煤礦生產(chǎn)安全與瓦斯監(jiān)測

　　摘要：煤礦的瓦斯事故時有發(fā)生，在礦井生產(chǎn)中，實現(xiàn)對瓦斯?jié)舛茸兓�的有效監(jiān)測監(jiān)控是確保礦井生產(chǎn)安全的重要手段�；�于此，針對我國煤炭行業(yè)瓦斯測監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，從硬件設(shè)施和系統(tǒng)運行中存在的問題進行分析，提出了煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)問題解決措施，為煤礦提高安全管理水平提供參考。

　　關(guān)鍵詞：煤礦;瓦斯 ;測監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)

　　瓦斯爆炸事故作為五大煤礦井下災(zāi)害之一，嚴重影響我國煤礦安全生產(chǎn)的狀況，對其致因進行全面分析，為預(yù)防該類事故提供參考依據(jù)顯得尤為必要。綜述發(fā)現(xiàn)對瓦斯爆炸事故的致因分析研究中，研究方法缺乏系統(tǒng)性，絕大多數(shù)研究中采用經(jīng)驗歸納、單個事故案例總結(jié)、觀察、文獻梳理、訪談等方法，表現(xiàn)出主觀性較強或以一概全的情況。其次，對導(dǎo)致瓦斯爆炸事故的致因因素分析不全面，在不安全動作致因和物態(tài)致因?qū)用娣治鲚^多。

　　因此，本文建立系統(tǒng)性的瓦斯爆炸事故致因分析方法，對導(dǎo)致瓦斯爆炸事故的人因、物因、組織因素和外部因素進行全面分析，為瓦斯爆炸事故的風險評價和事故預(yù)防提供更全面的參考。

　　1.瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

　　(1)瓦斯安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)有待完善現(xiàn)階段，多數(shù)的瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商進行產(chǎn)品生產(chǎn)時，盲目地追求產(chǎn)品的功能，最終導(dǎo)致雖然系統(tǒng)具備功能較多，是其工作效率卻很低下的問題，而且缺少完備性。比如，有的廠家設(shè)計的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)不能滿足很好的防雷要求，如若一旦發(fā)生雷雨天氣，該系統(tǒng)可能會大幅度地降低實用功能。此外，作業(yè)人員進行安全培訓時，往往會只注重技術(shù)相關(guān)的培訓，而管理相關(guān)的培訓容易忽視。

　　(2)傳感器質(zhì)量較差，甲烷傳感器校驗方法不合理有的傳感器生產(chǎn)廠家為了追求產(chǎn)量和利潤，對傳感器的出場檢驗經(jīng)常會粗略進行檢測，這就導(dǎo)致其生產(chǎn)的傳感器不能很好地滿足礦井瓦斯監(jiān)測的能力，比如，較低的抗高濃度瓦斯沖擊能力以及較差的靈敏度等。假如井下發(fā)生瓦斯超限現(xiàn)象，傳感器原件會變得異常活躍，如果跳躍過大，則會嚴重損害傳感器，降低傳感器使用年限。此外，較低的抗高濃度沖擊能力在縮短使用年限的同時，也會有較低的抗中毒性能，硫化氫等毒性氣體就會給甲烷傳感器內(nèi)部的催化劑等帶來影響，從而降低靈敏度。

　　2.瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)硬件和網(wǎng)絡(luò)配置

　　(1)硬件配置

　　瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的使用，必須有計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持。因此，必須根據(jù)煤礦的實際情況，在系統(tǒng)中安裝服務(wù)器等相關(guān)硬件，服務(wù)器的種類有三類，首先是web服務(wù)器，功能是實時提供檢測數(shù)據(jù);其次是ftp服務(wù)器，是用來檢測數(shù)據(jù)上傳情況的;其三是數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，是為前端提供服務(wù)的，組成結(jié)構(gòu)有獨立的主機和共享磁盤。硬件的配置水平直接影響著瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的靈敏性，因此必須要求所配置的硬件技術(shù)新、有備用，并進行經(jīng)常性檢查。

　　(2)網(wǎng)絡(luò)配置

　　網(wǎng)絡(luò)配置內(nèi)有不同類型的安全域，且安全域之間不僅級別分類不同，而且所擁有的權(quán)限也不同。安全域之間的隔離是通過防火墻來實現(xiàn)的，并且通過嚴密包裹方式和相應(yīng)的訪問控制技術(shù)來對安全域進行保護。此外，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩�是通過相關(guān)加密技術(shù)來實現(xiàn)的。

