煤礦井下瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)研究

高偉

遼寧鐵法能源有限責任公司大平煤礦保安區(qū) 遼寧鐵嶺 112700

1 瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)分析

瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是保障礦井通風的重要設施，其架構常用B/S網(wǎng)絡架構，硬件組成包括傳感器、電纜、寬帶系統(tǒng)、監(jiān)控主機及各類服務器等。煤礦企業(yè)在應用瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)時，需根據(jù)礦井的地理特點及整體布局，合理配置瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，方可發(fā)揮其功能作用。

瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設施配置是指設備配置、服務器配置、電纜鋪設等工作。在主機設備與服務器配置中，煤礦企業(yè)需引進雙機容錯系統(tǒng)，連接多個服務器與主機，避免數(shù)據(jù)通信出現(xiàn)失誤，影響礦井安全生產(chǎn)管控效果。同時，在安裝監(jiān)控主機時，煤礦企業(yè)需配置殺毒軟件與備份系統(tǒng)，防止數(shù)據(jù)遺失。在電纜敷設中，井下通訊線與傳感器電纜需分離，前者需設置屏蔽層，保障線纜接地效果，并采用懸掛方式敷設，后者需配置電纜單臺，并遠離地面。其中，電纜單臺為0.15cm2，與地面距離需小于1500m；電纜單臺為0.1cm2，與地面距離需小于1000m[1]。

瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的軟件是指支持系統(tǒng)運行的各項程序，在配置過程中，技術人員需根據(jù)監(jiān)控主機的系統(tǒng)，調(diào)節(jié)各程序的通信協(xié)議，并設置程序權限與防火墻，保障礦井數(shù)據(jù)的安全。同時，為避免數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)異常，煤礦企業(yè)可在企業(yè)和礦井間設置雙通道聯(lián)網(wǎng)，避免通信網(wǎng)絡在人為因素或自然災害的影響下，出現(xiàn)中斷通信現(xiàn)象。

在瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)配置完成后，煤礦企業(yè)需做好系統(tǒng)機房的管理工作，定期清潔機房，并合理布線，將機房控制臺設置于合理位置，確保其與墻面距離超過0.12m、與其他設備的距離超過1.5m，防止設備信號互相干擾，為瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)長期可靠運行營造良好環(huán)境，發(fā)揮其保障煤礦安全生產(chǎn)的作用。

2 煤礦井下瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)研究

2.1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計分析

井下瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的構建基于傳輸網(wǎng)絡和傳輸設備，其中，傳輸網(wǎng)絡主要指拓撲網(wǎng)絡，傳輸設備主要指服務器和網(wǎng)絡交換機。

井下瓦斯遠程監(jiān)控系統(tǒng)將計算機作為構建傳輸網(wǎng)絡的依托，由各個網(wǎng)絡節(jié)點與通訊鏈條相互構成，其各結點的連接采用拓撲結構，最為常見的拓撲結構主要包括星型結構、環(huán)形結構和總線結構。

系統(tǒng)網(wǎng)絡交換機選用以太網(wǎng)交換機，整個網(wǎng)絡運行的寬帶借由交換機送至各工作區(qū)域。交換技術選用端口交換、信元交換和楨元交換3種形式，以滿足井下不同作業(yè)環(huán)境的使用需求，確保信息傳輸?shù)挠行裕Ｕ蟼鬏斮|(zhì)量。

服務器主要指用于向各個工作區(qū)域工作者提供網(wǎng)絡服務的計算機裝置。由于礦井瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的服務器必須長時間持續(xù)運行且需要對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行實時的有效存儲，所以，必須選用穩(wěn)定性強且運行質(zhì)量高的服務器。

2.2 遠程帶安全監(jiān)測系統(tǒng)結構及工作原理

2.2.1系統(tǒng)結構組成

遠程帶安全監(jiān)測系統(tǒng)主要包括地面遠程操控系統(tǒng)以及安全監(jiān)測裝置兩大部分，其中地面遠程操控系統(tǒng)主要包括地面主機系統(tǒng)、監(jiān)控分站、井下基站、工業(yè)環(huán)網(wǎng)等；安全監(jiān)測裝置主要由進氣管、筒體、氣體檢測裝置、電子顯示區(qū)、控制鍵、拉桿、報警裝置、出氣口等部分組成。

