煤矿井下瓦斯监测系统研究

高伟

辽宁铁法能源有限责任公司大平煤矿保安区 辽宁铁岭 112700

1 瓦斯监测监控系统分析

瓦斯监测监控系统是保障矿井通风的重要设施，其架构常用B/S网络架构，硬件组成包括传感器、电缆、宽带系统、监控主机及各类服务器等。煤矿企业在应用瓦斯监测监控系统时，需根据矿井的地理特点及整体布局，合理配置瓦斯监测监控系统，方可发挥其功能作用。

瓦斯监测监控系统的硬件设施配置是指设备配置、服务器配置、电缆铺设等工作。在主机设备与服务器配置中，煤矿企业需引进双机容错系统，连接多个服务器与主机，避免数据通信出现失误，影响矿井安全生产管控效果。同时，在安装监控主机时，煤矿企业需配置杀毒软件与备份系统，防止数据遗失。在电缆敷设中，井下通讯线与传感器电缆需分离，前者需设置屏蔽层，保障线缆接地效果，并采用悬挂方式敷设，后者需配置电缆单台，并远离地面。其中，电缆单台为0.15cm2，与地面距离需小于1500m；电缆单台为0.1cm2，与地面距离需小于1000m[1]。

瓦斯监测监控系统的软件是指支持系统运行的各项程序，在配置过程中，技术人员需根据监控主机的系统，调节各程序的通信协议，并设置程序权限与防火墙，保障矿井数据的安全。同时，为避免数据传输中出现异常，煤矿企业可在企业和矿井间设置双通道联网，避免通信网络在人为因素或自然灾害的影响下，出现中断通信现象。

在瓦斯监测监控系统配置完成后，煤矿企业需做好系统机房的管理工作，定期清洁机房，并合理布线，将机房控制台设置于合理位置，确保其与墙面距离超过0.12m、与其他设备的距离超过1.5m，防止设备信号互相干扰，为瓦斯监测监控系统长期可靠运行营造良好环境，发挥其保障煤矿安全生产的作用。

2 煤矿井下瓦斯监测系统研究

2.1 远程监控系统设计分析

井下瓦斯监控系统的构建基于传输网络和传输设备，其中，传输网络主要指拓扑网络，传输设备主要指服务器和网络交换机。

井下瓦斯远程监控系统将计算机作为构建传输网络的依托，由各个网络节点与通讯链条相互构成，其各结点的连接采用拓扑结构，最为常见的拓扑结构主要包括星型结构、环形结构和总线结构。

系统网络交换机选用以太网交换机，整个网络运行的宽带借由交换机送至各工作区域。交换技术选用端口交换、信元交换和桢元交换3种形式，以满足井下不同作业环境的使用需求，确保信息传输的有效性，保障传输质量。

服务器主要指用于向各个工作区域工作者提供网络服务的计算机装置。由于矿井瓦斯监控系统的服务器必须长时间持续运行且需要对监控数据进行实时的有效存储，所以，必须选用稳定性强且运行质量高的服务器。

2.2 远程带安全监测系统结构及工作原理

2.2.1系统结构组成

远程带安全监测系统主要包括地面远程操控系统以及安全监测装置两大部分，其中地面远程操控系统主要包括地面主机系统、监控分站、井下基站、工业环网等；安全监测装置主要由进气管、筒体、气体检测装置、电子显示区、控制键、拉杆、报警装置、出气口等部分组成。

进气管主要由三节长度为1.0m，直径为10mm的钢管组成，在进气管与筒体连接处安装过滤网，主要对进入筒体内空气进行粉尘过滤，防止大颗粒的灰尘进入到装置的内部。

检测装置安装在筒体外部，并在检测装置外表面安装控制键，显示区安装在控制键下方，可直观显示气体浓度，在控制键侧面安装报警装置，当检测气体浓度超过设定值时即可发出警报[2]。

拉杆与筒体活动连接，在拉杆另一端安装第一固定圆盘，圆盘上均匀分布至18个风流控制扇，该控制扇在进气管一段风流进入时可处于张开状态，从而保证外部气流进入筒体内，当气流内部产生气压时，可将控制扇关闭，从而防止内部气流向外部流出。

第二固定盘外侧安装防漏胶圈，内侧安装固定杆以及防漏胶圈，第二固定盘起到固定防漏胶圈的作用，在第二固定盘带动防漏胶圈移动的时候，防漏胶圈会紧贴在气室的内壁上，防止空气外漏。

2.2.2系统工作原理

在使用时，先通过控制键启动检测装置，并将进气管深入到采掘工作面围岩缝隙内，然后拉动拉杆，拉杆带动第二固定盘向连通口方向进行移动。

拉杆移动后第二固定盘将气室分为两个部分，在气压的作用下防漏胶圈会紧紧地贴在气室内壁上，防漏胶圈起到很好的封闭作用，阻挡气室内空气的流通。

在第二固定盘移动过程中气室内部的气压会增大，会通过进气管将外界的空气吸入到气室的内部，在空气进入到气室前，过滤网会对空气进行过滤，对大颗粒的灰尘进行过滤。

气流进入第一固定圆盘时，在气压作用下使圆盘上控制扇打开，气流进入气室内，直到无法在继续拉动拉杆为止。

气室内气流在气压作用下进入到连通口内，空气再通过连通口进入检测装置内进行检测，然后检测装置会将空气内瓦斯的具体数值通过显示区直观显示，而检测后的气流会通过出气口排出，当气流中瓦斯浓度高于设定值时，警报装置会发出警报提醒监测人员。

检测装置监测完气体后，通过装置内无线发射器将监测数据包括瓦斯检测浓度、地点、温度、检测时间等参数，利用工业环网发送至矿井内基站，然后再传送至井口监测分站内，监测分站通过信号线直接将数据传送至地面远程监控室主机系统内，并利用显示器直观显示。

3 结语

综上所述，瓦斯监测监控系统可全面监测综采面的生产参数与环境参数，保障煤矿安全生产。通过本文的分析可知，煤矿企业需做好瓦斯监测监控系统的服务器与传感器配置，并合理设计网络架构，保障系统的可靠稳定运行，然后将其用于煤矿安全生产数据采集、分析与预警中，及时发现煤矿安全隐患，提高生产安全、效益与质量[3]。