瓦斯监控监测系统建设的探讨研究

　　【摘要】煤炭在我国一次性能源结构中占到7/10左右，短时间内难以寻找到新的清洁能源取而代之。但煤炭生产行业危险系数高，一方面要面对来自地质条件和赋存条件的压力，而另一方面也受到诸如瓦斯、火、粉尘等自然因素的威胁，为了便于管理此类矿井的瓦斯通风安全，应建立科学高效的瓦斯监控监测系统，换句话说，瓦斯监控监测是预防各类瓦斯灾害的重要保障。基于以上重要性，分析本文从系统概念、配置要求、设备选型几个方面对如何建立瓦斯监控监测最优系统提出了几点看法。

　　【关键词】矿山；瓦斯监控监测系统；系统概念；配置要求；设备选型

　　0.引言

　　煤炭目前仍是中国最为重要的能源资源，其生产安全一直受到政府及社会各阶层的关注。当前，中国煤矿安全生产面临的形势相当严峻，仅仅依靠人工监测手段难以满足矿井对生产安全的要求，且监控数据难以保证准确性与及时性，因此需要建立一个科学高效的瓦斯监控监测系统，对工作环境和生产设备进行全天侯、全方位的监测。

　　1.瓦斯监控监测系统的概念

　　矿井瓦斯监测系统一般由监测传感器、井下分站、信息传输系统和地面中心站等部分组成。

　　（1）监测传感器。作为系统的感知元件，传感品用来测量系统所需测量的量或判断设备、设施状态。其主要有甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、温度传感器、风速传感器、压力传感器及各种状态（开关）传感器等。传感器的供电方式有两种：一种是一个传感器一个电源箱；另一个是集中供电的方式，即若干个传感器共用一个电源箱，而这种电源箱大多和系统分站在一起，井下使用的传感器的供电电源必须是本质安全型的。传感器模拟出的被测量的电信号分为电压型！电流型和脉冲型3种。

　　（2）井下分站。井下分站的作用是收集接入的各种传感器送来的模拟信号并进行整理；根据中心站的命令将各种监测参数和设施、设备工作状态参数发送给中心站；接收中心站的控制信息，执行中心站的各种控制命令，控制所关联的设备、设施。一些智能化程度比较高的分站，在系统电缆断开后，分站仍能继续工作，如实现超限报警、断电、连续记录监测参数等。目前井下分站的发展趋势主要是提高智能化程度，一般来说分站备有备用电源，在电网停电时仍能继续工作。大多数分站可以接入4～8个模拟量，输出2～3个控制量。

　　（3）信息传输系统。该系统是井下分站和地面中心站间的连接部分，它直接决定信息的传输质量和间接影响系统的投资费用。在电磁干扰大，环境潮湿，有易燃、易爆、腐蚀性气体，空间小，有顶板冒落危险的井下，对信息传输提出了特殊的要求，特别是传感器分散分布，信号无法集中发送时，情况尤为突出。这就造成了矿井信息传输系统在结构上的特殊性。信息传输系统按结构可分为放射状、环状和树状3种。

　　（4）地面中心站。地面中心站是矿井瓦斯监测系统的最为核心的部分。一般而言，它由计算机和信号传输接口组成。信号传输接口将井下传来的信号解调送入计算机，而计算机则通过信息传输系统，向井下各分站进行通讯联系，发出指令，指挥各分站向中心站送回各种监测量。地面中心站的计算机根据井下各分站送来的各种监测信息处理的结果，必要时可向有关分站发出指令，指挥分站控制某种对象（如井下某地区瓦斯浓度超限，切断该地区的电源），操作人员也可根据计算机提供的清单，向计算机发出控制命令，计算机通过显示屏显示各种数据，既有实时监测数据，也可以了解过去某一阶段的监测数据。

　　2.监测系统的选择配置要求

　　矿井使用瓦斯监测系统的目的是为了通过采用新技术来改进采掘过程中的安全状况，改善矿井的环境与安全条件，提高生产率；保证矿井的生产计划和工程的实现。为此，系统的选择主要应从如下几个方面考虑。

