一種防止礦井瓦斯超限的通風(fēng)裝置的分析與應(yīng)用

侯 臻

（同煤集團(tuán)永定莊煤業(yè)公司， 山西 大同 037024）

1 礦井傳統(tǒng)防瓦斯超限技術(shù)分析

在對同煤集團(tuán)永定莊煤業(yè)進(jìn)行瓦斯排放調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在瓦斯經(jīng)過的裝置中設(shè)置甲烷傳感器，這樣能夠?qū)ν咚節(jié)舛冗M(jìn)行實時檢測，可是由于甲烷傳感器所處的工況環(huán)境比較復(fù)雜，諸如濕度大、電磁干擾以及礦塵等，致使傳感器出現(xiàn)故障[1]。當(dāng)傳感器處于故障狀態(tài)時，其檢測到的傳感器濃度不變。假如工況下的瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)，而甲烷傳感器卻因故障而不能顯示實際的瓦斯?jié)舛龋粫霈F(xiàn)聲光警報，可導(dǎo)致事故發(fā)生。假如甲烷傳感器內(nèi)部設(shè)置的蜂鳴器出現(xiàn)故障，即便能夠檢測超標(biāo)的甲烷濃度，也無法進(jìn)行報警，從而不能及時提醒相關(guān)工作人員。鑒于此，分析一種防止煤礦瓦斯超標(biāo)的通風(fēng)裝置。

2 防止煤礦瓦斯超限的通風(fēng)裝置的分析

2.1 通風(fēng)裝置的整體結(jié)構(gòu)

圖1 為防止瓦斯超限的通風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)圖，包含局部通風(fēng)機、監(jiān)測殼體、透明罩、矩形收納凹槽、開關(guān)按鍵、電源線、LED 顯示屏、甲烷傳感器、金屬定型軟管。

圖1 防止煤礦瓦斯超限的通風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)圖

通常，在通風(fēng)機前端設(shè)置有一個檢測殼體，其中在殼體內(nèi)部安裝有單片機、定時單元、計時單元。在殼體的頂端外部設(shè)置有LED 顯示屏。在殼體頂端面中心位置設(shè)置一個矩形收納凹槽，內(nèi)部設(shè)置有甲烷傳感器、源蜂鳴器、LED 燈珠以及聲音傳感器[2]。與此同時，安裝透明罩可以把蜂鳴器、聲音傳感器以及相應(yīng)的LED 燈珠放在其中。

2.2 工作原理和技術(shù)特點

在工程實踐的過程中，甲烷傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測甲烷濃度，并把數(shù)據(jù)傳輸給單片機，這樣可以在LED顯示屏上顯示瓦斯?jié)舛葦?shù)值，便于相關(guān)工作人員讀取瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)，實時監(jiān)控當(dāng)前瓦斯?jié)舛?。假如LED 顯示屏數(shù)值始終保持相同的數(shù)值，并未出現(xiàn)波動的現(xiàn)象，那么工作人員可以判斷甲烷傳感器出現(xiàn)故障，應(yīng)及時進(jìn)行更換。當(dāng)甲烷傳感器檢測到甲烷濃度超過額定值，那么設(shè)備就會報警，同時，設(shè)備給單片機發(fā)出指令，這時單片機給蜂鳴器與LED 燈珠發(fā)出指令，可以實現(xiàn)與甲烷傳感器達(dá)到同時報警的效果。

在裝置工作的過程中，通常每30 min 到達(dá)定時模塊所設(shè)定的定時參數(shù)值，相應(yīng)的定時單元給單片機傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)單片機接收到信號之后，能夠使得蜂鳴器、聲音傳感器單元和計時單元同時導(dǎo)通工作。聲音傳感器感應(yīng)到蜂鳴器發(fā)出的聲波，同時向單片機傳輸信號。單片機也可以使得三者同時失電[3]，假如在計時單元設(shè)定的5 s 內(nèi)聲音傳感器并未接收到蜂鳴器發(fā)出的聲波，這時計時單元達(dá)到5 s 之后，向單片機發(fā)出指令，控制LED 燈珠亮起，這樣工作人員可以判斷蜂鳴器出現(xiàn)故障，可及時對其進(jìn)行維護(hù)。

與此同時，如果在蜂鳴器發(fā)出聲響之后，聲音傳感器獲取到相應(yīng)的聲波信號，此時的單片機控制模塊自主調(diào)節(jié)PWM占空比數(shù)據(jù)，然后將蜂鳴器工作的聲音信號控制到30 dB 左右，此時的工作狀態(tài)就能大大避免出現(xiàn)人工誤判的問題。

3 實踐應(yīng)用分析

3.1 應(yīng)用注意事項

在煤礦工作面巷道對設(shè)計完成的裝置進(jìn)行工程實踐的過程中，在排放瓦斯之前，通常需要從矩形收納凹槽中取出甲烷傳感器，這樣能夠有效地保障金屬定型軟管充分展開，同時把傳感器放置在通風(fēng)機前2～3 m 處[4]。在使用時需要接通電源，這樣可以保證實時把傳感器監(jiān)測到的瓦斯數(shù)據(jù)輸送給單片機，從而能夠準(zhǔn)確地在LED 顯示屏讀取。

假如甲烷傳感器檢測到的濃度超過設(shè)定值，那么設(shè)備將會發(fā)出報警，同時給單元機發(fā)出信號，這時使得蜂鳴器以及相應(yīng)的LED 燈珠同時啟動，這樣能夠和甲烷傳感器同時報警，從而能夠有效地避免甲烷傳感器內(nèi)的蜂鳴器出現(xiàn)故障而不能報警。

3.2 應(yīng)用效果

在同煤集團(tuán)永定莊煤業(yè)8115 工作面巷道內(nèi)對該防止礦井瓦斯超限的通風(fēng)裝置進(jìn)行了測試應(yīng)用，經(jīng)過近半年的觀測發(fā)現(xiàn)，通過應(yīng)用該裝置能有效防治礦井瓦斯超限現(xiàn)象，一旦礦井瓦斯出現(xiàn)超限該設(shè)備會及時發(fā)出報警提示，同時經(jīng)過近半年的工程實踐發(fā)現(xiàn)，該裝置運行穩(wěn)定，各項性能表現(xiàn)良好，能夠穩(wěn)定檢測瓦斯?jié)舛?，具有較高的運行穩(wěn)定性和可靠性。