺(tái)饋電開(kāi)關(guān)，分別為兩個(gè)掘進(jìn)巷道內(nèi)的綜掘機(jī)、皮帶機(jī)等動(dòng)力設(shè)備供電（見(jiàn)圖2）。

圖2 雙巷掘進(jìn)供電系統(tǒng)圖

安全監(jiān)控系統(tǒng)使用了兩臺(tái)斷電儀控制兩臺(tái)饋電開(kāi)關(guān)進(jìn)行甲烷電閉鎖，對(duì)于本巷道內(nèi)動(dòng)力設(shè)備閉鎖斷電時(shí)間小于2s，對(duì)于另外一條巷道內(nèi)動(dòng)力設(shè)備屬于異地?cái)嚯?，兩條巷道之間有聯(lián)絡(luò)巷，聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)動(dòng)力設(shè)備由1301膠帶順槽動(dòng)力開(kāi)關(guān)供電，對(duì)于1301輔運(yùn)順槽來(lái)說(shuō)是異地?cái)嚯?，斷電時(shí)間長(zhǎng)。1301輔運(yùn)順槽和1301膠帶順槽所使用的兩臺(tái)饋電開(kāi)關(guān)均為電光防爆科技股份有限公司產(chǎn)品，瓦斯電閉鎖控制點(diǎn)為（58-47），風(fēng)電閉鎖控制點(diǎn)為（48-47），47為公共點(diǎn)。使用斷電儀為重慶煤科院產(chǎn)品，斷電儀里面有常開(kāi)控制點(diǎn)和常閉控制點(diǎn)。

為使1301輔運(yùn)順槽和1301膠帶順槽以及聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)動(dòng)力設(shè)備閉鎖斷電時(shí)間小于2s，設(shè)計(jì)了如下兩種方案。

2.1 斷電閉鎖方案一

兩臺(tái)斷電儀都使用常閉控制點(diǎn)，通過(guò)一個(gè)三通接線盒進(jìn)行串聯(lián)形成一對(duì)常閉控制點(diǎn)（1-2）（見(jiàn)圖3），控制點(diǎn)（1-2）通過(guò)一個(gè)三通接線盒并聯(lián)接線至兩臺(tái)饋電開(kāi)關(guān)瓦斯電閉鎖控制點(diǎn)（58-47）。

圖3 雙巷掘進(jìn)本地?cái)嚯姵ｉ]點(diǎn)控制圖

這樣，只要其中一個(gè)斷電儀動(dòng)作（常閉控制點(diǎn)斷開(kāi)），串聯(lián)回路斷開(kāi)，兩臺(tái)饋電開(kāi)關(guān)的甲烷電閉鎖控制點(diǎn)同時(shí)接收到控制信號(hào)（斷開(kāi)信號(hào)），在2s內(nèi)被閉鎖斷電。

2.2 斷電閉鎖方案二

兩臺(tái)斷電儀都使用常開(kāi)控制點(diǎn)，通過(guò)一個(gè)三通接線盒進(jìn)行并聯(lián)形成一對(duì)常開(kāi)控制點(diǎn)（1-2）（見(jiàn)圖4），控制點(diǎn)（1-2）通過(guò)一個(gè)三通接線盒并聯(lián)接線至兩臺(tái)饋電開(kāi)關(guān)甲烷電閉鎖控制點(diǎn)（58-47）。

圖4 雙巷掘進(jìn)本地?cái)嚯姵ｉ_(kāi)點(diǎn)控制圖

這樣，只要其中一個(gè)斷電儀動(dòng)作（常開(kāi)控制點(diǎn)閉合），串聯(lián)回路閉合，兩臺(tái)饋電開(kāi)關(guān)的甲烷電閉鎖控制點(diǎn)同時(shí)接收到控制信號(hào)（閉合信號(hào)），在2s內(nèi)被閉鎖斷電。

3 閉鎖斷電方案測(cè)試效果分析

3.1 方案一（常閉點(diǎn)控制）測(cè)試效果

1）其中一個(gè)斷電儀動(dòng)作時(shí)（常閉點(diǎn)打開(kāi)），兩臺(tái)饋電開(kāi)關(guān)甲烷電閉鎖點(diǎn)同時(shí)接收到斷電信號(hào)，兩臺(tái)開(kāi)關(guān)同時(shí)跳閘停電。

2）其中一個(gè)饋電開(kāi)關(guān)停電打隔離，停電開(kāi)關(guān)閉鎖點(diǎn)（58-47）為閉合狀態(tài)，此時(shí)斷電儀動(dòng)作（常閉點(diǎn)斷開(kāi)），另一臺(tái)饋電開(kāi)關(guān)未閉鎖斷電。經(jīng)過(guò)分析開(kāi)關(guān)資料及線路，是由于饋電開(kāi)關(guān)停電打隔離后，甲烷電閉鎖點(diǎn)（58-47）為閉合狀態(tài)，其中一臺(tái)斷電儀動(dòng)作后（常閉點(diǎn)打開(kāi)），控制點(diǎn)（1-2）仍處于閉合狀態(tài)，另一臺(tái)饋電開(kāi)關(guān)甲烷電閉鎖點(diǎn)未能接收到斷電信號(hào)，因而不能閉鎖停電。

3.2 方案二（常開(kāi)點(diǎn)控制）測(cè)試效果

1）其中一個(gè)斷電儀動(dòng)作時(shí)（常開(kāi)點(diǎn)閉合），兩臺(tái)饋電開(kāi)關(guān)甲烷電閉鎖點(diǎn)同時(shí)接收到斷電信號(hào)，兩臺(tái)開(kāi)關(guān)同時(shí)跳閘停電。

2）其中一個(gè)饋電開(kāi)關(guān)停電打隔離，停電開(kāi)關(guān)閉鎖點(diǎn)（58-47）為閉合狀態(tài)，控制點(diǎn)（1-2）由常開(kāi)變?yōu)殚]合狀態(tài)，另外一臺(tái)饋電開(kāi)關(guān)甲烷電閉鎖點(diǎn)接收到控制點(diǎn)（1-2）的閉合信號(hào)閉鎖停電。此種情況，雖然斷電儀未動(dòng)作，另一臺(tái)饋電開(kāi)關(guān)卻接收到了閉合信號(hào)而斷電。若其中一臺(tái)開(kāi)關(guān)進(jìn)行停電檢修打到隔離狀態(tài)，會(huì)影響另一個(gè)掘進(jìn)面的正常生產(chǎn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

第一種方案存在一臺(tái)開(kāi)關(guān)打隔離停電后，其它開(kāi)關(guān)不受控的問(wèn)題；第二種方案雖能實(shí)現(xiàn)甲烷風(fēng)電閉鎖在2s內(nèi)斷電，但是存在一臺(tái)開(kāi)關(guān)打隔離斷電后，其余開(kāi)關(guān)在未接收到斷電信號(hào)的情況下閉鎖斷電，檢修開(kāi)關(guān)時(shí)影響范圍大。第一種方案存在缺陷，第二種方案在檢修開(kāi)關(guān)時(shí)會(huì)影響另一個(gè)面的正常生產(chǎn)，若要從根本上實(shí)現(xiàn)雙巷掘進(jìn)非本安型電氣設(shè)備在2s內(nèi)斷電的要求，需要提高安全監(jiān)控系統(tǒng)性能，完成安全監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)改造。系統(tǒng)升級(jí)后，性能提升，在異地?cái)嚯姷那闆r下，也能在2s內(nèi)實(shí)現(xiàn)甲烷風(fēng)電閉鎖可靠斷電。