　　（1）矿井灾害情况。如矿井瓦斯涌出量、煤层自然发火、冲击地压和地温地热等灾害及程度都是确定建立矿井瓦斯监测系统类型的依据。

　　（2）矿井生产情况。要根据矿井生产能力的大小与生产系统复杂程度，以及井下采掘工作面的数量、机电硐室数目、装煤点数目、风硐等一些需要监测地点的数量来确定瓦斯监测系统的装备容量，并在此基础上再考虑20%～30%的备用量。

　　（3）系统的功能。选择矿井瓦斯监测系统时应优先配用计算机系统进行数据处理，除汉字功能外，其软件功能要强，易于开发，有足够的容量，能够用来开展通风安全管理、数据统计、计算及报表编制工作，当监测点数较多时，应考虑生产监控和安全监测自成系统。在计算机的选型上应优先使用兼容机种，要能方便地和矿、局计算机联网。

　　3.监控设备选型要求

　　（1）监控设备选型原则。矿井监控系统是以环境监测和生产设备工况监控为目的，因此，矿井监控系统应满足：可靠性高、抗干扰能力强、抗故障能力强、监控种类多（如甲烷、风速等多种物理量的监测）、容量大、监控距离远、监控周期短、处理软件丰富、显示直观、操作方便、使用电缆少、安装维修方便、投资少、可配置远距离终端、方便与上级主管部门联网的要求。

　　（2）监控总站和各分站主要设备。基本配置：分站主机、电源、传感器电源、甲烷超限报警断电闭锁装置。井下分站应安装在便于工作人员观察、调度、检验、支护良好、无滴水、无杂物的入风巷道或硐室中。其距离巷道底板的高度不应小于0.3m，并加垫木或支架牢固固定。独立的声光报警箱要悬挂在巷道顶板以下300～400mm处，悬挂位置应满足报警声能让需要听到的人听到的要求。地面中心站的布置要求：矿井监测系统中心站应配备2台计算机，一台工作，一台备用，并配有打印机和屏幕显示器。中心站要能遥测和记录所有瓦斯传感器的数据。中心站计算机电源应有在线式不间断电源或交流稳压器加后备式不间断电源供给。中心站机房应采用空调设施及抗静电地板。

　　4.传输设备及器材选型要求

　　（1）监测系统传输电缆要专用，不能与井下通信电缆合用，以提高可靠性。

　　（2）监测系统各设备之间本质安全信号的连接宜选用蓝色外护套的矿用通信和信号电缆，井下非本质安全信号之间的连接不宜使用蓝色外护套的电缆。

　　（3）监测系统中井下设备所使用的电缆应具有阻燃性能。

　　（4）监测系统中各设备之间的连接电缆需加长或作分支连接时，被连接电缆的芯线应采用盒线，或具有接线盒功能的装置，用螺钉压接或插头插座插接，不得采用电缆芯线导体的直接搭接或绕接的方式。

　　（5）具有屏蔽层的电缆，其屏蔽层不宜用做信号的有效通路。在用电缆加长或分支连接时，相应电缆之间的屏蔽层应具有良好的连接，而且在电气上连接在一起的屏蔽层一般只允许一个点与大地相连。

　　（6）所有传输系统直流电源和信号的电缆尽量与电力电缆在巷道两侧敷设，若必须在同一侧平行敷设时，它们与电力电缆的距离不宜小于0.5m。

　　5.结语

　　建立瓦斯监控监测系统的根本目的是为了对工作环境和生产设备进行全天侯、全方位的监测，以保证矿井生产安全和提高工作效率。其不可或缺性要求我们在建立此系统时应着重考虑针对性和功能性，通过选择合适的设备或器材建构科学稳定的监控系统来为矿山安全生产服务。[科]

　　【参考文献】

　　[1]汪蔚超.煤矿生产事故原因及对策研究综述[J].经济视角（下），2011，（08）.

　　[2]全省煤矿安全质量标准化暨“五优”矿井创建工作座谈会在郑州召开[J].中州煤炭，2011，（07）.

　　[3]国家安全监管总局国家煤矿安监局关于贵州省六盘水市盘县过河口煤矿“8·14”重大瓦斯爆炸事故的通报[J].国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局公告，2011，（09）.