矿井瓦斯监测新技术的探讨及其应用

摘 要：随着煤炭工业的不断发展，矿井瓦斯事故越来越多地成为影响煤矿安全的重要因素。在煤矿重大恶性事故中，瓦斯事故约占70%～80%。瓦斯事故的原因很多，但最本质的原因在于形成了瓦斯积聚，只有避免瓦斯积聚才能从根本上消除瓦斯事故。避免瓦斯积聚的最重要的是及时发现瓦斯积聚并及时处理，这就必须要依靠各类瓦斯监测监控系统。

关键词：矿井瓦斯 监测 技术 探讨

中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0090-01

1 KJD11局部通风机自动切换监控器

由于高瓦斯矿井、突出矿井的瓦斯涌出量较大，那么需要的风量也就越大。为了保证局部通风机安全、可靠、稳定运转，可以在掘进工作面实行双风机双电源供风，它的优点是降低了因风机停风造成瓦斯超限的机率，进一步保障了掘进工作面的安全生产，但需要解决双风机自动切换、风机运行状态监视以及风电瓦斯闭锁等环节如何与之配合的问题。KJD11局部通风机自动切换监控器的应用有效地解决了这些问题。

KJD11局部通风机自动切换监控器主要功能有：（1）双风机自动相互切换。运行中的风机出现故障停机后，另一台风机自动启动，保证工作面供风不间断。切换时具有3～20s可调的延时功能，以免损坏分风器等设施。（2）双风机之间相互闭锁。一台风机处于运行状态时，另一台风机无法启动，以免强风损坏分风器和风筒。（3）风电瓦斯闭锁。当专用风机（或专用对旋风机的一级）停止运行后，装置自动切断工作面动力设备电源。通过接收监测系统分站的控制信号也可以进行风电闭锁和瓦斯电闭锁。（4）风机运行状态监测。可以自动连续监测风机（对旋风机的各级）的运行状态，并将此开关量信号传输至监测系统分站，实现风机运行状态的远程自动监测。（5）被控开关工作状态监视。以电压方式直接检测被控闭锁开关负荷侧电压的状态，并转换成开关量信号传输至监测系统分站，实现被控开关负荷侧状态的远程自动监测。（6）停风自保。当双风机因停电都处于停止状态时，一旦恢复送电，则两台风机均不会自动启动，以免在瓦斯超限且未处理的情况下自动送风。（7）装置设有观察窗，可以通过指示灯了解风机和被控开关的状态。

2 WYS管道气体参数监测仪的应用

WYS管道气体参数监测仪适用于煤矿井下瓦斯抽放系统的监测，可实时监测抽放管路中的瓦斯流量、温度、浓度、负压，自动计算出标准状态下的瓦斯流量与纯量。四种参数都为标准的200～1000 Hz输出，能顺利地接入煤矿常用的KJ4、KJ66等安全监测分站，通过分站传送至地面计算机。值得一提的是，现今安全监测系统很多都具备抽放监控系统的软件模块，两者有机的结合，及时适应了煤矿“先抽后采”“以抽为本”的实际要求。（1）监测仪的工作原理：流量测定采用了先进的涡街流量传感器，在流体中设置三角柱型旋涡发生体，当流体从管道流过时，在旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，在一定流量范围内，该旋涡的发生频率与流速成正比，且不受流体的密度、粘度等介质参数的影响，通过测出旋涡的发生频率，准确得出管道内瓦斯的流量。（2）监测仪结构：由四个装在管道上的传感器和主机组成，主机是仪器的核心，主要任务是：供给传感器电源、输出频率信号以及对传感器数据进行处理、统计与显示。（3）适用范围：煤矿井下瓦斯抽放系统的监测，可实时监测抽放管路中的瓦斯流量、温度、浓度、负压，自动计算出标准状态下的瓦斯流量与纯量，能顺利地接入煤矿常用的KJ4、KJ66等安全监测分站，通过分站传送至地面计算机。

3 矿灯瓦斯监测器

中国科学新近开发的微型瓦斯探测器，将一块专门用于瓦斯探测的处理器置于普通矿灯的蓄电池中，当矿灯处于环境的瓦斯浓度超过安全警戒线时，矿灯上的红色指示灯便开始持续闪亮报警，直至周围瓦斯浓度恢复正常。《煤矿安全规程》规定：入井人员必须携带矿灯和自救器，方可入井。这就是说如果用这种具有瓦斯检测报警功能的矿灯取代普通矿灯，相当于每个入井人员都携带了一个小型的瓦斯监测报警装置，一旦出现瓦斯超限入井人员就会及时发现并进行处理，大大减小了瓦斯积聚的现象，从而保证了生产安全。这种矿灯已在山西临汾等矿务局进行了使用和推广。

4 MD-1短消息瓦斯预警系统

该系统能自动将监测到的各个掘进头、工作面的瓦斯监测数据分类、比较判断，将达到预设条件的数据信息，以短信的方式发送到指定负责人的手机或小灵通上。各级负责人可以通过短信的形式主动查询当前监控系统的各种数据，即负责人通过发送特定编码的短信到短信监测系统的手机号码上，短信监测系统接收到查询短信后，立刻将进行处理，并回送处理后的数据信息。无论矿长级人员是在煤矿，还是出差漫游，只要他的手机有信号，就能随时获取矿井的各个瓦斯探头的监测数据，第一时间收到报警信息。不需要更换现有监测系统，只要在现有监测系统的基础上增加本系统即可。该系统能提供各种监测数据的实时数据保存、汇总、分析；可以实现分级的人员设置管理；具有灵活的报警级别设置管理；可按时间段的超限统计信息。

5 MGIS煤矿安全生产多参数信息管理监测系统

MGIS煤矿安全生产多参数信息管理监测系统能够及时、准确、完整地收集、处理各种安全信息，提高工作效率，统计、分析事故发生的原因、后果，预测可能发生的事故，为安全生产监督、管理，制定落实安全措施和计划提供可靠的生产现场第一手资料；同时可以形象、立体了解矿井各种信息。

这种系统的主要功能有：（1）图形显示功能：图形无极缩放、平滑漫游、定位显示；“鹰眼”显示、图形综合显示、自动标注；矿井实际距离自动显示；矿井主题的动态闪烁显示；图形编辑；图形数据的添加、修改、删除等功能。（2）查询功能：系统关键字查询功能、结果高亮度显示功能；查询结果统计显示、动态及定位显示和对比功能；查找结果排序、结果输出功能。（3）打印输出功能：地图及图形信息的筛选输出打印；打印统计及查询结果。（4）统计功能：设备查询统计；专题地图对风速、瓦斯浓度等分类统计，超限报警功能等。

该系统具有友好的操作界面，操作简单、使用灵活方便；实现了生产一线地质信息、设备信息、安全生产信息的关联显示；实现图文并茂的生产现场资料的显示；快速高效的信息查询统计，查询结果形象显示；可扩展性：可为地图上的任何地物动态添加文本、图片、视频、音频等描述文件；兼容性：可与煤矿现有的瓦斯监测系统、实时录像监测系统整合。

参考文献

[1] 董川，双少敏，李忠平.煤矿瓦斯监测新技术[M].化学工业出版社，2010.

[2] 李晓富.煤矿瓦斯监控与防治新技术新方法新措施[M].中国矿业出版社，2010.

[3] 孙和应.矿井瓦斯防治技术[M].中国矿业大学出版社，2009.