一种防止矿井瓦斯超限的通风装置的分析与应用

侯 臻

（同煤集团永定庄煤业公司， 山西 大同 037024）

1 矿井传统防瓦斯超限技术分析

在对同煤集团永定庄煤业进行瓦斯排放调查中发现，在瓦斯经过的装置中设置甲烷传感器，这样能够对瓦斯浓度进行实时检测，可是由于甲烷传感器所处的工况环境比较复杂，诸如湿度大、电磁干扰以及矿尘等，致使传感器出现故障[1]。当传感器处于故障状态时，其检测到的传感器浓度不变。假如工况下的瓦斯浓度超标，而甲烷传感器却因故障而不能显示实际的瓦斯浓度，不会出现声光警报，可导致事故发生。假如甲烷传感器内部设置的蜂鸣器出现故障，即便能够检测超标的甲烷浓度，也无法进行报警，从而不能及时提醒相关工作人员。鉴于此，分析一种防止煤矿瓦斯超标的通风装置。

2 防止煤矿瓦斯超限的通风装置的分析

2.1 通风装置的整体结构

图1 为防止瓦斯超限的通风装置结构图，包含局部通风机、监测壳体、透明罩、矩形收纳凹槽、开关按键、电源线、LED 显示屏、甲烷传感器、金属定型软管。

图1 防止煤矿瓦斯超限的通风装置结构图

通常，在通风机前端设置有一个检测壳体，其中在壳体内部安装有单片机、定时单元、计时单元。在壳体的顶端外部设置有LED 显示屏。在壳体顶端面中心位置设置一个矩形收纳凹槽，内部设置有甲烷传感器、源蜂鸣器、LED 灯珠以及声音传感器[2]。与此同时，安装透明罩可以把蜂鸣器、声音传感器以及相应的LED 灯珠放在其中。

2.2 工作原理和技术特点

在工程实践的过程中，甲烷传感器能够实时监测甲烷浓度，并把数据传输给单片机，这样可以在LED显示屏上显示瓦斯浓度数值，便于相关工作人员读取瓦斯浓度数据，实时监控当前瓦斯浓度。假如LED 显示屏数值始终保持相同的数值，并未出现波动的现象，那么工作人员可以判断甲烷传感器出现故障，应及时进行更换。当甲烷传感器检测到甲烷浓度超过额定值，那么设备就会报警，同时，设备给单片机发出指令，这时单片机给蜂鸣器与LED 灯珠发出指令，可以实现与甲烷传感器达到同时报警的效果。

在装置工作的过程中，通常每30 min 到达定时模块所设定的定时参数值，相应的定时单元给单片机传输数据，当单片机接收到信号之后，能够使得蜂鸣器、声音传感器单元和计时单元同时导通工作。声音传感器感应到蜂鸣器发出的声波，同时向单片机传输信号。单片机也可以使得三者同时失电[3]，假如在计时单元设定的5 s 内声音传感器并未接收到蜂鸣器发出的声波，这时计时单元达到5 s 之后，向单片机发出指令，控制LED 灯珠亮起，这样工作人员可以判断蜂鸣器出现故障，可及时对其进行维护。

与此同时，如果在蜂鸣器发出声响之后，声音传感器获取到相应的声波信号，此时的单片机控制模块自主调节PWM占空比数据，然后将蜂鸣器工作的声音信号控制到30 dB 左右，此时的工作状态就能大大避免出现人工误判的问题。

3 实践应用分析

3.1 应用注意事项

在煤矿工作面巷道对设计完成的装置进行工程实践的过程中，在排放瓦斯之前，通常需要从矩形收纳凹槽中取出甲烷传感器，这样能够有效地保障金属定型软管充分展开，同时把传感器放置在通风机前2～3 m 处[4]。在使用时需要接通电源，这样可以保证实时把传感器监测到的瓦斯数据输送给单片机，从而能够准确地在LED 显示屏读取。

假如甲烷传感器检测到的浓度超过设定值，那么设备将会发出报警，同时给单元机发出信号，这时使得蜂鸣器以及相应的LED 灯珠同时启动，这样能够和甲烷传感器同时报警，从而能够有效地避免甲烷传感器内的蜂鸣器出现故障而不能报警。

3.2 应用效果

在同煤集团永定庄煤业8115 工作面巷道内对该防止矿井瓦斯超限的通风装置进行了测试应用，经过近半年的观测发现，通过应用该装置能有效防治矿井瓦斯超限现象，一旦矿井瓦斯出现超限该设备会及时发出报警提示，同时经过近半年的工程实践发现，该装置运行稳定，各项性能表现良好，能够稳定检测瓦斯浓度，具有较高的运行稳定性和可靠性。