利用监控系统实现瓦斯和风的联动控制技术研究

魏 敏，蔡瑞春

(1.淮南矿业集团张集煤矿， 安徽淮南市 232174;2.国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿， 安徽阜阳市 236234)

利用监控系统实现瓦斯和风的联动控制技术研究

魏 敏1，蔡瑞春2

(1.淮南矿业集团张集煤矿， 安徽淮南市 232174;2.国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿， 安徽阜阳市 236234)

在迎头瓦斯涌出量变化不定的作业地点，特别是在有断层等地质异常区的掘进巷道，瓦斯有可能瞬间大量涌出，从而引起瓦斯超限事故。通过对瓦斯浓度的监测监控，利用监控系统实现瓦斯和局扇的联动控制，避免了多开局扇造成矿井风量和电费的浪费，防止了瓦斯瞬间大量涌出而导致的瓦斯超限事故。

瓦斯监控;局扇;联动控制

在实际生产过程中，局扇开启台数往往根据进尺、实际瓦斯涌出量、作业人数等情况来决定，而不是将已安装的局扇都同时开启。但迎头瓦斯涌出量却时常变化不定，特别是在有断层等地质异常区的掘进巷道，瓦斯瞬间就可能大量涌出，从而引起瓦斯超限事故。多开局扇则浪费矿井风量和电费，正常开启局扇，又可能因瓦斯突然涌出而造成超限。为了解决两者之间的矛盾，利用监控系统实现局扇由瓦斯浓度变化自动开启，从而一举解决了这一难题。

1 工作原理及实现方案［1～4］

1.1 局扇供风情况一

工作面正常供风时开单机(1#电机)，当瓦斯浓度大时，启动2#电机(见图1)。

图1 局扇供风情况一

1.1.1 瓦斯自动控制局扇启动方案

将监控断电器内继电器的常开触点串联接入局扇切换开关专局侧内36 V控制回路中的9#线与KM2线圈之间，局扇设置为对旋空载方式。

当瓦斯浓度达到了启动设定值时，监控系统通过分站发出一控制命令给断电器，使断电器内继电器的该常开触点变成闭合态，KM2接触器线圈得电，接触器吸合，2#局扇电机(M2)启动。

专局2#电机启动后，当瓦斯降到局扇的停止设定值时，监控系统通过分站发出一控制命令给断电器，使断电器内继电器的处于闭合态的常开触点又恢复成断开态，KM2接触器线圈失电，接触器断开，专局2#电机(M2)停止。

同理，备局也按照相同的方式实现控制。

1.1.2 风电闭锁功能实现方案

依据瓦斯浓度自动控制局扇的开停后，则采用传统风电闭锁方式难以实现被控局扇的风电闭锁功能。当瓦斯浓度高于启动设定值，两台电机正常开启时，KM1、KM2接触器的常开触点都成闭合态，串入风电闭锁线的A、B端输出闭合点，迎头动力馈电开关正常供电;当瓦斯浓度低于停止设定值，开单机时，KM1常开触点成闭合态、KM2常开触点仍为断开态，A、B端输出断开点，迎头动力馈电开关则被风电闭锁，无法正常供电，影响生产。

为了解决上述问题，在2#电机常开触点上并联一组监控断电器常闭触点(见图2)。

图2 风电闭锁功能

当瓦斯浓度高于启动设定值，两台电机正常开启时，KM1、KM2接触器的常开触点成闭合态，监控断电器的常闭触点则成断开态，A、B端输出闭合点，迎头动力馈电开关正常供电。当1#电机或2#电机故障不能开启时，KM1或KM2常开触点不跳转，仍为断开态，A、B端输出开断点，迎头动力馈电开关则被风电闭锁，无法供电，实现了风电闭锁功能。

当瓦斯浓度低于停止设定值，开单机时，KM1常开触点成闭合态、KM2常开触点不变化仍为断开态，监控断电器常闭触点不变化也仍为闭合态，A、B端输出闭合点，迎头动力馈电开关正常供电。当1#电机故障时，KM1常开触点不跳转，仍为断开态，A、B端输出开断点，迎头动力馈电开关被风电闭锁，无法供电，实现了风电闭锁功能。

