成莊礦監測監控係統的使用探索
作者：中國礦業商務網
2008-12-15 00:00
來源：不詳
1 引 言
成莊礦是晉城煤業集團公司的主力礦井,2004年完成原煤產量650萬ｔ。自2001年被正式確定為高瓦斯礦井以來,隨著產量的增加和生產區域的延伸,礦井瓦斯湧出量大幅度增大。2004年4月18日,2104掘進麵風筒被吹扯,無 計劃停風的幾分鍾內,該地點瓦斯濃度達到4.92%,達到瓦斯爆炸的極限含量。因此可以說,瓦斯的危險隨時隨地威脅著成莊礦的 安全。
為貫徹落實“先抽後采,以風定產,監測監控”的瓦斯治理十二字方針,成莊礦圍繞森透裏昂監測監控係統做了大量的實踐與探索。
2 監測監控係統簡介
成莊礦現在服役的監測監控係統是加拿大康斯培克生產的500型 安全環境監測監控係統。該係統是多參數係統,能夠及時、準確、連續地監測采掘工作麵及其它被監控地點瓦斯變化狀況,瓦斯超限能自動報警並實施斷電控製,其斷電範圍符合《 煤礦 安全 01manbetx 》第一百六十八條規定。除此之外,還承擔著礦井提升、膠帶運輸、地麵瓦斯抽放泵站等地點的監控任務。係統由地麵監測中心站設備,數據通訊設備、監控設備傳感器及報警斷電設備組成。係統組成結構示意圖如圖1。
圖1 監測監控係統組成結構
地麵檢測中心包括係統主機、若幹顯示器,對傳感器采集到的數據進行處理、顯示,對監控設備發出控製指令,以實現控製功能。數據通訊設備是溝通地麵中心站與監控設備及傳感器的橋梁,實現數據的遠距離傳輸。主要有幹線電纜、本安接線盒、幹線擴展器、幹線隔離器組成。傳感器采集各類物理量,並將其變成電信號,向中心站發送。監控設備接收地麵中心站的控製指令,完成控製功能,也可采集現場的開關量、模擬量向地麵中心站發送。傳感器及報警斷電設備種類較多,安裝分布較廣。
3 監測監控係統使用實踐與探索
3.1 甲烷傳感器的安設
甲烷傳感器,俗稱瓦斯探頭,其安裝位置的正確選擇,對準確反映采掘工作麵瓦斯變化狀態,及時消除瓦斯積聚和瓦斯超限十分重要。《 煤礦 安全 01manbetx 》規定:高瓦斯礦井的采煤工作麵,必須在工作麵及其回風巷設置甲烷傳感器,在工作麵上隅角設置便攜式甲烷檢測報警儀。
目前,成莊礦采用綜采放頂煤工藝組織生產,其特點是采空區瓦斯湧出量大,往往占到工作麵瓦斯湧出量的65%以上,易造成工作麵上隅角瓦斯積聚超限。為解決這個問題,采用在工作麵局部安裝小局部通風機,接短風筒的方法,送風吹散上隅角瓦斯,並在上隅角和小局部通風機入口處安設甲烷傳感器。此外,還在尾巷、采空區抽瓦斯風機出口,抽風機附壁風筒出口各安設1台甲烷傳感器,使瓦斯監測的布點數量突破規定的3個,增加至5～7個,一般情況下為5個,其安設位置示意見圖2。
圖2 綜放工作麵瓦斯傳感器布置示意
ＷＳ是指瓦斯探頭,ＷＳ1監測工作麵瓦斯濃度,設置在回風巷中距工作麵小於10ｍ;ＷＳ2監測回風巷瓦斯濃度,設置在回風巷距回風口10～15ｍ;ＷＳ3監測尾巷瓦斯濃度;ＷＳ4監測上隅角瓦斯濃度,安裝在工作麵第一、二排切頂範圍內;ＷＳ5監測上隅角小局部通風機入口的瓦斯濃度,距局部通風機入口小於1ｍ。
3.2 瓦斯探頭濃度設置
瓦斯探頭濃度的設置值有3個,分別是報警濃度、斷電濃度和複電濃度。瓦斯治理上,成莊礦以超前防範的意識為先導,實現關口前移。嚴格規定瓦斯探頭的設置值,使其全部低於 01manbetx 01manbetx 規定數值。
3.3 數據通訊線路的優化
