煤矿瓦斯检测与控制技术简析
2011-08-15段亚东
陈 伟,段亚东
(1.皖北煤电集团刘桥一矿产品销售部,安徽淮北 235000;2.安徽恒源煤电有限公司煤矿安监处,安徽淮北 235000)
煤矿瓦斯检测与控制技术简析
陈 伟1,段亚东2
(1.皖北煤电集团刘桥一矿产品销售部,安徽淮北 235000;2.安徽恒源煤电有限公司煤矿安监处,安徽淮北 235000)
近年来,瓦斯爆炸、煤矿瓦斯突出等灾害,造成了巨大的生命财产损失,威胁着煤矿的安全生产和井下矿工的生命安全,也对煤矿行业的产业结构调整、管理运行机制改革造成了阻碍,严重影响了我国煤炭供应日趋紧张形势的缓解。
1 煤矿瓦斯检测与控制的必要性
据统计,在100个国有重点煤炭生产企业的609处矿井中,高瓦斯矿井占26.8%,瓦斯突出矿井占17.6%,低瓦斯矿井占55.6%。国有地方和乡镇煤矿中,高瓦斯矿井和瓦斯突出矿井占15%左右。可以说,瓦斯灾害已成为制约我国煤矿安全生产和煤炭工业发展的重要因素。
全国死亡30人以上的特大事故大多发生于瓦斯爆炸和瓦斯突出。2000年9月27日,贵州水城矿务局木冲沟煤矿发生瓦斯爆炸,死亡162人;11月25日,内蒙古大雁矿务局二煤矿发生瓦斯爆炸,死亡51人;12月12日,山西河津市天龙煤矿发生瓦斯爆炸,死亡48人;4月15日,山西古县永乐煤矿发生瓦斯爆炸,死亡46人;9月5日,山西大同煤矿集团永定庄煤矿发生瓦斯爆炸,死亡31人;11月5日,吉林辽源矿务局西安煤矿发生瓦斯爆炸,死亡31人。2001年4月6日,陕西铜川矿务局陈家山煤矿发生特大瓦斯爆炸事故,造成38人死亡……
一系列触目惊心的数据表明,我国煤矿发生的重特大事故中,与瓦斯有关的事故占70%以上。这从一个侧面告诉人们,只要控制住瓦斯,就可有效减少煤矿事故。
2 煤矿瓦斯检测与控制技术分析
我国煤矿绝大多数采用非中央风井设计,这类风井大多处在地点较偏僻、距离办公楼很远的旷野中,因此对于风井监控带来了不小的麻烦,主要问题在于如何将风井的检测参数及时、准确、有效地送入监控中心进行分析、记录和处理。
自2000年以来,随着国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高和企业自身发展的需要,我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井陆续在装备矿井监测监控系统。系统的装备大大提高了矿井安全生产水平和安全生产管理效率,同时也为该技术的正确选择、使用、维护和企业安全生产信息化管理提出了更高的要求。
2.1 有线传感器监测系统
现在国内煤矿风井监测中主要是采用单片机构成下位机,对各传感器监测到的数据进行处理,并和上位机之间通过有线传输方式完成通信。
这种有线传输方式传输稳定,由于主要线路位于井下,受外界信号影响较小,在现有煤矿风井监测中得到了广泛应用。这些系统大多采用RS-232、RS-485的通信方式,对煤矿风井的监测和数据处理是在地面完成,把传输线通过风井连接到井下的监控网络中。然后再从井下巷道传送到主控室,造成传输距离长,使用和维护极其不便。同时在发生异常情况时,由于只能先把数据传送到主控室,然后才能通知相关负责人,时间上存在滞后,不利于对事故的及时分析和处理。
2.2 无线传感器监测系统
基于短信方式的煤矿风井监测报警系统充分利用了GSM短消息远程传递及时有效的特点,克服了传统的有线数据传输线路铺设和维护不便、数据传输易于出错等缺点,能够轻松实现多点对单点的数据集中和单点对多点的异常情况报警。
2.2.1 监测系统主要组成
(1)数据采集、处理及传输
通过瓦斯传感器、负压传感器等多种传感器对煤矿风井的瓦斯浓度、负压大小及电机的开停状态进行检测,然后将检测到的数据送入87C552单片机进行分析和处理。
(2)超限报警
当采集到的数据(瓦斯浓度、负压大小)达到或超过设定的报警值时,下位机通过短消息按照报警策略的设置,分级分时向煤矿有关安全责任人发送报警信息,再向监控中心发送数据。从而实现及时有效、多种途径的安全报警。
(3)数据分析统计
监控中心定期将数据汇总、统计并输出各种报表。
2.2.2 系统具体设计工作
(1)完成以87C552单片机为主的地面分站设计;
(2)处理好单片机、PC机与TC35通信芯片的通信问题;
(3)完成测量数据传送与处理、短消息传送与接收、单片机管理电路、上位机数据处理的软件设计;
(4)设定恰当的短消息发送条件以合理地节约系统运行费用;
(5)考虑到环境的特殊性,提高器件的抗干扰性能。
煤矿应结合实际需要,在充分调研的基础上,做好系统的总体规划,确定系统需要实现的具体功能;根据性价比、对环境的适应性、对系统整体设计效果及难易度的影响等因素选取合适的元件;充分考虑煤矿风井周围环境对系统的影响,在系统设计上做好抗干扰设计;做好系统的具体设计工作。
2.2.3 系统存在的问题
(1)无线传感器信号可能被一些障碍物或其他电子信号干扰而受到影响;
(2)无线传感器网络,需要大量的微型传感器使成本较高;
(3)无线传感器监测的系统能量如何供应。
但随着GSM网络的日益发展和完善以及通信终端手机功能的发展,短消息的使用成本将会更进一步降低,数据传输的实时性会越来越高,在远程监测中的应用必将越来越广泛,也必将成为瓦斯监测系统的重要组成部分。
责任编辑:訾兴建
TD712
A
1671-8275(2011)01-0140-01