瓦斯抽采管網監控系統在瓦斯抽采系統故障排查處置中的應用

呂 偉

（山西潞安環保能源開發股份有限公司五陽煤礦山西長治046200）

1 五陽煤礦瓦斯抽采系統概況

1.1 瓦斯抽采系統簡介

五陽煤礦井下采掘工作面分布較為分散，為保證各個工作面瓦斯治理效果，根據井下采區分布情況，在南豐工區工業廣場建有地面瓦斯抽采泵站一座，安裝6臺水環式真空泵，分高低負壓分源抽采。高、低負壓系統各安裝3臺瓦斯泵，兩運一備，單臺真空泵額定抽氣量730 m3/min，電機功率900 kW，主要服務于采掘工作面相對集中的76、78采區。井下建有兩座臨時瓦斯泵站，分別建在76-2#區段和75-5#區段，主要服務于76-2#區段和75-5#區段工作面瓦斯抽采。

1.2 瓦斯抽采系統監測難點

（1）五陽煤礦井下目前共安裝瓦斯抽采主、干、支管路約15 000余米，抽采系統復雜，各主、干、支管較分散，抽采參數觀測采集及抽采系統巡查維護工作量大。

（2）抽采參數觀測采集完全依靠人工現場實測，以7天為一個測量周期，沒有比對目標，并且無法及時掌握抽采系統變化情況[1]。

（3）在抽采系統出現故障時，只能依靠人工沿抽采系統線路進行巡查，故障排查及處置耗時耗力。

針對上述難題，五陽煤礦引進了KJ751 煤礦瓦斯抽采管網監控系統，在對礦井瓦斯抽采系統運行狀態實時監測的同時，實現及時的瓦斯抽采系統故障排查處置[2,3]。

2 KJ751瓦斯抽采管網監控系統簡介

KJ751瓦斯抽采管網監控系統主要由地面監控機房和井下多套監測設備系統組成[4]，通過傳輸網絡進行數據的實時采集、高效傳輸及動態存儲。

2.1 地面監控機房

五陽煤礦瓦斯抽采管網監控系統在地面機房安裝數據庫服務器2臺，能夠實現雙機熱備，對井下傳輸上來的數據進行采集存儲。在值班室安裝監控電腦1臺，登錄監控系統客戶端后，能夠隨時查看監控信息、調取監控數據，實時觀測瓦斯抽采系統各地點相關參數，判斷瓦斯抽采系統運行是否正常。

2.2 井下監測設備系統

目前井上下瓦斯抽采泵站及各主支管共安裝CGWZ-100(C)型管道激光瓦斯氣體綜合參數測定儀18套。為便于管理，避免井下巷道內淋水、粉塵等影響，保證抽采監控系統的正常供電及數據傳輸，分站及信號轉換器等相對固定的設備全部安裝在變電所或者瓦斯泵站等較為固定的硐室內，然后通過通訊電纜與測定儀連接，進行供電及數據傳輸。

2.3 傳輸網絡

五陽煤礦瓦斯抽采管網監控系統采用通訊電纜進行供電及數據傳輸，首先由信號綜保向礦用本安型分站供電，分站再向信號轉換器及CGWZ-100(C)型管道激光瓦斯氣體綜合參數測定儀供電，測定儀將采集到的管路監測數據反饋到分站后由分站通過信號轉換器利用網絡傳輸到環網交換機，最后傳輸到內部局域網。

圖1 KJ751瓦斯抽采管網監控系統布置示意圖

2.4 監測數據綜合分析及使用條件

當瓦斯抽采管網發生不同故障（如管道斷裂、堵塞、積水等）時，瓦斯抽采管網監測系統會以不同的形式表現出來（瓦斯濃度、壓力、流量等），因此，本節通過對瓦斯抽采系統監控數據進行監測采集和綜合分析，總結出一般情況下瓦斯抽采系統發生故障時瓦斯抽采管網監控系統可能表現出來的幾種變化情況，以此為瓦斯抽采管網系統的有效使用提供參考：

（1）在瓦斯抽采系統主管出現斷裂、瓦斯抽采主管路開放式抽采時，相對應瓦斯抽采泵站系統抽采負壓會大幅度下降，瓦斯抽采流量大幅度上升，瓦斯抽采濃度與管路斷裂口所處巷道內風流中瓦斯抽采濃度基本一致，系統所帶抽采支管路負壓及流量會大幅度下降；

（2）由于施工人員誤操作將工作面順槽瓦斯抽采管路閥門開啟度關小時，工作面瓦斯抽采管路內負壓及流量降低，相對應的瓦斯抽采泵站系統負壓升高；

（3）在工作面順槽不改變負壓狀態的情況下從抽采管路末端回撤瓦斯抽采管路時，工作面瓦斯抽采管路內抽采負壓降低，瓦斯抽采流量增大，瓦斯抽采濃度降低，相對應的瓦斯抽采泵站系統抽采負壓降低，瓦斯抽采流量增大，瓦斯抽采濃度降低；

（4）在工作面順槽管路由于部分低洼地點積水影響導致個別點管路無法做到全斷面抽采時，受負壓影響，管路內氣體流速處于忽高忽低的波動狀態，此時通過在線監測儀器反映出來的現象是工作面瓦斯抽采管路內負壓、流量忽高忽低，瓦斯抽采濃度基本處于穩定狀態，相對應的瓦斯抽采泵站系統管路狀態基本與工作面狀態一致；

（5）在工作面順槽中部發生管路堵塞現象時，工作面瓦斯抽采管路內抽采負壓升高，瓦斯抽采流量減小，相對應的瓦斯抽采泵站系統抽采負壓升高，瓦斯抽采流量減小。

3 KJ751瓦斯抽采監控系統實用效果

五陽煤礦在安裝KJ751 監控系統后，地面值班人員通過對瓦斯抽采管網監控系統數據進行綜合分析，與井下抽采系統巡查人員進行實時聯動，成功排查并及時處置3次由于放水不到位引起的工作面瓦斯抽采系統不穩定故障。KJ751監控系統的投入使用能夠及時判斷回采工作面順槽管路回撤情況，保證瓦斯抽采系統正常運行。

安裝在線監測儀器后，在線監測數據能夠及時與人工實測參數進行比對，兩者數據誤差基本都能夠穩定保持在5%以內。通過數據對比，在監測儀器或者人工觀測采集數據誤差較大時，能夠及時發現并進行校驗，確保抽采參數采集的真實性及連續性，對礦井瓦斯抽采系統穩定運行及數據分析意義重大。

表1 在線監測與人工實測比對統計表

4 結語

本文調研總結了五陽煤礦瓦斯抽采系統存在的監測監控問題，利用KJ751 瓦斯抽采監控系統實現了瓦斯抽采管網主、干、支管路、瓦斯抽采泵站等測點瓦斯濃度、流量、壓力等多項參數的實時監測，并實現了瓦斯抽采系統故障快速排查及處置。