以往的應用實踐遇到了一個很大的問題,即幹線擴展器與多台用電設備串接,無專門的供電電源。供電線路上如果有一台設備檢修,或者故障,將造成此幹線擴展器及其以下監控設備和傳感器全部不通訊。成莊礦提高監測係統供電可靠性的作法是:將井下盤區變電所內監測幹線擴展器的電源全部改為由專用的127Ｖ照明綜保供電,采掘頭麵的幹線擴展器采用風機專用線供電,即電源取自工作麵的副風機電源,圖3為2307工作麵監測監控係統結構框圖。ＷＢ為瓦斯電閉鎖,作用是在瓦斯超限時切斷控製設備電源,ＫＴ為開停傳感器,ＷＳ6為采空區抽瓦斯風機出口的瓦斯探頭,ＷＳ1、ＷＳ2、ＷＳ3、ＷＳ4、ＷＳ5名稱與圖2相同。
此外,監測幹線由棕、紅、橙、黃四芯電纜組成,棕線信號回傳,紅線為電源線,橙線為公共地線,黃線信號發送,棕橙和棕黃線短路都可能造成大麵積不通訊,並可能伴有誤值的產生。隨著監測係統的擴展,監測點數的增加,網絡越來越龐大,一個小小的電纜破口常會導致幾個工作麵停產。通過多次試驗和比較,我們選定Ｐ2670本質安全型幹線隔離延長器解決大麵積不通訊的難題。該隔離器的作用是短路故障發生後,將自動隔離延長器後部設備,不影響前部設備的正常運行。其用法有兩種,一是將Ｐ2670直接安裝在幹線擴展器內代替幹線擴展器的信號板,二是加裝外殼安裝在幹線擴展器的外部。
圖3 2307工作麵監測監控係統結構框圖
3.4 瓦斯電閉鎖功能改進
在探索綜掘工作麵瓦斯電閉鎖方麵,成莊礦做了有效的創新。具體做法是:在被控開關的負荷側接3～5ｍ橡套電纜,連接饋電傳感器。當瓦斯傳感器監測到開關所在地點瓦斯超限,當饋電傳感器監測到開關帶電,甲烷斷電儀動作,切斷該開關的電源,實現瓦斯電閉鎖功能。以往的做法是采用開停傳感器作為電信號監測傳感器,其缺點是僅能采集通過開關的電流信號,妨礙了瓦斯電閉鎖功能的發揮。同時,我們還麵臨著一些難題,比如高濃傳感器的防水問題。由於抽放管路內濕度很大,裝在管道中的高濃瓦斯傳感器的傳感頭經常進水,導致傳輸數據的不準。這不僅是困擾成莊礦的難題,還是一個普遍性的亟待解決的問題。可以相信,隨著安全生產技術水平的不斷提高,成莊礦監測監控麵臨的問題將得到解決。
成莊礦是晉城煤業集團公司的主力礦井,2004年完成原煤產量650萬ｔ。自2001年被正式確定為高瓦斯礦井以來,隨著產量的增加和生產區域的延伸,礦井瓦斯湧出量大幅度增大。2004年4月18日,2104掘進麵風筒被吹扯,無 計劃停風的幾分鍾內,該地點瓦斯濃度達到4.92%,達到瓦斯爆炸的極限含量。因此可以說,瓦斯的危險隨時隨地威脅著成莊礦的 安全。
為貫徹落實“先抽後采,以風定產,監測監控”的瓦斯治理十二字方針,成莊礦圍繞森透裏昂監測監控係統做了大量的實踐與探索。
2 監測監控係統簡介
成莊礦現在服役的監測監控係統是加拿大康斯培克生產的500型 安全環境監測監控係統。該係統是多參數係統,能夠及時、準確、連續地監測采掘工作麵及其它被監控地點瓦斯變化狀況,瓦斯超限能自動報警並實施斷電控製,其斷電範圍符合《 煤礦 安全 01manbetx 》第一百六十八條規定。除此之外,還承擔著礦井提升、膠帶運輸、地麵瓦斯抽放泵站等地點的監控任務。係統由地麵監測中心站設備,數據通訊設備、監控設備傳感器及報警斷電設備組成。係統組成結構示意圖如圖1。
圖1 監測監控係統組成結構
地麵檢測中心包括係統主機、若幹顯示器,對傳感器采集到的數據進行處理、顯示,對監控設備發出控製指令,以實現控製功能。數據通訊設備是溝通地麵中心站與監控設備及傳感器的橋梁,實現數據的遠距離傳輸。主要有幹線電纜、本安接線盒、幹線擴展器、幹線隔離器組成。傳感器采集各類物理量,並將其變成電信號,向中心站發送。監控設備接收地麵中心站的控製指令,完成控製功能,也可采集現場的開關量、模擬量向地麵中心站發送。傳感器及報警斷電設備種類較多,安裝分布較廣。
3 監測監控係統使用實踐與探索
3.1 甲烷傳感器的安設
