呂 偉

（山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司五陽煤礦山西長治046200）

1 五陽煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)概況

1.1 瓦斯抽采系統(tǒng)簡介

五陽煤礦井下采掘工作面分布較為分散，為保證各個工作面瓦斯治理效果，根據(jù)井下采區(qū)分布情況，在南豐工區(qū)工業(yè)廣場建有地面瓦斯抽采泵站一座，安裝6臺水環(huán)式真空泵，分高低負壓分源抽采。高、低負壓系統(tǒng)各安裝3臺瓦斯泵，兩運一備，單臺真空泵額定抽氣量730 m3/min，電機功率900 kW，主要服務于采掘工作面相對集中的76、78采區(qū)。井下建有兩座臨時瓦斯泵站，分別建在76-2#區(qū)段和75-5#區(qū)段，主要服務于76-2#區(qū)段和75-5#區(qū)段工作面瓦斯抽采。

1.2 瓦斯抽采系統(tǒng)監(jiān)測難點

（1）五陽煤礦井下目前共安裝瓦斯抽采主、干、支管路約15 000余米，抽采系統(tǒng)復雜，各主、干、支管較分散，抽采參數(shù)觀測采集及抽采系統(tǒng)巡查維護工作量大。

（2）抽采參數(shù)觀測采集完全依靠人工現(xiàn)場實測，以7天為一個測量周期，沒有比對目標，并且無法及時掌握抽采系統(tǒng)變化情況[1]。

（3）在抽采系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，只能依靠人工沿抽采系統(tǒng)線路進行巡查，故障排查及處置耗時耗力。

針對上述難題，五陽煤礦引進了KJ751 煤礦瓦斯抽采管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，在對礦井瓦斯抽采系統(tǒng)運行狀態(tài)實時監(jiān)測的同時，實現(xiàn)及時的瓦斯抽采系統(tǒng)故障排查處置[2,3]。

2 KJ751瓦斯抽采管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)簡介

KJ751瓦斯抽采管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控機房和井下多套監(jiān)測設(shè)備系統(tǒng)組成[4]，通過傳輸網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)的實時采集、高效傳輸及動態(tài)存儲。

2.1 地面監(jiān)控機房

五陽煤礦瓦斯抽采管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在地面機房安裝數(shù)據(jù)庫服務器2臺，能夠?qū)崿F(xiàn)雙機熱備，對井下傳輸上來的數(shù)據(jù)進行采集存儲。在值班室安裝監(jiān)控電腦1臺，登錄監(jiān)控系統(tǒng)客戶端后，能夠隨時查看監(jiān)控信息、調(diào)取監(jiān)控數(shù)據(jù)，實時觀測瓦斯抽采系統(tǒng)各地點相關(guān)參數(shù)，判斷瓦斯抽采系統(tǒng)運行是否正常。

2.2 井下監(jiān)測設(shè)備系統(tǒng)

目前井上下瓦斯抽采泵站及各主支管共安裝CGWZ-100(C)型管道激光瓦斯氣體綜合參數(shù)測定儀18套。為便于管理，避免井下巷道內(nèi)淋水、粉塵等影響，保證抽采監(jiān)控系統(tǒng)的正常供電及數(shù)據(jù)傳輸，分站及信號轉(zhuǎn)換器等相對固定的設(shè)備全部安裝在變電所或者瓦斯泵站等較為固定的硐室內(nèi)，然后通過通訊電纜與測定儀連接，進行供電及數(shù)據(jù)傳輸。

2.3 傳輸網(wǎng)絡

五陽煤礦瓦斯抽采管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)采用通訊電纜進行供電及數(shù)據(jù)傳輸，首先由信號綜保向礦用本安型分站供電，分站再向信號轉(zhuǎn)換器及CGWZ-100(C)型管道激光瓦斯氣體綜合參數(shù)測定儀供電，測定儀將采集到的管路監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋到分站后由分站通過信號轉(zhuǎn)換器利用網(wǎng)絡傳輸?shù)江h(huán)網(wǎng)交換機，最后傳輸?shù)絻?nèi)部局域網(wǎng)。

