浅析对井下瓦斯的预测和监控

陈峰辉

摘要：煤矿瓦斯是影响煤矿安全生产的重要因素，随着煤矿开采规模的扩大和数量的增加，瓦斯灾害问题日益突出，煤矿安全成为全社会关注的焦点。加强煤矿瓦斯量的预测，对井下瓦斯突出及时采取预防措施；研制出高性能、高可靠性、实用性强的煤矿瓦斯监控系统，对井下瓦斯浓度跟踪监控，及时采取处理措施，将对改善我国煤矿安全生产状况及提高经济效益具有重要意义。

关键词：瓦斯 预测 监控

近年来，煤矿瓦斯发生事故的数量在不断增加，如何加强安全生产，提高监测监控能力，是摆在各级主管部门的面前的主要问题。因此，瓦斯检测准确和断电灵敏可靠是预防瓦斯事故的关键。由于井下作业环境复杂存在各种电磁波干扰，有时会造成瓦斯检测“大数”现象，影响瓦斯数据的真实性，通过分析"大数"产生原因，并采取了相应了措施，大大减少甚至杜绝了监控系统冒大数现象。

为此，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系。如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测监控职能。有效进行矿工管理，安全高效运作，显得尤为重要和紧迫。面对新形势、新机遇和新挑战，国家各级主管部门的领导对安全生产工作提出了很高的要求和期望。提升安全生产信息化管理水平，加强以灾害预防、监测、监控为主要目标的安全生产长效机制， 是安全生产工作的必由之路。

在此环境下，平煤一矿结合兄弟局的先进经验整合出适用于该集团的井下瓦斯监测、监控系统。该系统从井下采掘工作面直接提取信号，通过井下分站经过调制解调器的转换传输到地面瓦斯监测系统服务器。计算机软件处理后，可对井下所有工作面的瓦斯、一氧化碳等气体进行全面监控，可以实现地面监控中心、地、市煤矿安全监控指挥中心与省局监控指挥中心联网，使煤矿安全管理工作向科学化、规范化、数字化管理轨道迈进，提高煤矿安全管理水平。

1.需求分析

平煤一矿位于平顶山矿区中部，是新中国成立后我国自行设计兴建的第一座大型煤矿。1957年动工兴建，1959年投产。矿井设计生产能力为400万吨/年，核定生产能力400万吨/a，是平煤股份的主力矿井。主要生产1/3焦煤和肥煤，属中灰、低硫、发热量稳定的优质动力煤，广泛应用于电力、建材、冶金、化工等行业。目前，全矿井综采机械化程度和掘进机械化程度均达到100%，实现了采掘机械化、运输皮带化、安全装备系列化、地面储装运自动化，成为全国煤炭系统首批建成的“现代化矿井”和“高产高效矿井”。被誉为“中原第一矿”。同时平煤一矿也是已开采多年的老矿区，煤层的瓦斯含量较高，地质结构复杂，采掘工作面人员集中作业，极易发生事故。

在分析以往煤矿事故时发现存在如下问题：①地面与井下人员的信息沟通不及时；②地面人员难以及时动态掌握井下工作面环境实际情况；③井下瓦斯监管人员是否真正到位，即使监管人员到位，当瓦斯超限时是否能即时监督停止作业等。

目前，煤矿井下作业远离地面，地形复杂、环境恶劣、与地面人员问沟通不便。如果利用通风监测监控系统，当瓦斯超限时。自动提供报警功能，并有历史记录保留。地面监控人员则可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观地监视和记录井下工作现场的安全生产情况及工作面的人员数量，而且能及时发现事故隐患，防患于未然；也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料，同时也可通过网络进行远程传输。

2.整改方案

第一，建立瓦检员一票否决制度，在瓦斯超限时瓦检员可停止所有人员在现场作业，并带领作业人员安全撤离；第二，解决井上下通讯问题，每个作业面队长及技术人员配备井下小灵通手机，一旦出现问题及时沟通；第三，利用高科技手段对井下每一个作业人员进行人员跟踪定位，地面可以实时监控到每个作业人员在井下的实际位置和每人在作业时的位置移动 。

随着传输技术和计算机技术的发展，数字化传输的应用得到广泛普及，在煤矿安全监控系统中引人数字化远程监控系统也 是大趋势，因此平煤一矿引进多家煤炭生产安全管理上的先进经验，建立了自己的井下管理系统。推出了煤矿监控“三位一 体”管理平台系统，“三位一体”指的是把井下集中监控、井上统一管理、监管部门分别监督三个组成部分进行一体化管 理。

2.1井下瓦斯监控管理

平煤一矿使用的煤矿井下安全监测监控系统KJ2000N。主要监测监控井下的甲烷、一氧化碳、温度及设备开停等。KJ2000N系统综合了吸收了国内外计算机控制的工业监测系统在网络、图象处理和现场总线方面的先进技术，依照国家2006年新颁布的《AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求》以及《MT/T1008-2006煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》监测监控相关标准进行设计制造，来满足大、中、小型煤矿在安全、生产监测监控、生产指挥调度、井下人员管理以及综合信息管理等方面的要求。

KJ2000N总线型快速反应安全监控系统是KJ4及KJ2000系统的更新换代产品，采用新型的宽带工业以太网+现场总线（Canbus2.0协议）传输平台，实现全数字化数据传输，主干网采用工业以太网，支持光纤冗余环网结构；系统采用的KJJ107井下隔爆兼本安型网络交换机具有高性能以太网交换功能，同时，系统改变了中心站对各个分站巡检的主从工作方式，取而代之的是CAN总线协议支持的多主并发、主动上传方式，形成点到点、点到多点的多主从工作方式。数据上传由过去的巡检周期最大30秒，减少到现在的不大于3秒，保证了数据传输的实时性。

在井下设置压力传感器、温度传感器、风速传感器、风机开停传感器、风门开关传感器、一氧化碳传感器、瓦斯传感器，通过这些传感器能够实时获得井下的实际情况，利用通风安全监测系统软件对采集来的数据进行分析处理，建立各种表格便于查阅；同时这些数据实时备份后经过机站及局域网络传到井上调度中心、局调度指挥中心、集团公司各有关领导及相关部门。当井下工作面有害气体超过“规程”规定时，如甲烷传感器的设置，甲烷报警体积分数≥l%.断电体积分数≥1.5%，切断工作面内一切非本质安全型电器设备；回风流甲烷报警、断电体积分数≥l%，切断工作面、回风流一切非本质安全型电器设备；甲烷复电体积分数小于l%，人工复电。通过无线手机短信报警系统发送短信到有关人员的手机上，既便于及时处理，也便于集团公司有关领导随时掌握井下各作业地点瓦斯变化情况，并根据收到的信息责成有关人员调查处理，及时反馈隐患产生的原因及处理意见。

2.2井上统一管理

若干个指挥终端安装在各级煤矿监管部门，各级领导在自己的办公电脑上使用匝浏览器访问各煤矿企业数字监控主机，就可以同时对不同的煤矿企业分别进行监查。指挥终端可以在煤矿企业局域网内，也可以在远端通过互联网或专网进行远程指挥。

3.结语

通过监测监控系统，地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观地监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时发现事故隐患，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。另外，煤矿监管部门可以从省部管理中心远程监看井下状况，提出整改方法，减少事故隐患。因此井下瓦斯监测、监控系统是保障矿井安全生产的重要组成部分。