煤礦瓦斯檢測與控制技術(shù)簡析

陳 偉，段亞東

（1．皖北煤電集團(tuán)劉橋一礦產(chǎn)品銷售部，安徽淮北 235000；2．安徽恒源煤電有限公司煤礦安監(jiān)處，安徽淮北 235000）

煤礦瓦斯檢測與控制技術(shù)簡析

陳 偉1，段亞東2

（1．皖北煤電集團(tuán)劉橋一礦產(chǎn)品銷售部，安徽淮北 235000；2．安徽恒源煤電有限公司煤礦安監(jiān)處，安徽淮北 235000）

近年來，瓦斯爆炸、煤礦瓦斯突出等災(zāi)害，造成了巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，威脅著煤礦的安全生產(chǎn)和井下礦工的生命安全，也對煤礦行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、管理運(yùn)行機(jī)制改革造成了阻礙，嚴(yán)重影響了我國煤炭供應(yīng)日趨緊張形勢的緩解。

1 煤礦瓦斯檢測與控制的必要性

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在100個國有重點(diǎn)煤炭生產(chǎn)企業(yè)的609處礦井中，高瓦斯礦井占26．8%，瓦斯突出礦井占17．6%，低瓦斯礦井占55．6%。國有地方和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，高瓦斯礦井和瓦斯突出礦井占15%左右。可以說，瓦斯災(zāi)害已成為制約我國煤礦安全生產(chǎn)和煤炭工業(yè)發(fā)展的重要因素。

全國死亡30人以上的特大事故大多發(fā)生于瓦斯爆炸和瓦斯突出。2000年9月27日，貴州水城礦務(wù)局木沖溝煤礦發(fā)生瓦斯爆炸，死亡162人；11月25日，內(nèi)蒙古大雁礦務(wù)局二煤礦發(fā)生瓦斯爆炸，死亡51人；12月12日，山西河津市天龍煤礦發(fā)生瓦斯爆炸，死亡48人；4月15日，山西古縣永樂煤礦發(fā)生瓦斯爆炸，死亡46人；9月5日，山西大同煤礦集團(tuán)永定莊煤礦發(fā)生瓦斯爆炸，死亡31人；11月5日，吉林遼源礦務(wù)局西安煤礦發(fā)生瓦斯爆炸，死亡31人。2001年4月6日，陜西銅川礦務(wù)局陳家山煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸事故，造成38人死亡……

一系列觸目驚心的數(shù)據(jù)表明，我國煤礦發(fā)生的重特大事故中，與瓦斯有關(guān)的事故占70%以上。這從一個側(cè)面告訴人們，只要控制住瓦斯，就可有效減少煤礦事故。

2 煤礦瓦斯檢測與控制技術(shù)分析

我國煤礦絕大多數(shù)采用非中央風(fēng)井設(shè)計(jì)，這類風(fēng)井大多處在地點(diǎn)較偏僻、距離辦公樓很遠(yuǎn)的曠野中，因此對于風(fēng)井監(jiān)控帶來了不小的麻煩，主要問題在于如何將風(fēng)井的檢測參數(shù)及時、準(zhǔn)確、有效地送入監(jiān)控中心進(jìn)行分析、記錄和處理。

自2000年以來，隨著國家對煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要，我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井陸續(xù)在裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的裝備大大提高了礦井安全生產(chǎn)水平和安全生產(chǎn)管理效率，同時也為該技術(shù)的正確選擇、使用、維護(hù)和企業(yè)安全生產(chǎn)信息化管理提出了更高的要求。

2．1 有線傳感器監(jiān)測系統(tǒng)

現(xiàn)在國內(nèi)煤礦風(fēng)井監(jiān)測中主要是采用單片機(jī)構(gòu)成下位機(jī)，對各傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并和上位機(jī)之間通過有線傳輸方式完成通信。