　　3.瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的功能

　　(1)監(jiān)控數(shù)據(jù)的收集與分析

　　在數(shù)據(jù)監(jiān)控時，一般數(shù)據(jù)操作和編輯數(shù)字礦圖均使用普通的瀏覽器來進行。因為這種操作方式方便快捷，因而能夠明顯減輕系統(tǒng)維護的工作量。此外，還可以通過CAD來對數(shù)字礦圖進行編輯和創(chuàng)建，CAD中包含圖層、查詢、匯總和分析等功能，能夠非常便利地對礦圖進行處理。不同的追蹤定位技術(shù)可以對礦井不同地區(qū)的安全隱患進行檢測，通過搜索大量監(jiān)控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對礦井下的實時監(jiān)測。

　　使用動態(tài)編輯的方式對瓦斯信息進行管理，管理內(nèi)容包括對數(shù)據(jù)的錄入、130技術(shù)應(yīng)用與研究 Modern Chemical Research當代化工研究編輯、統(tǒng)計以及分析，并對瓦斯超限的范圍進行劃分，以此來區(qū)別瓦斯隱患。當發(fā)現(xiàn)有安全隱患時，如果安全隱患較小，及時消除;如果安全隱患較大，必要時通過斷電、撤人來進行隱患消除。在可視化基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對地質(zhì)測量信息、供電信息、機電設(shè)備以及采掘等相關(guān)信息進行管理，并通過編輯相應(yīng)圖層，實驗相應(yīng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。

　　(2)瓦斯檢測數(shù)據(jù)分析模塊

　　網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)方面發(fā)揮著重要的作用，通過網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，可以實現(xiàn)監(jiān)測井下回風參數(shù)的監(jiān)測，并通過短信等方式來傳遞數(shù)據(jù)信息。相關(guān)管理人員和技術(shù)人員在收到所傳遞信息后及時作出判斷，對確定的問題及時決策，采取相關(guān)控制措施來解決問題，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　與此同時，可以通過瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)來對瓦斯進行監(jiān)控，瓦斯一旦出現(xiàn)異常情況，能夠立即報警，從而使得作業(yè)人員能夠及時對瓦斯的濃度范圍進行控制，掌握報警區(qū)域瓦斯的濃度變化情況。如果由于特殊原因，比如破壞或者其他原因等造成的停電停風等，瓦斯檢測系統(tǒng)能夠根據(jù)該異常情況，結(jié)合瓦斯含量，及時排除故障，保障安全生產(chǎn)。

　　(3)自適應(yīng)濾波器設(shè)計

　　為了尋找最優(yōu)的收斂步長值，本文進行 20 次的獨立優(yōu)化搜索實驗，每次實驗最大迭代次數(shù)為 100 次。通過對穩(wěn)態(tài)誤差和收斂步長的求得的結(jié)果驗證該算法的性能，將 20次獨立實驗搜索之后得到的結(jié)列表分析。

　　(4)適應(yīng) FIR 濾波器設(shè)計

　　利用自適應(yīng)濾波器對受到干擾的瓦斯信號進行處理所得到的實際輸出瓦斯信號與期望輸出信號誤差較小，幾乎所有的信號誤差在零周圍。通過該實驗的分析可以得到，本文將自適應(yīng)濾波器運用到瓦斯信號的干擾濾除具有很強的可行性。收斂步長值和穩(wěn)態(tài)誤差值進行分析可以發(fā)現(xiàn)，當收斂步長在合理的收斂范圍內(nèi)時，收斂步長的取值與相應(yīng)的最終穩(wěn)態(tài)誤差息息相關(guān)，不同的收斂步長產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差值也各不相同，也就是說明收斂速度以及自適應(yīng)濾波器最終的濾波效果在不同收斂步長取值時也不盡相同。

　　中的所有的收斂步長值進行分析可以發(fā)現(xiàn)，得到的大部分收斂步長值能穩(wěn)定在 0.000171 左右，因此，這里將 0.000171 作為基準值，但是也有 4 次結(jié)果偏離基準值較大，與基準值 0.0001710 的偏離在 4.5%以內(nèi)的數(shù)據(jù)高達 16 個。在分析了穩(wěn)態(tài)誤差值后，在這些數(shù)據(jù)中選擇 0.0001711 作為 LMS 算法的收斂步長。

　　4.瓦斯監(jiān)控依靠三個系統(tǒng)

