监控系统作用发挥与瓦斯超限的过程控制

李 峰 孙世均

（1.重庆中梁山煤电气有限公司 重庆市九龙坡 400052 2.重庆中梁山煤电气有限公司矿业分公司 重庆 400052）

监控系统作用发挥与瓦斯超限的过程控制

李 峰1孙世均2

（1.重庆中梁山煤电气有限公司 重庆市九龙坡 400052 2.重庆中梁山煤电气有限公司矿业分公司 重庆 400052）

矿井监控系统的发展和在煤矿安全生产中的运用越来越广泛和成熟，但先进的技术引进和企业落后管理的脱节，很大程度地限制了监控系统的作用发挥。瓦斯防治是煤矿安全管理的重点，瓦斯超限问题更是防治瓦斯的敏感课题。本文论述就如何最大限度地运用监控系统的作用发挥来达到对瓦斯超限的过程控制，旨在实现矿井瓦斯不超限。

监控系统；瓦斯超限；过程控制

1 矿井监控系统的发展变化和现状

20世纪80年代，矿井监控系统开始在我国煤矿生产中使用推广，最初的系统主要运用于井下单纯的瓦斯遥测，瓦斯超限实时报警断电，甚至还不具备监测数据存储功能。但随着电子技术、计算机软硬件技术的迅猛发展和煤矿企业发展的需要，矿井监控系统不断完善，功能日趋强大。由过去单一的瓦斯监测到今天的CH4、CO、O2、H2S、CO2、温度、负压、风速、烟雾等多参数监测；风门开关、设备开停、馈电、风电瓦斯闭锁；人员定位、监控、放炮联锁；防突预警系统、抽放监控系统、机电运输设备监控、供排水系统监控、生产过程视频监控系统等等也应运而生。同时信息网络技术的成熟，使监控系统实现了数据联网、手机报警功能。监控系统已逐渐向集散化、开放化、智能化、综合化方向发展，其系统定义的内涵也变得广泛，所以当前的监控系统应称之为矿井安全综合监控系统。既然如今的矿井安全监控系统发展的如此成熟，那么矿井安全工作是不是该高枕无忧了呢！非也，因为事实证明我国大多数矿井的监控系统投入并不完善，运行并不正常，作用发挥并不到位。有的矿井更把它当作一种摆设和生产许可。是什么原因造成这种现状呢？笔者认为主要是管理和认识上的问题。监控系统作为矿井安全的技防工程，往往熟悉了解它的技术人员不太善于管理，没能好好把它和人防工程相结合；精于管理的煤矿干部对它又一知半解，不知如何发挥其作用；而既懂技术又懂管理的人员已身居要职，无暇顾及监控系统究竟该发挥怎样的作用。于是监控系统成了报警断电系统，充其量还有一个作用就是事故发生后作为事故追查分析调取数据的工具而已。

2 煤矿瓦斯管理的严管重罚政策

2011年5月国办发[2011]26号文《关于进一步加强煤矿瓦斯防治工作的若干意见》精神，明确地从进一步落实防治责任、提高准入门槛、强化基础管理、加大政策支持、加强安全监管监察五个方面对进一步加强煤矿瓦斯防治工作提出了20点意见。这些意见的出台无不让煤矿管理人人自危，深感安全压力。特别是十九条要求：“因瓦斯防治措施不到位，1个月内发生两次瓦斯超限的矿井必须停产整顿。凡1个月内发生3次以上瓦斯超限未追查处理，或因瓦斯超限被责令停产整顿期间仍组织生产的矿井，煤炭行业管理部门、煤矿安全监管部门应提请地方政府予以关闭。”还有第二十条要求：“发生造成人员死亡瓦斯事故的矿井必须停产整顿，停产整顿时限由地方政府确定。凡发生较大及以上瓦斯事故，且地质条件复杂、安全生产系统存在重大隐患、不能有效防范瓦斯事故的矿井，地方政府应当依法予以关闭。”对此，不少煤矿老总，又特别是高、突矿井的老总发出了“怎么控制的住呀，还要不要我们生存！”的感叹。相应第十一条又规定：“高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的监测监控系统，必须与煤炭行业管理部门或煤矿安全监管部门联网。”只要矿井监控系统发出瓦斯报警信号，监管部门便都知道了。难道监控系统就是为了传递瓦斯超限信号吗！与此仅仅这样，还不如不要。所以矿井既然安装使用了监控系统，就不要忘了监控系统的根本目的是防治瓦斯的重要武器，只要运用得当，充分发挥监控系统作用，实现高、突矿井瓦斯零超限也不是梦想。

