陳峰輝

摘要：煤礦瓦斯是影響煤礦安全生產(chǎn)的重要因素，隨著煤礦開(kāi)采規(guī)模的擴(kuò)大和數(shù)量的增加，瓦斯災(zāi)害問(wèn)題日益突出，煤礦安全成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。加強(qiáng)煤礦瓦斯量的預(yù)測(cè)，對(duì)井下瓦斯突出及時(shí)采取預(yù)防措施；研制出高性能、高可靠性、實(shí)用性強(qiáng)的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)井下瓦斯?jié)舛雀櫛O(jiān)控，及時(shí)采取處理措施，將對(duì)改善我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)狀況及提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

關(guān)鍵詞：瓦斯 預(yù)測(cè) 監(jiān)控

近年來(lái)，煤礦瓦斯發(fā)生事故的數(shù)量在不斷增加，如何加強(qiáng)安全生產(chǎn)，提高監(jiān)測(cè)監(jiān)控能力，是擺在各級(jí)主管部門(mén)的面前的主要問(wèn)題。因此，瓦斯檢測(cè)準(zhǔn)確和斷電靈敏可靠是預(yù)防瓦斯事故的關(guān)鍵。由于井下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜存在各種電磁波干擾，有時(shí)會(huì)造成瓦斯檢測(cè)“大數(shù)”現(xiàn)象，影響瓦斯數(shù)據(jù)的真實(shí)性，通過(guò)分析"大數(shù)"產(chǎn)生原因，并采取了相應(yīng)了措施，大大減少甚至杜絕了監(jiān)控系統(tǒng)冒大數(shù)現(xiàn)象。

為此，如何正確處理安全與生產(chǎn)、安全與效益的關(guān)系。如何準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速履行煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控職能。有效進(jìn)行礦工管理，安全高效運(yùn)作，顯得尤為重要和緊迫。面對(duì)新形勢(shì)、新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)，國(guó)家各級(jí)主管部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)對(duì)安全生產(chǎn)工作提出了很高的要求和期望。提升安全生產(chǎn)信息化管理水平，加強(qiáng)以災(zāi)害預(yù)防、監(jiān)測(cè)、監(jiān)控為主要目標(biāo)的安全生產(chǎn)長(zhǎng)效機(jī)制， 是安全生產(chǎn)工作的必由之路。

在此環(huán)境下，平煤一礦結(jié)合兄弟局的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)整合出適用于該集團(tuán)的井下瓦斯監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)從井下采掘工作面直接提取信號(hào)，通過(guò)井下分站經(jīng)過(guò)調(diào)制解調(diào)器的轉(zhuǎn)換傳輸?shù)降孛嫱咚贡O(jiān)測(cè)系統(tǒng)服務(wù)器。計(jì)算機(jī)軟件處理后，可對(duì)井下所有工作面的瓦斯、一氧化碳等氣體進(jìn)行全面監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)控中心、地、市煤礦安全監(jiān)控指揮中心與省局監(jiān)控指揮中心聯(lián)網(wǎng)，使煤礦安全管理工作向科學(xué)化、規(guī)范化、數(shù)字化管理軌道邁進(jìn)，提高煤礦安全管理水平。

1.需求分析

平煤一礦位于平頂山礦區(qū)中部，是新中國(guó)成立后我國(guó)自行設(shè)計(jì)興建的第一座大型煤礦。1957年動(dòng)工興建，1959年投產(chǎn)。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為400萬(wàn)噸/年，核定生產(chǎn)能力400萬(wàn)噸/a，是平煤股份的主力礦井。主要生產(chǎn)1/3焦煤和肥煤，屬中灰、低硫、發(fā)熱量穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤，廣泛應(yīng)用于電力、建材、冶金、化工等行業(yè)。目前，全礦井綜采機(jī)械化程度和掘進(jìn)機(jī)械化程度均達(dá)到100%，實(shí)現(xiàn)了采掘機(jī)械化、運(yùn)輸皮帶化、安全裝備系列化、地面儲(chǔ)裝運(yùn)自動(dòng)化，成為全國(guó)煤炭系統(tǒng)首批建成的“現(xiàn)代化礦井”和“高產(chǎn)高效礦井”。被譽(yù)為“中原第一礦”。同時(shí)平煤一礦也是已開(kāi)采多年的老礦區(qū)，煤層的瓦斯含量較高，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采掘工作面人員集中作業(yè)，極易發(fā)生事故。

在分析以往煤礦事故時(shí)發(fā)現(xiàn)存在如下問(wèn)題：①地面與井下人員的信息溝通不及時(shí)；②地面人員難以及時(shí)動(dòng)態(tài)掌握井下工作面環(huán)境實(shí)際情況；③井下瓦斯監(jiān)管人員是否真正到位，即使監(jiān)管人員到位，當(dāng)瓦斯超限時(shí)是否能即時(shí)監(jiān)督停止作業(yè)等。

目前，煤礦井下作業(yè)遠(yuǎn)離地面，地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣、與地面人員問(wèn)溝通不便。如果利用通風(fēng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)瓦斯超限時(shí)。自動(dòng)提供報(bào)警功能，并有歷史記錄保留。地面監(jiān)控人員則可以直接對(duì)井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能直觀地監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)情況及工作面的人員數(shù)量，而且能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，防患于未然；也能為事后分析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料，同時(shí)也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。