甲烷傳感器,俗稱瓦斯探頭,其安裝位置的正確選擇,對準確反映采掘工作麵瓦斯變化狀態,及時消除瓦斯積聚和瓦斯超限十分重要。《 煤礦 安全 01manbetx 》規定:高瓦斯礦井的采煤工作麵,必須在工作麵及其回風巷設置甲烷傳感器,在工作麵上隅角設置便攜式甲烷檢測報警儀。
目前,成莊礦采用綜采放頂煤工藝組織生產,其特點是采空區瓦斯湧出量大,往往占到工作麵瓦斯湧出量的65%以上,易造成工作麵上隅角瓦斯積聚超限。為解決這個問題,采用在工作麵局部安裝小局部通風機,接短風筒的方法,送風吹散上隅角瓦斯,並在上隅角和小局部通風機入口處安設甲烷傳感器。此外,還在尾巷、采空區抽瓦斯風機出口,抽風機附壁風筒出口各安設1台甲烷傳感器,使瓦斯監測的布點數量突破規定的3個,增加至5～7個,一般情況下為5個,其安設位置示意見圖2。
圖2 綜放工作麵瓦斯傳感器布置示意
ＷＳ是指瓦斯探頭,ＷＳ1監測工作麵瓦斯濃度,設置在回風巷中距工作麵小於10ｍ;ＷＳ2監測回風巷瓦斯濃度,設置在回風巷距回風口10～15ｍ;ＷＳ3監測尾巷瓦斯濃度;ＷＳ4監測上隅角瓦斯濃度,安裝在工作麵第一、二排切頂範圍內;ＷＳ5監測上隅角小局部通風機入口的瓦斯濃度,距局部通風機入口小於1ｍ。
3.2 瓦斯探頭濃度設置
瓦斯探頭濃度的設置值有3個,分別是報警濃度、斷電濃度和複電濃度。瓦斯治理上,成莊礦以超前防範的意識為先導,實現關口前移。嚴格規定瓦斯探頭的設置值,使其全部低於 01manbetx 01manbetx 規定數值。
3.3 數據通訊線路的優化
以往的應用實踐遇到了一個很大的問題,即幹線擴展器與多台用電設備串接,無專門的供電電源。供電線路上如果有一台設備檢修,或者故障,將造成此幹線擴展器及其以下監控設備和傳感器全部不通訊。成莊礦提高監測係統供電可靠性的作法是:將井下盤區變電所內監測幹線擴展器的電源全部改為由專用的127Ｖ照明綜保供電,采掘頭麵的幹線擴展器采用風機專用線供電,即電源取自工作麵的副風機電源,圖3為2307工作麵監測監控係統結構框圖。ＷＢ為瓦斯電閉鎖,作用是在瓦斯超限時切斷控製設備電源,ＫＴ為開停傳感器,ＷＳ6為采空區抽瓦斯風機出口的瓦斯探頭,ＷＳ1、ＷＳ2、ＷＳ3、ＷＳ4、ＷＳ5名稱與圖2相同。
此外,監測幹線由棕、紅、橙、黃四芯電纜組成,棕線信號回傳,紅線為電源線,橙線為公共地線,黃線信號發送,棕橙和棕黃線短路都可能造成大麵積不通訊,並可能伴有誤值的產生。隨著監測係統的擴展,監測點數的增加,網絡越來越龐大,一個小小的電纜破口常會導致幾個工作麵停產。通過多次試驗和比較,我們選定Ｐ2670本質安全型幹線隔離延長器解決大麵積不通訊的難題。該隔離器的作用是短路故障發生後,將自動隔離延長器後部設備,不影響前部設備的正常運行。其用法有兩種,一是將Ｐ2670直接安裝在幹線擴展器內代替幹線擴展器的信號板,二是加裝外殼安裝在幹線擴展器的外部。
圖3 2307工作麵監測監控係統結構框圖
3.4 瓦斯電閉鎖功能改進
在探索綜掘工作麵瓦斯電閉鎖方麵,成莊礦做了有效的創新。具體做法是:在被控開關的負荷側接3～5ｍ橡套電纜,連接饋電傳感器。當瓦斯傳感器監測到開關所在地點瓦斯超限,當饋電傳感器監測到開關帶電,甲烷斷電儀動作,切斷該開關的電源,實現瓦斯電閉鎖功能。以往的做法是采用開停傳感器作為電信號監測傳感器,其缺點是僅能采集通過開關的電流信號,妨礙了瓦斯電閉鎖功能的發揮。同時,我們還麵臨著一些難題,比如高濃傳感器的防水問題。由於抽放管路內濕度很大,裝在管道中的高濃瓦斯傳感器的傳感頭經常進水,導致傳輸數據的不準。這不僅是困擾成莊礦的難題,還是一個普遍性的亟待解決的問題。可以相信,隨著安全生產技術水平的不斷提高,成莊礦監測監控麵臨的問題將得到解決。