圖1 KJ751瓦斯抽采管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)布置示意圖

2.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析及使用條件

當瓦斯抽采管網(wǎng)發(fā)生不同故障（如管道斷裂、堵塞、積水等）時，瓦斯抽采管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)會以不同的形式表現(xiàn)出來（瓦斯?jié)舛取毫?、流量等），因此，本?jié)通過對瓦斯抽采系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)進行監(jiān)測采集和綜合分析，總結(jié)出一般情況下瓦斯抽采系統(tǒng)發(fā)生故障時瓦斯抽采管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)可能表現(xiàn)出來的幾種變化情況，以此為瓦斯抽采管網(wǎng)系統(tǒng)的有效使用提供參考：

（1）在瓦斯抽采系統(tǒng)主管出現(xiàn)斷裂、瓦斯抽采主管路開放式抽采時，相對應瓦斯抽采泵站系統(tǒng)抽采負壓會大幅度下降，瓦斯抽采流量大幅度上升，瓦斯抽采濃度與管路斷裂口所處巷道內(nèi)風流中瓦斯抽采濃度基本一致，系統(tǒng)所帶抽采支管路負壓及流量會大幅度下降；

（2）由于施工人員誤操作將工作面順槽瓦斯抽采管路閥門開啟度關(guān)小時，工作面瓦斯抽采管路內(nèi)負壓及流量降低，相對應的瓦斯抽采泵站系統(tǒng)負壓升高；

（3）在工作面順槽不改變負壓狀態(tài)的情況下從抽采管路末端回撤瓦斯抽采管路時，工作面瓦斯抽采管路內(nèi)抽采負壓降低，瓦斯抽采流量增大，瓦斯抽采濃度降低，相對應的瓦斯抽采泵站系統(tǒng)抽采負壓降低，瓦斯抽采流量增大，瓦斯抽采濃度降低；

（4）在工作面順槽管路由于部分低洼地點積水影響導致個別點管路無法做到全斷面抽采時，受負壓影響，管路內(nèi)氣體流速處于忽高忽低的波動狀態(tài)，此時通過在線監(jiān)測儀器反映出來的現(xiàn)象是工作面瓦斯抽采管路內(nèi)負壓、流量忽高忽低，瓦斯抽采濃度基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，相對應的瓦斯抽采泵站系統(tǒng)管路狀態(tài)基本與工作面狀態(tài)一致；

（5）在工作面順槽中部發(fā)生管路堵塞現(xiàn)象時，工作面瓦斯抽采管路內(nèi)抽采負壓升高，瓦斯抽采流量減小，相對應的瓦斯抽采泵站系統(tǒng)抽采負壓升高，瓦斯抽采流量減小。

3 KJ751瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)實用效果

五陽煤礦在安裝KJ751 監(jiān)控系統(tǒng)后，地面值班人員通過對瓦斯抽采管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行綜合分析，與井下抽采系統(tǒng)巡查人員進行實時聯(lián)動，成功排查并及時處置3次由于放水不到位引起的工作面瓦斯抽采系統(tǒng)不穩(wěn)定故障。KJ751監(jiān)控系統(tǒng)的投入使用能夠及時判斷回采工作面順槽管路回撤情況，保證瓦斯抽采系統(tǒng)正常運行。

安裝在線監(jiān)測儀器后，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠及時與人工實測參數(shù)進行比對，兩者數(shù)據(jù)誤差基本都能夠穩(wěn)定保持在5%以內(nèi)。通過數(shù)據(jù)對比，在監(jiān)測儀器或者人工觀測采集數(shù)據(jù)誤差較大時，能夠及時發(fā)現(xiàn)并進行校驗，確保抽采參數(shù)采集的真實性及連續(xù)性，對礦井瓦斯抽采系統(tǒng)穩(wěn)定運行及數(shù)據(jù)分析意義重大。

表1 在線監(jiān)測與人工實測比對統(tǒng)計表

4 結(jié)語

本文調(diào)研總結(jié)了五陽煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)存在的監(jiān)測監(jiān)控問題，利用KJ751 瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了瓦斯抽采管網(wǎng)主、干、支管路、瓦斯抽采泵站等測點瓦斯?jié)舛?、流量、壓力等多項參?shù)的實時監(jiān)測，并實現(xiàn)了瓦斯抽采系統(tǒng)故障快速排查及處置。