3 发挥监控系统作用，实现瓦斯超限过程控制

3.1 瓦斯超限的发生

结合笔者在高、突瓦斯矿井工作多年的经验，总结出以下种种矿井瓦斯超限的情况：①井下无计划停电或机电故障、人为原因引起局扇停运造成掘进工作面的瓦斯超限；②掘进工作面遇裂隙、溶洞或过防突区域瓦斯涌出异常导致掘进碛头瓦斯超限；③掘进工作面炮后瓦斯超限；④打钻作业地点通风不良或遇打钻喷孔造成瓦斯超限；⑤采煤工作面空区来压泄压瓦斯造成工作面瓦斯超限；⑥采煤作业高峰期工作面涌出大量瓦斯引起工作面瓦斯超限；⑦采煤工作面过地质构造带或抽采不充分区域瓦斯涌出异常造成工作面瓦斯超限；⑧采煤工作面遇堵塞风流不畅引起工作面瓦斯超限；⑨采煤工作面上下隅角、帽子角等地点通风不良造成工作面局部地点瓦斯超限；⑩煤巷斜坡、眼子掘进通风不良也易造成瓦斯超限；（11）采掘工作面配风不足造成不能及时稀释涌出瓦斯引起采掘工作面瓦斯超限；（12）通风系统受到破坏造成局部通风机拉循环、采煤工作面风流短路引起采掘工作面瓦斯超限；（13）季节变换、倒风季节，地面井下温差变化大，瓦斯赋存极不稳定，瓦斯涌出异常，如不相应进行通风系统调整加以控制，也容易造成井下瓦斯超限；（14）井下盲巷、死角地点管理不善，造成瓦斯超限；（15）其他类型的瓦斯超限。

3.2 瓦斯超限的过程控制

针对以上的种种瓦斯超限情况，我们不难看出除了打钻瓦斯喷孔、动力现象瓦斯异常涌出等一两种情形来的比较突然之外，大部分瓦斯超限的情况还是从：瓦斯涌出→瓦斯积聚→瓦斯超限，有一个发生发展的过程。这个过程虽然有长有短，但它终究有一个时间变化的阶段，只要把握住了这个阶段过程，都是有办法去改变它的变化和发展结果的。我们的目的就是要及时发现瓦斯将要超限的苗头，迅速控制住瓦斯超限的发生，扭转瓦斯超限的结果：从瓦斯涌出→瓦斯积聚→发现瓦斯超限的趋势→找出瓦斯积聚的原因→采取可控的手段→处理和降低瓦斯积聚浓度→恢复正常。

3.3 如何利用监控系统实现瓦斯超限的过程控制

3.3.1 首先对于瓦斯超限过程控制的关键就是要及时发现瓦斯将要超限的苗头

通过瓦检员、作业人员、安全员的检查把关肯定能起到一定防止瓦斯超限的作用，但以上人员不可能24h蹲点坚守，也不可能24h连续不停的检测瓦斯，始终会有空挡和漏洞出现的。而监控系统只要瓦斯探头安装到位，系统运行正常，便会分毫不差、24h连续不断的反映出作业地点、重点监控部位的瓦斯变化。适当设置瓦斯传感器的预警值，当瓦斯浓度积聚上升到预警点时，就会在井下现场和地面监控中心室发出声光报警，提醒作业人员、安全人员、值班人员及时发现瓦斯变化原因，积极采取措施处理，防止瓦斯超限。所以重庆能源投资集团2010年就要求下属矿井监控系统瓦斯报警、断电点下降0.1%执行，对于瓦斯超限防治是有重要意义的。

3.3.2 监控系统不仅对于瓦斯超限的预警作用是不可替代的，同时对于瓦斯积聚超限的原因分析也有重要的辅助作用

当监控系统发出瓦斯预警信号后，矿井总工、技术负责人、通风人员或矿井值班人员就应当积极出动，查找分析瓦斯积聚的原因。瓦斯积聚超限的原因很多，而控制瓦斯超限的时间有限，要迅速分析出原因，最直接有效的手段还是依靠监控系统：①通过对矿井一翼回风、总回风瓦斯、风速传感器数据变化可以判断瓦斯超限、通风系统破坏所影响波及的范围；②工作面风速传感器数值明显降低，很有可能是工作面通风系统被破坏，或者采煤工作面堵塞、掘进工作面风筒脱落等原因；③借助局扇、机电设备开停传感器，馈电传感器，可以判断掘进工作面局扇是否停运，采区是否有电等情况；④借助风门开闭传感器状态可以判断是否两件风门同时打开造成通风系统短路；⑤通过对进风、工作面、回风几个瓦斯传感器数据变化和时间先后的分析，可以判断瓦斯涌出的大致区域；结合风速传感器数据变化的对比，可以看出瓦斯浓度和风量变化的关系；⑥还可借助其他类型传感器的安设来了解井下现场瓦斯变化动态、生产作业动态、设施设备状态等等。

