礦井瓦斯監測新技術的探討及其應用

張東輝

摘 要：隨著煤炭工業的不斷發展，礦井瓦斯事故越來越多地成為影響煤礦安全的重要因素。在煤礦重大惡性事故中，瓦斯事故約占70%～80%。瓦斯事故的原因很多，但最本質的原因在于形成了瓦斯積聚，只有避免瓦斯積聚才能從根本上消除瓦斯事故。避免瓦斯積聚的最重要的是及時發現瓦斯積聚并及時處理，這就必須要依靠各類瓦斯監測監控系統。

關鍵詞：礦井瓦斯 監測 技術 探討

中圖分類號：TD712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0090-01

1 KJD11局部通風機自動切換監控器

由于高瓦斯礦井、突出礦井的瓦斯涌出量較大，那么需要的風量也就越大。為了保證局部通風機安全、可靠、穩定運轉，可以在掘進工作面實行雙風機雙電源供風，它的優點是降低了因風機停風造成瓦斯超限的機率，進一步保障了掘進工作面的安全生產，但需要解決雙風機自動切換、風機運行狀態監視以及風電瓦斯閉鎖等環節如何與之配合的問題。KJD11局部通風機自動切換監控器的應用有效地解決了這些問題。

KJD11局部通風機自動切換監控器主要功能有：（1）雙風機自動相互切換。運行中的風機出現故障停機后，另一臺風機自動啟動，保證工作面供風不間斷。切換時具有3～20s可調的延時功能，以免損壞分風器等設施。（2）雙風機之間相互閉鎖。一臺風機處于運行狀態時，另一臺風機無法啟動，以免強風損壞分風器和風筒。（3）風電瓦斯閉鎖。當專用風機（或專用對旋風機的一級）停止運行后，裝置自動切斷工作面動力設備電源。通過接收監測系統分站的控制信號也可以進行風電閉鎖和瓦斯電閉鎖。（4）風機運行狀態監測。可以自動連續監測風機（對旋風機的各級）的運行狀態，并將此開關量信號傳輸至監測系統分站，實現風機運行狀態的遠程自動監測。（5）被控開關工作狀態監視。以電壓方式直接檢測被控閉鎖開關負荷側電壓的狀態，并轉換成開關量信號傳輸至監測系統分站，實現被控開關負荷側狀態的遠程自動監測。（6）停風自保。當雙風機因停電都處于停止狀態時，一旦恢復送電，則兩臺風機均不會自動啟動，以免在瓦斯超限且未處理的情況下自動送風。（7）裝置設有觀察窗，可以通過指示燈了解風機和被控開關的狀態。

2 WYS管道氣體參數監測儀的應用

WYS管道氣體參數監測儀適用于煤礦井下瓦斯抽放系統的監測，可實時監測抽放管路中的瓦斯流量、溫度、濃度、負壓，自動計算出標準狀態下的瓦斯流量與純量。四種參數都為標準的200～1000 Hz輸出，能順利地接入煤礦常用的KJ4、KJ66等安全監測分站，通過分站傳送至地面計算機。值得一提的是，現今安全監測系統很多都具備抽放監控系統的軟件模塊，兩者有機的結合，及時適應了煤礦“先抽后采”“以抽為本”的實際要求。（1）監測儀的工作原理：流量測定采用了先進的渦街流量傳感器，在流體中設置三角柱型旋渦發生體，當流體從管道流過時，在旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦，在一定流量范圍內，該旋渦的發生頻率與流速成正比，且不受流體的密度、粘度等介質參數的影響，通過測出旋渦的發生頻率，準確得出管道內瓦斯的流量。（2）監測儀結構：由四個裝在管道上的傳感器和主機組成，主機是儀器的核心，主要任務是：供給傳感器電源、輸出頻率信號以及對傳感器數據進行處理、統計與顯示。（3）適用范圍：煤礦井下瓦斯抽放系統的監測，可實時監測抽放管路中的瓦斯流量、溫度、濃度、負壓，自動計算出標準狀態下的瓦斯流量與純量，能順利地接入煤礦常用的KJ4、KJ66等安全監測分站，通過分站傳送至地面計算機。