1.2 局扇供风情况二

工作面4台对旋局扇(2台专局2台备局)，两路风筒，平时一路风筒1台专局供风(见图3，后面说明中默认专局一开启，专局二为瓦斯自动控制开启)。

图3 局扇供同情况二

1.2.1 瓦斯自动控制局扇启动方案

拆除专局二切换开关专局侧中间继电器KA的辅助触点KA1，将监控断电器内继电器的常开触点并联接到KA1位置上。

当瓦斯达到启动设定值时，监控系统通过分站发出一控制命令给断电器，使断电器内继电器的常开触点成闭合态，KA线圈得电，辅助触点KA2、KA3吸合，KM1、KM2线圈得电，KM1、KM2接触器吸合，M1、M2电机启动，即专二开启。

专局二启动后，当瓦斯浓度降到停止控制值时，监控系统通过分站发出一控制命令给断电器，使断电器内继电器的原闭合态的常开触点恢复成断开态，局扇控制回路断开，KM1、KM2线圈失电，KM1、KM2接触器断开，M1、M2电机停止，即专二停止。

备局的控制原理、接线与专局相同。

1.2.2 风电闭锁实现方案(见图4)

图4 风电闭锁方案

风电闭锁控制原理与第一种方式相同，不再复述。

2 软件的选择设置［5］

(1)利用监控系统的监控软件实现自动控制功能。利用目前的监控系统软件，能够实现当瓦斯达到(或超过)启动设定值时自动开启某台局扇(或电机)，当瓦斯低于停止设定值时关闭该台已开启的局扇(或电机)。为了避免出现被控局扇(或电机)频繁的开启和关闭的现象，一般将停止设定值设置得很低。所有瓦斯探头都能根据设定的启动设定值自动开启某掘进面的该台具有自动控制功能的局扇(或电机)。该功能的实现不影响原监控软件系统的各项性能，投入低，使用的设备都是原监控设备，也不用进行软件的升级改造。

(2)利用监控系统新开发的瓦斯预警软件实现自动控制功能。矿山与北京厂家共同开发了一种瓦斯预警和局扇控制软件，该软件直接从监控系统服务器的数据库中读取数据，实现两种数据比较及预警、控制功能。当设置成断电控制开启局扇(或电机)时，则当该软件出现报警时也同时控制断电器开启相应的局扇(或电机);还可设置开启局扇的最短时间长度，以避免出现被控局扇(或电机)频繁的开启和关闭的现象。

3 现场实施

由于313队施工的西二7－1轨道下山巷道前方存在断层，距离8煤、6煤也较近，易出现瓦斯涌出异常现象。该掘进面供风方式为一路风筒1台对旋、一路风筒1台单机往迎头供风。故对专局二(即开单机)进行了瓦斯自动控制局扇开停改造，目前使用正常，效果良好，每天可节约电量700 kWh。

4 结论

该控制方式能通过迎头瓦斯浓度及变化情况，由监控软件实现备用的局扇自动开停，具有以下优点:

(1)有效解决了因瓦斯突然变化，迎头风量不足可能引起的瓦斯超限事故，为矿井安全生产提供了安全保障。

(2)瓦斯浓度低时，能实现自动停机，节省了电费和矿井风量。

［1］ 孙继平.煤矿监控系统［M］.北京:煤炭工业出版社，2006.

［2］ 王衍生，尹经梅，刘 平.监测监控系统在矿井瓦斯管理中的应用［J］.矿业安全与环保，2000，(S1):71－72.

［3］ 李树刚.安全监测监控技术［M］.西安:中国矿业大学出版社，2008.

［4］ 孙继平.煤矿安全监控技术与系统［J］.煤炭科学技术，2010，38(10):1－4.

［5］ 江 锐.矿井瓦斯灾害自动监测预警系统的研究［D］.武汉:武汉理工大学，2007.

2011－05－11)

魏 敏(1982－)，女，安徽泗县人，主要从事安全监控专业，Email:158849445@qq.com。