经过对监控系统多方面的了解分析，初步掌握了瓦斯积聚的大致原因，便于指挥人员及时通过人员定位系统、通讯系统联系井下现场人员或安排专门人员下井及时查明具体原因，采取可靠办法，控制住瓦斯超限的发生。

3.3.3 监控系统本身对瓦斯超限的发生也有一定的控制作用

当掘进工作面局部通风机停运后，可靠的风电闭锁功能会切断扒渣机、刮板机等动力设备电源，阻断生产，提醒人员撤出，尽快恢复通风；当瓦斯传感器达到断电点（降低标准执行）后，可靠的瓦斯电闭锁也会切断采掘工作面动力电源，阻断生产，防止继续生产产生高瓦斯积聚甚至出现瓦斯超限。

3.3.4 提升一个境界来说，发挥监控系统作用来控制瓦斯超限的发生还有一个更高的层面

那就是借助监控系统，超前思考、超前预防。监控系统不仅仅是一个预警报警系统，作为一套比较完善的监控系统，它所涵盖的N多个监控点，每一个监控点都忠实地记录下过往的每一个历史细节，在监控中心形成一个强大的数据库。其实这个数据库就是矿井的一笔巨大财富，查询每一个数据、翻看每一条曲线，无不生动地反映出一个个现场生产的故事和历史变化的规律。如果我们拿出分析股市行情曲线变化的热情来分析监控系统瓦斯历史数据的变化，就会不难看出重点监控头面的变化规律，用它来指导我们的实时生产部署和环节控制，就可事倍功半地有效防止瓦斯超限事故的发生。举两个简单的例子说明：①重庆中梁山矿业公司南矿（高突矿井）每年2、3月份倒风季节瓦斯极不稳定，瓦斯超限频发。通过历史总结，近两年在倒风季节来临之时，提前对重点工作面瓦斯监控曲线进行分析，发现温差变化大的中班时段14：00～17：00易发生瓦斯超限，于是通过适当调整风量以及部分工作面中班调采的手段有效防止了矿井瓦斯超限；②重庆中梁山煤电气有限公司下属宏能公司沙子沱煤矿（高瓦斯矿井）由于进入深部开采，瓦斯问题突显。2012年2月三个采煤工作面相继出现峰值瓦斯在临界瓦斯超限值下徘徊。分析监控瓦斯曲线，基本上都是在生产集中的早班11：00～14：00时段波动较大。通过平衡早班生产强度，调整生产工序，结合其他防治手段，目前该矿井瓦斯问题基本得到控制。

3.3.5 监控系统的作用发挥控制瓦斯超限也不是独立的，还可采取其他手段共同作用

比如对于打钻喷孔、瓦斯动力（突出）现象，来的突然，较难控制其瓦斯超限，但通过打钻气渣分离器的使用，可有效防止打钻喷孔时的瓦斯超限；而对于防突区域则采取有效的预测预报，可靠的抽采排放手段防治瓦斯动力（突出）现象的发生，同时还可推广运用防突预警系统加以有效防范，这些较难控的瓦斯超限则让其难于发生。另对于掘进工作面，通过双风机双电源的使用，主扇、备扇的自动切换增加了局部通风的可靠性，减少了因停风造成瓦斯超限的可能；外加防炮崩风筒的推广使用，增加了炮后碛头的可靠通风，减少了炮后碛头瓦斯超限的发生。

4 结论与建议

综上所述，监控系统不仅是瓦斯防治的前沿哨兵，更是瓦斯治理的得力助手。希望矿井的每一个从业人员要充分认识到监控系统的作用，爱护监控设施，把监控设备的报警断电当做一种对生命的呵护；而对于矿井安全管理人员则应考虑不断加大监控设施设备投入，完善监控系统作用，随时将监控系统瓦斯报表、瓦斯变化曲线等重要资料摆在桌面，作为指挥矿井安全生产的依据，那么矿井瓦斯超限的情况将很难发生。

[1]2011年5月国办发[2011]26号文《关于进一步加强煤矿瓦斯防治工作的若干意见》.

[2]《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）.

[3]《煤炭安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006）.

TD712

A

1004-7344（2016）03-0164-02

2016-1-15

李峰（1970-），男，助理工程师，大专，从事煤矿通风、矿井监控系统技术管理工作。

孙世均（1968-），男，助理工程师，大专，从事煤矿通风技术管理工作。