矿井通风安全监测监控系统的运行分析

郭 楠

（霍州煤电集团丰峪煤业有限责任公司，山西霍州 031412）

0 引言

煤矿生产离不开有效的通风工作，煤矿通风安全在煤矿生产中，占据着非常重要的地位，借助有效的通风一方面可把矿井中的有毒有害气体及时排出井外，另一方面可为矿井提供大量的新鲜空气供作业人员呼吸。但在实际生产中，因矿井生产环境较恶劣，很多矿井通风设备在恶劣的环境下运行极易发生各类故障，而一旦这些通风设备发生故障，必然会严重影响矿井的安全生产。为了能够有效地确保煤矿通风安全，现阶段我国很多矿井都装备了安全监测监控系统，但是此系统在实际的运行过程中存在着一定的不足，因此根据工作经验提出了以下应对措施。

1 煤矿通风安全监测监控系统运行原理

在作业过程中，监测主机不断地和各个分站进行通信，各分站持续地检测、处理并转换所接收的传感器信号，待监测主机向分站发出询问指令后，再将所接收到的各个测点信号传给监测主机。要对井下设备进行控制时，监测主机将控制指令以及各分站的巡检信号共同传递到分站，再经过分站的远动开关来操控目标设备。所接收的信号监测主机都会实时处理并将其存放在系统盘中[1]。

2 煤矿通风安全监测系统存在的问题

（1）由于安监系统品类多样，且不同的品类出自不同的厂家，在参数设置上各个厂家并不一致，致使系统的兼容性严重不足，也给设备的升级和扩容及其日常维护带来了很多方面的障碍。在市场竞争中，不同的生产厂家其通信网络都是独有的，不兼容的问题也就非常多，这也大大导致了资源的浪费，加大了煤矿企业的成本，并且系统维护困难的问题始终得不到有效的解决。

（2）煤矿监测系统部分功能缺失。厂家在开发煤矿安全监控系统的过程中将大部分资源和精力都消耗在提高监测能力及系统性能等方面，对系统在应用过程中可能出现的不可预测的安全问题缺乏考虑，致使系统存在设计漏洞。从系统本身来讲，系统的自我保护就存在设计漏洞，比如避雷设备的质量或安装位置不对，抗雷击性能不强，甚至根本没有抗雷击的设计。当通信线路，特别是高空架设的通信线路遭受雷击后，即使传输线路的接地十分可靠，如果屏蔽设计不可靠，雷电能量就会通过线路侵入安监系统，烧坏监测主机以及与之关联的井下设备，严重时还会出现火花外泄的情况，引发瓦斯爆炸或煤尘爆炸事故[2]。

（3）在煤矿监测系统中，通常容易出现甲烷传感器的质量不高，校验方法也较为落后的情况。作为煤矿安全监测控制系统的核心部分，要确保监测环境以及参数的准确性，传感器的性能必须要有一定的保障。现阶段，我国正在使用的传感器主要有模拟量传感器和开关量传感器两种类型，前者主要是负压和瓦斯以及电流和电压等，后者主要有风门开关状态和机电设备状态以及机电设备开停等。通常来说，在对煤矿的安全生产进行监测时，普通的传感器能够满足实际需要，但是存在很多诸如稳定性与可靠性差以及寿命周期短等缺陷，因此一些传感器也无法满足实际需要。

与发达国家的甲烷传感器比，主要缺陷体现在以下几个方面。

①较差的扛冲击性，在矿井巷道涌出大量的瓦斯以后，元件的状态开始异常活跃，在其活动下，零点开始进行漂移，降低了传感器的准确度，无法真实反映现场瓦斯涌出波动；抗冲击性能差，同时也会导致元件使用寿命与稳定性低下。

②不具有抗毒性能。由于煤矿井下硫化氢气体的含量比较高，由于元件的表面会吸附大量的硫化氢气体，二者发生反应，催化剂则无法和气体甲烷相接触，元件的灵敏则会进一步降低。

③元件和载体催化元件的同步性较差，制作工艺也较差。一般来说，在国内，甲烷均是采用载体催化元件，矿井不仅含有大量的甲烷，还含有大量的爆炸性和可燃性的气体。严重影响着以催化燃烧原理工作的传感器的正常工作。

