淺析對井下瓦斯的預(yù)測和監(jiān)控

陳峰輝

摘要：煤礦瓦斯是影響煤礦安全生產(chǎn)的重要因素，隨著煤礦開采規(guī)模的擴大和數(shù)量的增加，瓦斯災(zāi)害問題日益突出，煤礦安全成為全社會關(guān)注的焦點。加強煤礦瓦斯量的預(yù)測，對井下瓦斯突出及時采取預(yù)防措施；研制出高性能、高可靠性、實用性強的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，對井下瓦斯?jié)舛雀櫛O(jiān)控，及時采取處理措施，將對改善我國煤礦安全生產(chǎn)狀況及提高經(jīng)濟效益具有重要意義。

關(guān)鍵詞：瓦斯 預(yù)測 監(jiān)控

近年來，煤礦瓦斯發(fā)生事故的數(shù)量在不斷增加，如何加強安全生產(chǎn)，提高監(jiān)測監(jiān)控能力，是擺在各級主管部門的面前的主要問題。因此，瓦斯檢測準確和斷電靈敏可靠是預(yù)防瓦斯事故的關(guān)鍵。由于井下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜存在各種電磁波干擾，有時會造成瓦斯檢測“大數(shù)”現(xiàn)象，影響瓦斯數(shù)據(jù)的真實性，通過分析"大數(shù)"產(chǎn)生原因，并采取了相應(yīng)了措施，大大減少甚至杜絕了監(jiān)控系統(tǒng)冒大數(shù)現(xiàn)象。

為此，如何正確處理安全與生產(chǎn)、安全與效益的關(guān)系。如何準確、實時、快速履行煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控職能。有效進行礦工管理，安全高效運作，顯得尤為重要和緊迫。面對新形勢、新機遇和新挑戰(zhàn)，國家各級主管部門的領(lǐng)導(dǎo)對安全生產(chǎn)工作提出了很高的要求和期望。提升安全生產(chǎn)信息化管理水平，加強以災(zāi)害預(yù)防、監(jiān)測、監(jiān)控為主要目標(biāo)的安全生產(chǎn)長效機制， 是安全生產(chǎn)工作的必由之路。

在此環(huán)境下，平煤一礦結(jié)合兄弟局的先進經(jīng)驗整合出適用于該集團的井下瓦斯監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)從井下采掘工作面直接提取信號，通過井下分站經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器的轉(zhuǎn)換傳輸?shù)降孛嫱咚贡O(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器。計算機軟件處理后，可對井下所有工作面的瓦斯、一氧化碳等氣體進行全面監(jiān)控，可以實現(xiàn)地面監(jiān)控中心、地、市煤礦安全監(jiān)控指揮中心與省局監(jiān)控指揮中心聯(lián)網(wǎng)，使煤礦安全管理工作向科學(xué)化、規(guī)范化、數(shù)字化管理軌道邁進，提高煤礦安全管理水平。

1.需求分析

平煤一礦位于平頂山礦區(qū)中部，是新中國成立后我國自行設(shè)計興建的第一座大型煤礦。1957年動工興建，1959年投產(chǎn)。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為400萬噸/年，核定生產(chǎn)能力400萬噸/a，是平煤股份的主力礦井。主要生產(chǎn)1/3焦煤和肥煤，屬中灰、低硫、發(fā)熱量穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)動力煤，廣泛應(yīng)用于電力、建材、冶金、化工等行業(yè)。目前，全礦井綜采機械化程度和掘進機械化程度均達到100%，實現(xiàn)了采掘機械化、運輸皮帶化、安全裝備系列化、地面儲裝運自動化，成為全國煤炭系統(tǒng)首批建成的“現(xiàn)代化礦井”和“高產(chǎn)高效礦井”。被譽為“中原第一礦”。同時平煤一礦也是已開采多年的老礦區(qū)，煤層的瓦斯含量較高，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采掘工作面人員集中作業(yè)，極易發(fā)生事故。

在分析以往煤礦事故時發(fā)現(xiàn)存在如下問題：①地面與井下人員的信息溝通不及時；②地面人員難以及時動態(tài)掌握井下工作面環(huán)境實際情況；③井下瓦斯監(jiān)管人員是否真正到位，即使監(jiān)管人員到位，當(dāng)瓦斯超限時是否能即時監(jiān)督停止作業(yè)等。

目前，煤礦井下作業(yè)遠離地面，地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣、與地面人員問溝通不便。如果利用通風(fēng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)瓦斯超限時。自動提供報警功能，并有歷史記錄保留。地面監(jiān)控人員則可以直接對井下情況進行實時監(jiān)控，不僅能直觀地監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場的安全生產(chǎn)情況及工作面的人員數(shù)量，而且能及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，防患于未然；也能為事后分析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料，同時也可通過網(wǎng)絡(luò)進行遠程傳輸。

