成庄矿监测监控系统的使用探索.pdf

第3 6 卷第9 期 煤 矿 安 全 2 0 0 5 年9 月 技 术 经 验 成庄矿监测监控 系统 的使用探 索 姬迎 春 晋 城 煤 业 集 团公 司 成 庄 矿 ， 山 西 晋 城 0 4 8 0 0 6 摘 要 森透 里 昂监 测监控 系统在 成庄矿 应 用 已有 8年 。 多年 来 ， 在 传 感 器的安 设 、 瓦斯 浓 度值 的设 置 ， 通 讯 设备 的优 化 、 瓦斯 超 限断 电的 实现 以及 保 护设 备 设 施 方 面进 行 了不 懈探 索 ， 并 总 结 了一 套独特 的 有利 于 系统功 能发挥 的方 法 。 关键 词 瓦斯传 感 器 ； 监 测监控 系统 ； 使 用 ； 探 索 中图分 类号 T D 7 6 文献标 识 码 B 文章编 号 1 0 0 3 4 9 6 X 2 0 0 5 0 9 0 0 4 5 0 2 1 引 言 成庄 矿是晋 城 煤 业 集 团公 司 的主 力 矿 井 ， 2 0 0 4 年 完成原 煤产 量 6 5 0万 t 。 自 2 0 0 1年被 正式 确定 为 高瓦斯 矿井 以来 ， 随着 产 量 的 增 加 和生 产 区域 的延 伸 ， 矿 井 瓦 斯 涌 出 量 大 幅 度 增 大 。2 0 0 4年 4月 1 8 日， 2 1 0 4掘 进 面 风 筒 被 吹 扯 ， 无 计 划 停 风 的几 分 钟 内， 该 地点 瓦斯 浓 度 达 到 4 ， 9 2 ％， 达 到 瓦 斯 爆 炸 的 极限含 量 。因此 可 以说 ， 瓦斯 的危 险 随 时 随 地威 胁 着成庄 矿 的安全 。 为贯彻 落实 “ 先抽 后采 ， 以风 定 产 ， 监测 监 控” 的 瓦斯治理 十二 字 方 针 ， 成庄 矿 围绕 森 透 里 昂监 测 监 控系统 做 了大量 的实践 与探 索 。 2监测 监控 系统 简介 成 庄矿现 在服 役 的监测 监控 系统 是加 拿大康 斯 培克生 产的 5 0 0型 安全 环境 监测监 控 系统 。该 系统 是多参数系统 ， 能够及时、 准确、 连续地监测采掘工 作面及其它被监控地点瓦斯变化状况 ， 瓦斯超 限能 自动报警 并实施 断 电控制 ， 其 断 电范 围符合 煤矿 安 全规程 第一百六十八条规定。除此之外， 还承担着 矿 井提升 、 胶带 运输 、 地 面瓦斯 抽放 泵 站等地 点 的监 控任务。系统由地面监测中心站设备 ， 数据通讯设 备 、 监控设备传感器及报警 断电设备组成。系统组 成 结构示 意 图如 图 1 。 地面检测中心包括系统主机、 若干显示器， 对传 感器采集到的数据进行处理 、 显示 ， 对监控设备发出 控制 指令 ， 以实 现 控 制 功 能 。数 据 通讯 设 备 是 沟 通 地面中心站与监控设备及传感器的桥梁 ， 实现数据 图 1 监测监控系统组成结构 的远距离传输。主要有干线电缆、 本安接线盒、 干线 扩展器 、 干线隔离器组成 。传感器采集各类物理量， 并将 其变 成 电信 号 ， 向中心 站发 送 。监 控设 备 接 收 地 面 中心 站 的控制 指令 ， 完成 控制功 能 ， 也 可采集 现 场的开关量、 模拟量向地面中心站发送 。传感器及 报警断电设备种类较多， 安装分布较广。 3 监测 监控 系统使 用实 践与探 索 3 ． 1 甲烷传 感 器的安设 甲烷传感器， 俗称瓦斯探头 ， 其安装位置的正确 选择 ， 对准确反映采掘工作面瓦斯变化状态 ， 及时消 除瓦斯积聚和瓦斯超限十分重要 。 煤矿安全规程 规定 高瓦斯矿井的采煤工作面 ， 必须在工作面及其 回风巷设置甲烷传感器， 在工作面上隅角设置便 携 式甲烷检测报警仪。 目前 ， 成庄 矿采用 综采 放顶 煤工艺 组织 生产 ， 其 特点是采空区瓦斯涌出量大 ， 往往 占到工作面瓦斯 涌出量的 6 5 ％以上 ， 易造成工作面上隅角瓦斯积聚 超限。为解决这个问题 ， 采用在工作 面局部安装小 4 5 维普资讯 第3 6 卷第9 期 煤 矿 安 全 2 0 0 5 年9 月 局部通风机 ， 接短风筒 的方法 ， 送风 吹散 上隅角瓦 斯 ， 并在上隅角和小局部通 风机入 V I 处安设 甲烷传 感器。此外 ， 还在尾巷、 采空 区抽瓦斯风机 出V I ， 抽 风机附壁风筒出口各安设 1台甲烷传感器 ， 使瓦斯 监测的布点数量突破规定的 3个 ， 增 加至 5 ～7个 ， 一 般 情况 下 为 5个 ， 其 安设位 置示 意见 图 2 。 