這種有線傳輸方式傳輸穩(wěn)定，由于主要線路位于井下，受外界信號影響較小，在現(xiàn)有煤礦風(fēng)井監(jiān)測中得到了廣泛應(yīng)用。這些系統(tǒng)大多采用RS－232、RS－485的通信方式，對煤礦風(fēng)井的監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理是在地面完成，把傳輸線通過風(fēng)井連接到井下的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中。然后再從井下巷道傳送到主控室，造成傳輸距離長，使用和維護(hù)極其不便。同時在發(fā)生異常情況時，由于只能先把數(shù)據(jù)傳送到主控室，然后才能通知相關(guān)負(fù)責(zé)人，時間上存在滯后，不利于對事故的及時分析和處理。

2．2 無線傳感器監(jiān)測系統(tǒng)

基于短信方式的煤礦風(fēng)井監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)充分利用了GSM短消息遠(yuǎn)程傳遞及時有效的特點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸線路鋪設(shè)和維護(hù)不便、數(shù)據(jù)傳輸易于出錯等缺點(diǎn)，能夠輕松實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對單點(diǎn)的數(shù)據(jù)集中和單點(diǎn)對多點(diǎn)的異常情況報(bào)警。

2．2．1 監(jiān)測系統(tǒng)主要組成

（1）數(shù)據(jù)采集、處理及傳輸

通過瓦斯傳感器、負(fù)壓傳感器等多種傳感器對煤礦風(fēng)井的瓦斯?jié)舛取⒇?fù)壓大小及電機(jī)的開停狀態(tài)進(jìn)行檢測，然后將檢測到的數(shù)據(jù)送入87C552單片機(jī)進(jìn)行分析和處理。

（2）超限報(bào)警

當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)（瓦斯?jié)舛取⒇?fù)壓大小）達(dá)到或超過設(shè)定的報(bào)警值時，下位機(jī)通過短消息按照報(bào)警策略的設(shè)置，分級分時向煤礦有關(guān)安全責(zé)任人發(fā)送報(bào)警信息，再向監(jiān)控中心發(fā)送數(shù)據(jù)。從而實(shí)現(xiàn)及時有效、多種途徑的安全報(bào)警。

（3）數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)

監(jiān)控中心定期將數(shù)據(jù)匯總、統(tǒng)計(jì)并輸出各種報(bào)表。

2．2．2 系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)工作

（1）完成以87C552單片機(jī)為主的地面分站設(shè)計(jì)；

（2）處理好單片機(jī)、PC機(jī)與TC35通信芯片的通信問題；

（3）完成測量數(shù)據(jù)傳送與處理、短消息傳送與接收、單片機(jī)管理電路、上位機(jī)數(shù)據(jù)處理的軟件設(shè)計(jì)；

（4）設(shè)定恰當(dāng)?shù)亩滔l(fā)送條件以合理地節(jié)約系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用；

（5）考慮到環(huán)境的特殊性，提高器件的抗干擾性能。

煤礦應(yīng)結(jié)合實(shí)際需要，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，做好系統(tǒng)的總體規(guī)劃，確定系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的具體功能；根據(jù)性價比、對環(huán)境的適應(yīng)性、對系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)效果及難易度的影響等因素選取合適的元件；充分考慮煤礦風(fēng)井周圍環(huán)境對系統(tǒng)的影響，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上做好抗干擾設(shè)計(jì)；做好系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)工作。

2．2．3 系統(tǒng)存在的問題

（1）無線傳感器信號可能被一些障礙物或其他電子信號干擾而受到影響；

（2）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，需要大量的微型傳感器使成本較高；

（3）無線傳感器監(jiān)測的系統(tǒng)能量如何供應(yīng)。

但隨著GSM網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)展和完善以及通信終端手機(jī)功能的發(fā)展，短消息的使用成本將會更進(jìn)一步降低，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性會越來越高，在遠(yuǎn)程監(jiān)測中的應(yīng)用必將越來越廣泛，也必將成為瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分。

責(zé)任編輯：訾興建

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1671－8275（2011）01－0140－01