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)
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(wù)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(wù)于76-2#區(qū)段和75-5#區(qū)段工作面瓦斯抽采。
(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(fù)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]。
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(luò)進行數(shù)據(jù)的實時采集、高效傳輸及動態(tài)存儲。
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(wù)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。
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。
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(luò)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
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?、壓力、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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)的瓦斯抽采泵站系統(tǒng)抽采負壓升高,瓦斯抽采流量減小。
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
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。