3 礦燈瓦斯監測器

中國科學新近開發的微型瓦斯探測器，將一塊專門用于瓦斯探測的處理器置于普通礦燈的蓄電池中，當礦燈處于環境的瓦斯濃度超過安全警戒線時，礦燈上的紅色指示燈便開始持續閃亮報警，直至周圍瓦斯濃度恢復正常。《煤礦安全規程》規定：入井人員必須攜帶礦燈和自救器，方可入井。這就是說如果用這種具有瓦斯檢測報警功能的礦燈取代普通礦燈，相當于每個入井人員都攜帶了一個小型的瓦斯監測報警裝置，一旦出現瓦斯超限入井人員就會及時發現并進行處理，大大減小了瓦斯積聚的現象，從而保證了生產安全。這種礦燈已在山西臨汾等礦務局進行了使用和推廣。

4 MD-1短消息瓦斯預警系統

該系統能自動將監測到的各個掘進頭、工作面的瓦斯監測數據分類、比較判斷，將達到預設條件的數據信息，以短信的方式發送到指定負責人的手機或小靈通上。各級負責人可以通過短信的形式主動查詢當前監控系統的各種數據，即負責人通過發送特定編碼的短信到短信監測系統的手機號碼上，短信監測系統接收到查詢短信后，立刻將進行處理，并回送處理后的數據信息。無論礦長級人員是在煤礦，還是出差漫游，只要他的手機有信號，就能隨時獲取礦井的各個瓦斯探頭的監測數據，第一時間收到報警信息。不需要更換現有監測系統，只要在現有監測系統的基礎上增加本系統即可。該系統能提供各種監測數據的實時數據保存、匯總、分析；可以實現分級的人員設置管理；具有靈活的報警級別設置管理；可按時間段的超限統計信息。

5 MGIS煤礦安全生產多參數信息管理監測系統

MGIS煤礦安全生產多參數信息管理監測系統能夠及時、準確、完整地收集、處理各種安全信息，提高工作效率，統計、分析事故發生的原因、后果，預測可能發生的事故，為安全生產監督、管理，制定落實安全措施和計劃提供可靠的生產現場第一手資料；同時可以形象、立體了解礦井各種信息。

這種系統的主要功能有：（1）圖形顯示功能：圖形無極縮放、平滑漫游、定位顯示；“鷹眼”顯示、圖形綜合顯示、自動標注；礦井實際距離自動顯示；礦井主題的動態閃爍顯示；圖形編輯；圖形數據的添加、修改、刪除等功能。（2）查詢功能：系統關鍵字查詢功能、結果高亮度顯示功能；查詢結果統計顯示、動態及定位顯示和對比功能；查找結果排序、結果輸出功能。（3）打印輸出功能：地圖及圖形信息的篩選輸出打印；打印統計及查詢結果。（4）統計功能：設備查詢統計；專題地圖對風速、瓦斯濃度等分類統計，超限報警功能等。

該系統具有友好的操作界面，操作簡單、使用靈活方便；實現了生產一線地質信息、設備信息、安全生產信息的關聯顯示；實現圖文并茂的生產現場資料的顯示；快速高效的信息查詢統計，查詢結果形象顯示；可擴展性：可為地圖上的任何地物動態添加文本、圖片、視頻、音頻等描述文件；兼容性：可與煤礦現有的瓦斯監測系統、實時錄像監測系統整合。

參考文獻

[1] 董川，雙少敏，李忠平.煤礦瓦斯監測新技術[M].化學工業出版社，2010.

[2] 李曉富.煤礦瓦斯監控與防治新技術新方法新措施[M].中國礦業出版社，2010.

[3] 孫和應.礦井瓦斯防治技術[M].中國礦業大學出版社，2009.