1 引 言
成庄矿是晋城煤业集团公司的主力矿井,2004年完成原煤产量650万ｔ。自2001年被正式确定为高瓦斯矿井以来,随着产量的增加和生产区域的延伸,矿井瓦斯涌出量大幅度增大。2004年4月18日,2104掘进面风筒被吹扯,无计划停风的几分钟内,该地点瓦斯浓度达到4.92%,达到瓦斯爆炸的极限含量。因此可以说,瓦斯的危险随时随地威胁着成庄矿的安全。
为贯彻落实“先抽后采,以风定产,监测监控”的瓦斯治理十二字方针,成庄矿围绕森透里昂监测监控系统做了大量的实践与探索。
2 监测监控系统简介
成庄矿现在服役的监测监控系统是加拿大康斯培克生产的500型安全环境监测监控系统。该系统是多参数系统,能够及时、准确、连续地监测采掘工作面及其它被监控地点瓦斯变化状况,瓦斯超限能自动报警并实施断电控制,其断电范围符合《煤矿安全规程》第一百六十八条规定。除此之外,还承担着矿井提升、胶带运输、地面瓦斯抽放泵站等地点的监控任务。系统由地面监测中心站设备,数据通讯设备、监控设备传感器及报警断电设备组成。系统组成结构示意图如图1。
图1 监测监控系统组成结构
地面检测中心包括系统主机、若干显示器,对传感器采集到的数据进行处理、显示,对监控设备发出控制指令,以实现控制功能。数据通讯设备是沟通地面中心站与监控设备及传感器的桥梁,实现数据的远距离传输。主要有干线电缆、本安接线盒、干线扩展器、干线隔离器组成。传感器采集各类物理量,并将其变成电信号,向中心站发送。监控设备接收地面中心站的控制指令,完成控制功能,也可采集现场的开关量、模拟量向地面中心站发送。传感器及报警断电设备种类较多,安装分布较广。
3 监测监控系统使用实践与探索
3.1 甲烷传感器的安设
甲烷传感器,俗称瓦斯探头,其安装位置的正确选择,对准确反映采掘工作面瓦斯变化状态,及时消除瓦斯积聚和瓦斯超限十分重要。《煤矿安全规程》规定:高瓦斯矿井的采煤工作面,必须在工作面及其回风巷设置甲烷传感器,在工作面上隅角设置便携式甲烷检测报警仪。
目前,成庄矿采用综采放顶煤工艺组织生产,其特点是采空区瓦斯涌出量大,往往占到工作面瓦斯涌出量的65%以上,易造成工作面上隅角瓦斯积聚超限。为解决这个问题,采用在工作面局部安装小局部通风机,接短风筒的方法,送风吹散上隅角瓦斯,并在上隅角和小局部通风机入口处安设甲烷传感器。此外,还在尾巷、采空区抽瓦斯风机出口,抽风机附壁风筒出口各安设1台甲烷传感器,使瓦斯监测的布点数量突破规定的3个,增加至5～7个,一般情况下为5个,其安设位置示意见图2。
图2 综放工作面瓦斯传感器布置示意
ＷＳ是指瓦斯探头,ＷＳ1监测工作面瓦斯浓度,设置在回风巷中距工作面小于10ｍ;ＷＳ2监测回风巷瓦斯浓度,设置在回风巷距回风口10～15ｍ;ＷＳ3监测尾巷瓦斯浓度;ＷＳ4监测上隅角瓦斯浓度,安装在工作面第一、二排切顶范围内;ＷＳ5监测上隅角小局部通风机入口的瓦斯浓度,距局部通风机入口小于1ｍ。
3.2 瓦斯探头浓度设置
瓦斯探头浓度的设置值有3个,分别是报警浓度、断电浓度和复电浓度。瓦斯治理上,成庄矿以超前防范的意识为先导,实现关口前移。严格规定瓦斯探头的设置值,使其全部低于安全规程规定数值。
3.3 数据通讯线路的优化
以往的应用实践遇到了一个很大的问题,即干线扩展器与多台用电设备串接,无专门的供电电源。供电线路上如果有一台设备检修,或者故障,将造成此干线扩展器及其以下监控设备和传感器全部不通讯。成庄矿提高监测系统供电可靠性的作法是:将井下盘区变电所内监测干线扩展器的电源全部改为由专用的127Ｖ照明综保供电,采掘头面的干线扩展器采用风机专用线供电,即电源取自工作面的副风机电源,图3为2307工作面监测监控系统结构框图。ＷＢ为瓦斯电闭锁,作用是在瓦斯超限时切断控制设备电源,ＫＴ为开停传感器,ＷＳ
