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(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。

1.2 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(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]。

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(luò)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(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。

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(luò)

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

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?、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。

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。