2.整改方案

第一，建立瓦檢員一票否決制度，在瓦斯超限時(shí)瓦檢員可停止所有人員在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，并帶領(lǐng)作業(yè)人員安全撤離；第二，解決井上下通訊問(wèn)題，每個(gè)作業(yè)面隊(duì)長(zhǎng)及技術(shù)人員配備井下小靈通手機(jī)，一旦出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)溝通；第三，利用高科技手段對(duì)井下每一個(gè)作業(yè)人員進(jìn)行人員跟蹤定位，地面可以實(shí)時(shí)監(jiān)控到每個(gè)作業(yè)人員在井下的實(shí)際位置和每人在作業(yè)時(shí)的位置移動(dòng) 。

隨著傳輸技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化傳輸?shù)膽?yīng)用得到廣泛普及，在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中引人數(shù)字化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)也 是大趨勢(shì)，因此平煤一礦引進(jìn)多家煤炭生產(chǎn)安全管理上的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，建立了自己的井下管理系統(tǒng)。推出了煤礦監(jiān)控“三位一 體”管理平臺(tái)系統(tǒng)，“三位一體”指的是把井下集中監(jiān)控、井上統(tǒng)一管理、監(jiān)管部門(mén)分別監(jiān)督三個(gè)組成部分進(jìn)行一體化管 理。

2.1井下瓦斯監(jiān)控管理

平煤一礦使用的煤礦井下安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)KJ2000N。主要監(jiān)測(cè)監(jiān)控井下的甲烷、一氧化碳、溫度及設(shè)備開(kāi)停等。KJ2000N系統(tǒng)綜合了吸收了國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)、圖象處理和現(xiàn)場(chǎng)總線方面的先進(jìn)技術(shù)，依照國(guó)家2006年新頒布的《AQ6201-2006煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》以及《MT/T1008-2006煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)軟件通用技術(shù)要求》監(jiān)測(cè)監(jiān)控相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，來(lái)滿足大、中、小型煤礦在安全、生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、生產(chǎn)指揮調(diào)度、井下人員管理以及綜合信息管理等方面的要求。

KJ2000N總線型快速反應(yīng)安全監(jiān)控系統(tǒng)是KJ4及KJ2000系統(tǒng)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，采用新型的寬帶工業(yè)以太網(wǎng)+現(xiàn)場(chǎng)總線（Canbus2.0協(xié)議）傳輸平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化數(shù)據(jù)傳輸，主干網(wǎng)采用工業(yè)以太網(wǎng)，支持光纖冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)采用的KJJ107井下隔爆兼本安型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)具有高性能以太網(wǎng)交換功能，同時(shí)，系統(tǒng)改變了中心站對(duì)各個(gè)分站巡檢的主從工作方式，取而代之的是CAN總線協(xié)議支持的多主并發(fā)、主動(dòng)上傳方式，形成點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)的多主從工作方式。數(shù)據(jù)上傳由過(guò)去的巡檢周期最大30秒，減少到現(xiàn)在的不大于3秒，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

在井下設(shè)置壓力傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)機(jī)開(kāi)停傳感器、風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)傳感器、一氧化碳傳感器、瓦斯傳感器，通過(guò)這些傳感器能夠?qū)崟r(shí)獲得井下的實(shí)際情況，利用通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件對(duì)采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，建立各種表格便于查閱；同時(shí)這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)備份后經(jīng)過(guò)機(jī)站及局域網(wǎng)絡(luò)傳到井上調(diào)度中心、局調(diào)度指揮中心、集團(tuán)公司各有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)部門(mén)。當(dāng)井下工作面有害氣體超過(guò)“規(guī)程”規(guī)定時(shí)，如甲烷傳感器的設(shè)置，甲烷報(bào)警體積分?jǐn)?shù)≥l%.斷電體積分?jǐn)?shù)≥1.5%，切斷工作面內(nèi)一切非本質(zhì)安全型電器設(shè)備；回風(fēng)流甲烷報(bào)警、斷電體積分?jǐn)?shù)≥l%，切斷工作面、回風(fēng)流一切非本質(zhì)安全型電器設(shè)備；甲烷復(fù)電體積分?jǐn)?shù)小于l%，人工復(fù)電。通過(guò)無(wú)線手機(jī)短信報(bào)警系統(tǒng)發(fā)送短信到有關(guān)人員的手機(jī)上，既便于及時(shí)處理，也便于集團(tuán)公司有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)隨時(shí)掌握井下各作業(yè)地點(diǎn)瓦斯變化情況，并根據(jù)收到的信息責(zé)成有關(guān)人員調(diào)查處理，及時(shí)反饋隱患產(chǎn)生的原因及處理意見(jiàn)。

2.2井上統(tǒng)一管理

若干個(gè)指揮終端安裝在各級(jí)煤礦監(jiān)管部門(mén)，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)在自己的辦公電腦上使用匝瀏覽器訪問(wèn)各煤礦企業(yè)數(shù)字監(jiān)控主機(jī)，就可以同時(shí)對(duì)不同的煤礦企業(yè)分別進(jìn)行監(jiān)查。指揮終端可以在煤礦企業(yè)局域網(wǎng)內(nèi)，也可以在遠(yuǎn)端通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮。

3.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控人員可以直接對(duì)井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能直觀地監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)情況，而且能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，防患于未然，也能為事后分析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料。另外，煤礦監(jiān)管部門(mén)可以從省部管理中心遠(yuǎn)程監(jiān)看井下?tīng)顩r，提出整改方法，減少事故隱患。因此井下瓦斯監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)是保障礦井安全生產(chǎn)的重要組成部分。