图 2 综放工作面瓦斯传感器布置示意 WS是 指 瓦斯探 头 ， WS 1监测 工作 面瓦斯 浓 度 ， 设 置 在 回风巷 中距 工作 面小于 1 0 m； Ws 2监测 回风 巷瓦斯 浓 度 ， 设 置 在 回 风 巷 距 回 风 口 1 0～ 1 5 m； wS 3 监 测 尾 巷 瓦 斯 浓 度 ； wS 4监 测 上 隅 角 瓦 斯 浓 度 ， 安装 在工 作 面第一 、 二排 切顶 范 围内 ； W S 5监 测 上隅 角 小局部 通 风 机 入 口的瓦 斯 浓 度 ， 距局 部 通 风 机 入 口小 于 1 m。 3． 2瓦斯 探 头浓度 设置 瓦斯 探 头浓 度 的设 置值 有 3个 ， 分 别 是 报警 浓 度 、 断 电浓 度和 复 电浓 度 。瓦斯 治理 上 ， 成 庄矿 以超 前防范的意识为先导 ， 实现关 口前移。严格规定瓦 斯探 头的设置值 ， 使其全部低于安全规程规定数值 。 3． 3数据 通讯 线路 的优 化 以往 的应用 实践 遇 到 了一 个很 大 的 问题 ， 即干 线扩展器与多台用电设备串接 ， 无专 门的供电电源。 供电线路上如果有一台设备检修 ， 或者故障， 将造成 此干线扩展器及其以下监控设备和传感器全部不通 讯。成庄矿提高监测系统供 电可靠性 的作法是 将 井 下盘 区变 电所 内监 测干 线扩展 器 的电源 全部 改为 由专用 的 1 2 7 V 照 明综 保 供 电 ， 采 掘 头 面 的干 线 扩 展器采用风机专用线供电， 即电源取 自工作 面的副 风机 电源 ， 图 3为 2 3 0 7工作 面监 测监 控 系统结 构框 图。WB为 瓦斯 电 闭锁 ， 作 用 是 在 瓦 斯 超 限时 切 断 控制设备电源 ， K T为开停传感器， ws 6为采空区抽 瓦斯 风机 出 口的瓦 斯探 头 ， WS 1 、 WS 2 、 Ws 3 、 wS 4 、 wS 5名称 与 图 2相 同。 此外 ， 监测 干线 由棕 、 红 、 橙 、 黄 四 芯 电缆 组 成 ， 棕线信号 回传 ， 红线为电源线 ， 橙线为公共地线 ， 黄 4 6 干线 扩展器 小风机 百 回 综 采 设 备 西 控 制系 统一 机组 s 抽 风机 i 抽风机电源 WB 图 3 2 3 0 7工作面监测监控系统结构框图 线信号发送 ， 棕橙和棕 黄线短路都 可能造成大面积 不通讯 ， 并可能伴有误值的产生。随着监测系统 的 扩 展 ， 监 测点 数 的增 加 ， 网 络越 来 越 庞 大 ， 一 个 小小 的电缆破 口常会导致几个工作面停产。通过多次试 验 和 比较 ， 我 们选 定 P 2 6 7 0本 质 安 全 型干 线 隔 离延 长器解 决大 面积 不通讯 的难题 。该 隔离 器 的作 用是 短路故障发生后 ， 将 自动隔离延长器后部设备 ， 不影 响前部 设 备的正 常运行。其 用法 有两种 ， 一 是将 P 2 6 7 0直接 安装在 干线 扩展 器 内代替 干 线 扩展 器 的 信号板 ， 二是加装外壳安装在干线 扩展器的外部。 3． 4 瓦斯 电 闭锁 功能 改进 在 探 索综 掘 工作 面 瓦斯 电闭 锁 方 面 ， 成 庄 矿做 了有效的创新。具体做法是 在被 控开关 的负荷侧 接 3 ～5 m橡套电缆 ， 连接馈电传感器。当瓦斯传感 器监测到开关所在地点瓦斯超 限， 当馈 电传感器监 测 到开关 带 电 ， 甲烷 断 电 仪 动 作 ， 切 断该 开 关 的 电 源 ， 实 现瓦斯 电闭锁 功 能 。 以往 的 做法 是 采用 开停 传感器作为电信号监测传感器 ， 其 缺点是仅能采集 通 过开关 的电流信 号 ， 妨碍 了瓦 斯 电 闭锁 功 能 的发 挥。同时， 我们还面临着一些难题 ， 比如高浓传感器 的防水问题。由于抽放管路 内湿度很大 ， 装在管道 中的高浓瓦斯传感器 的传感头经常进水 ， 导致传输 数 据 的不准 。这 不仅 是 困扰成 庄 矿 的难 题 ， 还 是一 个 普遍 性 的亟 待解 决 的 问题 。可 以相 信 ， 随 着 安全 生产技术水平的不断提高 ， 成庄矿监测监控面临的 问题将 得到 解决 。 作者简 介 姬迎春 ， 女 ， 1 9 9 3年毕 业 于太原工业 大学， 机 电工 程 师 。 收稿 日期 2 0 0 5 0 4 1 3 ； 责任编辑 金 丽华 维普资讯