進氣管主要由三節(jié)長度為1.0m，直徑為10mm的鋼管組成，在進氣管與筒體連接處安裝過濾網(wǎng)，主要對進入筒體內(nèi)空氣進行粉塵過濾，防止大顆粒的灰塵進入到裝置的內(nèi)部。

檢測裝置安裝在筒體外部，并在檢測裝置外表面安裝控制鍵，顯示區(qū)安裝在控制鍵下方，可直觀顯示氣體濃度，在控制鍵側面安裝報警裝置，當檢測氣體濃度超過設定值時即可發(fā)出警報[2]。

拉桿與筒體活動連接，在拉桿另一端安裝第一固定圓盤，圓盤上均勻分布至18個風流控制扇，該控制扇在進氣管一段風流進入時可處于張開狀態(tài)，從而保證外部氣流進入筒體內(nèi)，當氣流內(nèi)部產(chǎn)生氣壓時，可將控制扇關閉，從而防止內(nèi)部氣流向外部流出。

第二固定盤外側安裝防漏膠圈，內(nèi)側安裝固定桿以及防漏膠圈，第二固定盤起到固定防漏膠圈的作用，在第二固定盤帶動防漏膠圈移動的時候，防漏膠圈會緊貼在氣室的內(nèi)壁上，防止空氣外漏。

2.2.2系統(tǒng)工作原理

在使用時，先通過控制鍵啟動檢測裝置，并將進氣管深入到采掘工作面圍巖縫隙內(nèi)，然后拉動拉桿，拉桿帶動第二固定盤向連通口方向進行移動。

拉桿移動后第二固定盤將氣室分為兩個部分，在氣壓的作用下防漏膠圈會緊緊地貼在氣室內(nèi)壁上，防漏膠圈起到很好的封閉作用，阻擋氣室內(nèi)空氣的流通。

在第二固定盤移動過程中氣室內(nèi)部的氣壓會增大，會通過進氣管將外界的空氣吸入到氣室的內(nèi)部，在空氣進入到氣室前，過濾網(wǎng)會對空氣進行過濾，對大顆粒的灰塵進行過濾。

氣流進入第一固定圓盤時，在氣壓作用下使圓盤上控制扇打開，氣流進入氣室內(nèi)，直到無法在繼續(xù)拉動拉桿為止。

氣室內(nèi)氣流在氣壓作用下進入到連通口內(nèi)，空氣再通過連通口進入檢測裝置內(nèi)進行檢測，然后檢測裝置會將空氣內(nèi)瓦斯的具體數(shù)值通過顯示區(qū)直觀顯示，而檢測后的氣流會通過出氣口排出，當氣流中瓦斯?jié)舛雀哂谠O定值時，警報裝置會發(fā)出警報提醒監(jiān)測人員。

檢測裝置監(jiān)測完氣體后，通過裝置內(nèi)無線發(fā)射器將監(jiān)測數(shù)據(jù)包括瓦斯檢測濃度、地點、溫度、檢測時間等參數(shù)，利用工業(yè)環(huán)網(wǎng)發(fā)送至礦井內(nèi)基站，然后再傳送至井口監(jiān)測分站內(nèi)，監(jiān)測分站通過信號線直接將數(shù)據(jù)傳送至地面遠程監(jiān)控室主機系統(tǒng)內(nèi)，并利用顯示器直觀顯示。

3 結語

綜上所述，瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)可全面監(jiān)測綜采面的生產(chǎn)參數(shù)與環(huán)境參數(shù)，保障煤礦安全生產(chǎn)。通過本文的分析可知，煤礦企業(yè)需做好瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的服務器與傳感器配置，并合理設計網(wǎng)絡架構，保障系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運行，然后將其用于煤礦安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、分析與預警中，及時發(fā)現(xiàn)煤礦安全隱患，提高生產(chǎn)安全、效益與質(zhì)量[3]。