2.整改方案

第一，建立瓦檢員一票否決制度，在瓦斯超限時瓦檢員可停止所有人員在現(xiàn)場作業(yè)，并帶領(lǐng)作業(yè)人員安全撤離；第二，解決井上下通訊問題，每個作業(yè)面隊長及技術(shù)人員配備井下小靈通手機，一旦出現(xiàn)問題及時溝通；第三，利用高科技手段對井下每一個作業(yè)人員進行人員跟蹤定位，地面可以實時監(jiān)控到每個作業(yè)人員在井下的實際位置和每人在作業(yè)時的位置移動 。

隨著傳輸技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化傳輸?shù)膽?yīng)用得到廣泛普及，在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中引人數(shù)字化遠程監(jiān)控系統(tǒng)也 是大趨勢，因此平煤一礦引進多家煤炭生產(chǎn)安全管理上的先進經(jīng)驗，建立了自己的井下管理系統(tǒng)。推出了煤礦監(jiān)控“三位一 體”管理平臺系統(tǒng)，“三位一體”指的是把井下集中監(jiān)控、井上統(tǒng)一管理、監(jiān)管部門分別監(jiān)督三個組成部分進行一體化管 理。

2.1井下瓦斯監(jiān)控管理

平煤一礦使用的煤礦井下安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)KJ2000N。主要監(jiān)測監(jiān)控井下的甲烷、一氧化碳、溫度及設(shè)備開停等。KJ2000N系統(tǒng)綜合了吸收了國內(nèi)外計算機控制的工業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)、圖象處理和現(xiàn)場總線方面的先進技術(shù)，依照國家2006年新頒布的《AQ6201-2006煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》以及《MT/T1008-2006煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)軟件通用技術(shù)要求》監(jiān)測監(jiān)控相關(guān)標(biāo)準進行設(shè)計制造，來滿足大、中、小型煤礦在安全、生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控、生產(chǎn)指揮調(diào)度、井下人員管理以及綜合信息管理等方面的要求。

KJ2000N總線型快速反應(yīng)安全監(jiān)控系統(tǒng)是KJ4及KJ2000系統(tǒng)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，采用新型的寬帶工業(yè)以太網(wǎng)+現(xiàn)場總線（Canbus2.0協(xié)議）傳輸平臺，實現(xiàn)全數(shù)字化數(shù)據(jù)傳輸，主干網(wǎng)采用工業(yè)以太網(wǎng)，支持光纖冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)采用的KJJ107井下隔爆兼本安型網(wǎng)絡(luò)交換機具有高性能以太網(wǎng)交換功能，同時，系統(tǒng)改變了中心站對各個分站巡檢的主從工作方式，取而代之的是CAN總線協(xié)議支持的多主并發(fā)、主動上傳方式，形成點到點、點到多點的多主從工作方式。數(shù)據(jù)上傳由過去的巡檢周期最大30秒，減少到現(xiàn)在的不大于3秒，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。

在井下設(shè)置壓力傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)機開停傳感器、風(fēng)門開關(guān)傳感器、一氧化碳傳感器、瓦斯傳感器，通過這些傳感器能夠?qū)崟r獲得井下的實際情況，利用通風(fēng)安全監(jiān)測系統(tǒng)軟件對采集來的數(shù)據(jù)進行分析處理，建立各種表格便于查閱；同時這些數(shù)據(jù)實時備份后經(jīng)過機站及局域網(wǎng)絡(luò)傳到井上調(diào)度中心、局調(diào)度指揮中心、集團公司各有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)部門。當(dāng)井下工作面有害氣體超過“規(guī)程”規(guī)定時，如甲烷傳感器的設(shè)置，甲烷報警體積分數(shù)≥l%.斷電體積分數(shù)≥1.5%，切斷工作面內(nèi)一切非本質(zhì)安全型電器設(shè)備；回風(fēng)流甲烷報警、斷電體積分數(shù)≥l%，切斷工作面、回風(fēng)流一切非本質(zhì)安全型電器設(shè)備；甲烷復(fù)電體積分數(shù)小于l%，人工復(fù)電。通過無線手機短信報警系統(tǒng)發(fā)送短信到有關(guān)人員的手機上，既便于及時處理，也便于集團公司有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)隨時掌握井下各作業(yè)地點瓦斯變化情況，并根據(jù)收到的信息責(zé)成有關(guān)人員調(diào)查處理，及時反饋隱患產(chǎn)生的原因及處理意見。

2.2井上統(tǒng)一管理

若干個指揮終端安裝在各級煤礦監(jiān)管部門，各級領(lǐng)導(dǎo)在自己的辦公電腦上使用匝瀏覽器訪問各煤礦企業(yè)數(shù)字監(jiān)控主機，就可以同時對不同的煤礦企業(yè)分別進行監(jiān)查。指揮終端可以在煤礦企業(yè)局域網(wǎng)內(nèi)，也可以在遠端通過互聯(lián)網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)進行遠程指揮。

3.結(jié)語

通過監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員可以直接對井下情況進行實時監(jiān)控，不僅能直觀地監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場的安全生產(chǎn)情況，而且能及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，防患于未然，也能為事后分析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料。另外，煤礦監(jiān)管部門可以從省部管理中心遠程監(jiān)看井下狀況，提出整改方法，減少事故隱患。因此井下瓦斯監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)是保障礦井安全生產(chǎn)的重要組成部分。