煤矿井下瓦斯抽采管网质量监测系统的应用

煤矿井下瓦斯抽采管网质量监测系统的应用

王科文

山西兰花科创伯方煤矿分公司 山西 高平

摘要：对井下瓦斯参数进行采集分析对煤矿开采能否顺利进行至关重要。在过去，我们仅仅利用抽采泵的出口和进口处对瓦斯的用量进行了实时、动态的监控，但是无法对每个抽采钻场和每个分支管道的参数进行采集，从而导致提供的参数数据出现偏差。基于以上问题我国引进了先进的瓦斯抽采管网质量监测系统，它可以实现对每个抽采钻场和每个分支管道的参数进行实时、动态监控，保证所提供参数的准确性和真实性，从而提高我国的瓦斯抽采速度和质量。

关键词：煤矿井下瓦斯抽采；管网质量监测；应用

引言

在煤矿井下开采过程中，为了确保开采工作的顺利进行，就需要采取有效措施来对煤层瓦斯涌出量给予控制，而在该过程中煤矿井下瓦斯抽采扮演着至关重要的角色。传统煤矿井下瓦斯抽采，基本上是将监测点安装在抽采泵进口和出口管道位置，以实现对瓦斯抽采进行实时、动态监测，然而在实际运行阶段该方法不能对各个抽采钻场和支管道的瓦斯抽采数据给予有效监测，进而导致监测误差比较大。为了使上述问题得到有效解决，引入了瓦斯抽采管网监测系统，其可以有效提高煤矿井下瓦斯抽采管网的监测效率，提高瓦斯抽采的整体效果。

1瓦斯抽采管网监控系统监测技术的现状

1. 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。V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。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。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。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。

（2）目前煤矿井下管道瓦斯抽采浓度监测的传感器主要有：催化燃烧式传感器、热导式传感器、红外式传感器、激光式传感器。催化燃烧式传感器和热导式传感器容易受到其他气体的干扰，影响测量精度。红外式传感器采用NDIR红外检测技术，测量精度高、标校周期长，具有温度和压力补偿，不受环境影响，可在复杂环境中使用。激光式传感器采用光谱吸收原理测量甲烷浓度，具有标定周期长，抗干扰能力强，提高了测量数据的准确性，具有温度和压力补偿功能，可以在高湿度、粉尘、负压环境下正常工作。

2煤矿井下瓦斯抽采管网质量监测系统的应用

2.1瓦斯抽采管网质量监测系统在管路安装过程中程的应用

在瓦斯抽采管网系统安装过程中要根据要求设置三个半径为39mm的孔，并且三个孔拥有各自不同的功能。第一个孔的功能是用来安装监测气体压力、管道流量以及气体温度等综合参数的测量仪器。第二个孔是设置在与第一个孔相距4倍管路直径距的位置，它的功能是用于安装实时监测CH4数值的测量仪器。第三个孔是设置在与第二个孔相距5倍管路直径距离的位置，它的功能是用以安装对CO实时监控的测量仪器。在管路安装过程中，除了要设置三个孔，另外还要对管路监测传感器进行安装使用，管路监测传感器主要采用插入式安装方法，因为它可以安装在不同大小的抽采管道中进行使用，并且它的安装超级方便快捷，还有利于后期监测参数的验证以及后期设备的保养和维护。

2.2监控业务管理软件功能

业务管理软件主要包括设备部署与系统配置、在线监控及曲线分析、业务报表分析以及历史事件回风等四种功能。在线监控可通过地面分站直观地展示井下各管道瓦斯抽采情况；曲线分析可以对各监测点流量、浓度、温度、负压等进行监测分析，从而便于梳理测点异常和测点设备异常发现；报表分析可以对井下瓦斯抽放管路各个监测点瓦斯流量（混合流量和纯流量）、浓度、负压、温度等参数进行统计并呈现在设定的报表上。

2.3瓦斯抽采管网监测系统

（1）在煤矿井下开采阶段，瓦斯抽采管网监测系统主要是由井下瓦斯抽采传输网络系统、监控网络系统、地面监控服务器中心系统等三部分组成，其中所采用的测点监测设备由红外甲烷浓度传感器、循环自激流量传感器及激光甲烷浓度传感器等构成，其一般可以借助监测分站来实现对各个传感器的有效供电，并采集、上传、控制网络交换机和监测分站所获得的现场数据。在瓦斯抽采管网监测过程中，可以借助光纤环网来实现对煤矿井下监测数据的实时上传，进而实现瓦斯抽采管网监控系统和业务管理系统、地面服务器中心系统间相关业务和数据的有效连接。通常情况下，瓦斯监控系统监测业务还具备管道瓦斯抽采业务管理功能和参数监测功能，以此来有效提高瓦斯抽采管网监测效果。

2.4监控功能

瓦斯抽采管网监控系统中监控分站主要采用的是隔爆本安型分站，该分站主要与甲烷传感器、压力传感器以及流量传感器进行对接安装，可对风速、瓦斯浓度、一氧化碳浓度、负压以及设备启停情况进行持续稳定监测，并将各参数及时上传至地面中心站，根据中心站发出指令完成报警及断电动作。

3应用效果分析

（1）通过瓦斯抽采管网质量监测系统可以将每个瓦斯抽放管路的运行情况进行实时的、动态的监测，不难发现该监测系统监测出来的数据与人工实际监测出来的数据相差并不大，两者之间的误差范围完全在煤矿井下瓦斯抽采的安全标准内。不仅如此，系统在对抽放管路的数据进行实时监控过程中，一旦发现可疑问题时会立即作出反馈，并在较短的时间内采取相应的解决方法进行自解，这样不但可以提高井下瓦斯抽采的速度，还可以为以后的抽采效果评价提供可靠的依据。（2）瓦斯抽采管网质量监测系统与传统的监测方式进行相比时，也不难发现瓦斯抽采管网质量监测系统所检测到的数据更加具有真实性和可靠性。瓦斯抽采管网质量监测系统不仅可以解决传统监测方式中出现的数据偏差的问题，同时还可以对管路流速进行实时准确的监控。（3）由于瓦斯抽采这网质量监测系统所监测的参数之间具可以进行很好地关联，这样就不仅能为管网系统的运行评价提供依据，还可以对瓦斯抽采的效果评价提供依据，从而提高瓦斯抽采过程中的安全性。

结语

综上所述，在进行煤矿井下开采过程中，要结合实际情况构建瓦斯抽采管网监控系统，其既可以对井下瓦斯管路运行情况给予实时、动态的监测，确保数据的真实性和准确性，而且还可以为回采工作面煤层瓦斯抽采效果评价提供参考依据。

参考文献

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作者简介：王科文，1983年生，男，山西高平人，2005年毕业于华中科技大学计算机科学与技术专业，2016年东北大学采矿工程网络教育毕业，本科学历，工程师职称。