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煤矿在线瓦斯抽采管网监控系统技术研究及应用

发表时间：2021/7/2 来源：《中国科技信息》2021年8月作者：吕世川

[导读] 煤矿在线瓦斯抽采管网监控系统可用于解决煤矿中瓦斯赋存问题，利用该系统能对瓦斯抽采指标进行有效判定，保障矿井中赋存瓦斯的安全输送，提高煤矿开采效率。

中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆市吕世川 400039

摘要：煤矿在线瓦斯抽采管网监控系统可用于解决煤矿中瓦斯赋存问题，利用该系统能对瓦斯抽采指标进行有效判定，保障矿井中赋存瓦斯的安全输送，提高煤矿开采效率。所以，为保证煤矿开采的高效、安全，应建立一套完善的煤矿在线瓦斯抽采管网监控系统，利用该系统对煤矿内部赋存瓦斯的详细数值进行严格把控，保障煤矿安全生产。
关键词：煤矿；瓦斯抽采；管网监控系统；技术研究
        1.瓦斯抽采管网监控系统的优点
        ①有利于获得精准的抽采数据。瓦斯抽采管网监控系统的运用可以实时地对各管道的瓦斯量、温湿度等客观因素进行监控，同时对各抽采区的瓦斯抽采量可以及时地进行反馈、知晓，方便得到各开采区精准的瓦斯开采量；②及时对事故问题进行反馈，提高了开采工作的安全性。瓦斯抽采活动具有一定的危险程度，要时刻对和数据进行检测记录，当出现数据记录错误时瓦斯抽采管网监控系统可以及时地进行检测修改，当出现抽采管道内部问题而影响开采进度情况时瓦斯抽采管网监控系统也可以及时地给出相应的解决措施；③保障开采人员的人身安全。瓦斯抽采管网监控系统对各个抽采点数据进行记录，并针对相应的客观因素影响进行分析，当发现抽采管网中出现渗漏问题时，瓦斯抽采管网监控系统发出警报并对渗漏现象进行及时的修补，极大程度上保证了工作人员的人身安全。
        2.瓦斯抽采管网监控系统监测技术
        瓦斯抽采管网监控系统最重要的两个参数：管道流量和甲烷浓度，这两个参数的准确性能够评判瓦斯抽采的达标效果。目前煤矿井下瓦斯抽采管网流量监测的流量计主要有：V锥流量计、热式质量流量计、涡街流量计和循环自激管道瓦斯流量计等。①V锥流量计采用满管式安装方式不利于周期性校验，且阻力较大。煤矿井下使用的流量计需要长期在高负压、高湿、高尘的环境中运行，锥体易变形、移位，测量精度会大大降低。同时，锥体下部容易煤泥堵塞，增加了抽放阻力；②热式质量流量计虽然采用插入式安装方式，安装方便且阻力小，但只适用于组分确定的干净气体的测量，在瓦斯气体成分变化很大的环境中，测量精度会受到严重影响，因此完全不适合测量高湿、高尘的瓦斯气体；③插入式涡街流量计安装简单，阻力较小，但测量下限高，流速低于6m/s测量不到，且易受水汽、粉尘、环境振动的影响；④循环自激式流量计采用插入式安装方式，只需在管道上开一直径为78MM的小孔即可，安装、拆卸和搬运方便，具有温度和压力补偿，不受环境影响，可在复杂环境中工作，具有长期运行稳定可靠，无阻力，测量流速下限低的综合优势。
        3.瓦斯抽采管网监控系统设计
        3.1监控系统结构
        瓦斯抽采管网监控系统结构包含三个系统，分别是地面监控服务器系统、传输网络系统和井下瓦斯抽采监控网络系统，三者具有针对性，共同合作创建和谐的瓦斯抽采管网监控系统。三者的工作原理有一定的差异性，地面监控服务器系统主要是通过地面相关的监控业务对各个部门的抽采情况进行监控服务；运输网络系统是通过传输网络系统对开采数据进行网络传输和记录；井下瓦斯抽采监控网络系统是通过一系列的检测设备对井下瓦斯抽采作业的客观影响因素进行监管。
        3.2监控系统功能
        ①设备部署与系统配置：设备部署主要完成监控系统中的测点、测点关联的监测传感器设备、测点关联的现场分站的位置部署，测点之间的位置关联和业务关联。系统支持在线定义或修改系统中各种传感器及分站的部署位置、控制通道、上下限报警值、断电值和复电值等，并且允许授权用户自行定义或删除分站和传感器。系统具备授权操作权限的功能，防止非相关人员操作。
        ②实时监控：主要包括文本明细监控、曲线监控、测点曲线监控，具备基于系统图、拓扑图、电子图纸的实时监控能力，并图形化、直观化地实现煤矿下属的监控分站、测点和传感器的展示。从而为矿领导提供直观而全面的井下管道瓦斯抽采信息的展示。
        ③曲线分析：提供在线的实时曲线展示和历史数据曲线展示。实时曲线展示，在线地显示煤矿中监测点的瓦斯流量、浓度、温度、负压等监测值，通过实时在线的单个测点测值的展示，可直观了解该监测点各个参数的变化趋势，便于梳理测点异常和测点设备异常发现。
        4.煤矿在线瓦斯抽采管网监控系统的应用
        4.1管网监控系统拓扑图
        以玉田煤矿在线瓦斯抽采管网监控系统为例，通过信息化技术、井下瓦斯抽采实际记录数据和井下网络传输系统对井下数据进行实时反馈，便于煤矿企业领导干部可以在不下井的情况下，在调度监控室就对井下瓦斯抽采内容进行详细了解。为了方便领导干部可以直观地了解抽采工作的内容和过程，一般瓦斯抽采管网监控系统的拓扑图都是简单直观的，如下图1所示。

        4.2工作面测点与分站部署
        结合目前玉田煤矿瓦斯抽采的具体情况，需要进行瓦斯抽采管网监控的位置有西一340煤层瓦斯抽放巷、西一320煤层瓦斯抽放巷、西一290煤层瓦斯抽放巷、地面泵站负压侧等区域，监测点与分站具体安装位置见表1。由表1可知，井下监控网络共布置4台分站和8个测点，分别对西一340煤层瓦斯抽放巷西一320煤层瓦斯抽放巷、西一290煤层瓦斯抽放巷、地面泵站负压侧管道进行瓦斯浓度、流量、压力、温度和一氧化碳的监测和计量，从而评价其监测区域瓦斯抽采效果。
表1测点与分站部署一览表

         4.3监测系统监测效果分析
        为确保检测数据的精准性在瓦斯抽采监控系统中所得检测数据进行再次比较检测，利用瓦斯光学鉴定仪或皮托管检测方法可以明显地反映检测数据的精准程度。两种检测仪器检测的数据没有过大的出入，说明三个检测站点的记录数据具有科学性和精确度。
        结语：
        通过建立井下瓦斯抽采管网监控系统，可实时在线监测井下各主管道、干管道、支管道、独立区域管道监测点瓦斯的浓度、流量、温度、压力以及一氧化碳等综合参数。还提供各个瓦斯抽采区域的瓦斯抽采效果评价分析功能，从而为优化瓦斯抽采方案，满足瓦斯抽采达标分析评价要求，提供坚实的、可信的数据支撑，进而为指导煤矿安全生产发挥重要作用。
参考文献：
[1]李波.矿井瓦斯抽采监控系统在管网优化中的应用［J］.煤矿安全，2015（08）：146-148.
[2]刁勇，张轶.煤矿瓦斯抽采监控智能评价管理系统的设计和构建[J].中州煤炭，2016(06):14-17.