此外，一氧化碳传感器的防水性能比较差，在井下对其进行维修时，所使用的示波器和万用表等设备，其防爆性也不符合标准。另外在一些矿井中，还利用瓦斯气体对瓦斯传感器进行校准，而校准气体自身也不符合标准[3]。

（4）管理和维护煤矿安全通风监控系统的力度不够。对于该类工程的验收与审核并未严格按照质量检查标准进行验收，传感器的安装数量严重不足。对煤矿安全监测监控系统的维护也不到位，没有按照有关规定调校传感器，经常会出现一些混挂和误挂等情况，在售后服务方面，厂家也不及时，对于出现故障的传感器，维修起来也不及时。

（5）维修维护人员的专业化水平也不高，一般来说，对煤矿安全进行监测和维修的人员，其文化水平与专业能力都不够，在人员配备方面存在非常多的缺陷。

3 加强煤矿通风安全监测监控系统的建议

为促进确保煤矿企业更好地进行安全生产，必须要不断完善安全监测和监控系统。而要真正做好这一方面的工作，需要做好以下几个方面。

（1）要制定出更加完善的对煤矿的通风安全进行监测的标准。不断优化方案对通信协议和物理层协议等内容进行规范，防止出现重复的现象。而为了避免不兼容等一系列问题的出现，要注意技术的改进与提升，可以多使用一些动态的软件。并且这些软件，应当主要选择通用型软件，也就不存在编程和语言等方面的问题。只需要通过软件本身所带有的工具，就能够实现控制、通信和储存以及控制等方面的功能，通用性和实用性都非常强，维护起来也比较方便，能够有效避免各系统的不兼容问题。在进行采区设计和采掘作业时，要明确规定监控矿井安全生产的设备的数量和种类以及信号电缆的铺设，包括对监控系统的布置进行绘图等[4]。

（2）着力提升煤矿监测系统的安全性。将安全栅装在设备区和中心站的附近，以此为主要工具，来吸收线路上存在的雷电能力，以控制好瞬间电压与电流，使其始终处于安全范围内，防止其由于雷电等原因而被破坏。

（3）促使传感器的寿命周期和可靠性不断提升。要实现这一目的，就需要在科研上面加大投入力度，不断延长其使用寿命，并对可靠性进行调校，还要设计出能够对其故障进行诊断的软件。此外，对于瓦斯探头在配备时所需要的标准的小钢瓶应当给予配齐，还要做好调校传感器的工作，并且安装甲烷传感器的数量也必须要在1以上。在掘进工作面进行工作时，要注意对传感器的设置，其高度应在5米以上，并在巷道上方进行布置，确保不对行人和行车的安全产生影响。在进行安装时，要垂直悬挂传感器，相对顶板的距离应当在300 mm以下，并且相对于巷道侧壁的距离也应当在200 mm以上。报警的浓度也应当在1.0%以上，断电浓度则应在1.5%或更高的水平，复电浓度也应当在1.0%以下，而应当将断电的范围控制在掘进巷道范围内所有的非本质安全型电气设备[5]。

（4）对于相关的人员，要不断强化对其专业能力方面的培训，以为其专业素养和综合素质的提升奠定基础。就煤矿监测系统而言，其涉及的知识面非常广泛，包括计算机知识与网络知识，也包括仪器设备、软硬件技术及各种传感器与系统的升级改造等各个专业知识。因此，要确保煤矿监测系统的正常运行，必须要加强对相关人员的培训。矿井通风管理工作者、基层单位科长和工程技术人员是开展这一工作的主要力量，也是非常重要的环节[6]。他们既制定了通风的制度和措施以及方案等，也负责具体的执行。因此，矿井安全工作的开展水平直接受基层管理与技术人员综合素养的影响。现阶段，在通风工程技术人员方面，普遍存在着整体素质较低，人员结构不尽合理等问题。因此，迫切需要强化对基层技术人员进行专业技术的培训工作[7]。

4 结语

总体而言，当前时期所使用的对安全进行监测的系统，还有很多缺陷，在制定和实施改进措施时，还需要结合具体的情况，才能确保系统可以正常运行，进而达到对通风安全进行监测和监控的目标。