　　(1)井下在線瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。井下在線瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)由井下安裝的甲烷氣體傳感器、風速傳感器、數(shù)字分站、自動閉鎖裝置和井上安裝的傳輸接口、電腦組成。該系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制，靈敏度、穩(wěn)定性和可靠性非常高，對煤礦瓦斯監(jiān)測監(jiān)控起決定作用。投資成本較高，特別是后期的維護費用。

　　(2)煤礦瓦斯數(shù)字化在線遠程監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。煤礦瓦斯數(shù)字化在線遠程監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)由若干個煤礦瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)組成的局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)瓦斯監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)集中顯示，當瓦斯超限報警時，通過短信將報警信息發(fā)送給相關(guān)行政監(jiān)管部門及鄉(xiāng)鎮(zhèn)安全監(jiān)管人員，為相關(guān)監(jiān)管部門日常監(jiān)察提供信息保障。但該系統(tǒng)不對煤礦井下瓦斯監(jiān)測監(jiān)控起直接作用。

　　(3)便攜式瓦斯檢測報警儀。瓦斯檢測員利用隨身攜帶的光干式瓦斯檢測報警儀在井下進行檢測，這種檢測方式被煤礦企業(yè)現(xiàn)場管理人員認為是最實用有效的瓦斯檢測手段。

　　5.瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)運行中常見問題

　　一些煤礦企業(yè)對瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)常因瓦斯超限發(fā)出報警和由此產(chǎn)生的政府監(jiān)管部門的處罰產(chǎn)生反感，人為地將瓦斯傳感器移到進風巷，或?qū)㈦娔X上的監(jiān)測監(jiān)控軟件數(shù)據(jù)進行修改，使井下監(jiān)測數(shù)據(jù)通過分站傳輸?shù)降孛骐娔X時就變?yōu)?% 以下，致使在線瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)失去作用。這種現(xiàn)象相當普遍，在部分煤礦高達 70%。這不僅導(dǎo)致監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)無法發(fā)揮應(yīng)有的作用，亦由此造成了更嚴重的安全隱患。

　　煤礦工程論文投稿期刊：《礦業(yè)研究與開發(fā)》主要刊載采礦、地壓選礦、爆破、礦山機電與自動化、礦山計算機應(yīng)用、礦山環(huán)保、資源綜合利用、特殊采礦及經(jīng)營管理等方向的內(nèi)容。主要面向礦山企業(yè)、科研設(shè)計、高等院校、礦業(yè)經(jīng)營管理等部門的工程技術(shù)人員、管理干部和師生。

　　6.完善瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)管理幾點建議

　　(1)強化安全教育培訓。一是強化業(yè)主和礦長的培訓。落實煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)主體責任，促進煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)條件全面改善，舍得投入促安全;二是強化監(jiān)控員的技能培訓。設(shè)備生產(chǎn)廠家定期組織煤礦瓦斯監(jiān)控員和電工進行技能培訓，凡經(jīng)過培訓考核不合格的嚴禁上崗。同時，企業(yè)要主動開展三級教育培訓工作，不斷提高員工的安全意識和素質(zhì)。

　　(2)進一步完善井下在線瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。在上述三個系統(tǒng)中，井下在線瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)直接關(guān)系到煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和靈敏度，對瓦斯監(jiān)測監(jiān)控起著決定作用，是數(shù)字化瓦斯遠程監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

　　(3)建立煤礦瓦斯傳感器的標校點。為使煤礦瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)真實有效，一個區(qū)域要建立一家瓦斯傳感器、風速傳感器集中標校中心，為煤礦瓦斯傳感器、風速傳感器按期標校提供服務(wù)。井下的煤礦瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的閉鎖功能要定期試驗，以保證其可靠性。

　　(4)進一步明確瓦檢員的崗位職責。加大對瓦檢員的安全教育和業(yè)務(wù)能力培訓。讓瓦檢員能夠熟練掌握便攜式瓦斯檢測儀操作方法，按作業(yè)操作規(guī)程對井下瓦斯進行檢測，并與井下在線瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行對比，確保數(shù)據(jù)的真實性。井下的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)“三專兩閉鎖”的功能要定期進行試驗和檢驗，當掘進工作面局部通風機停止運轉(zhuǎn)或者風筒風量低于設(shè)定的限值時，聲光報警并自動切斷掘進工作面的設(shè)備電源，當掘進工作面瓦斯?jié)舛瘸�過設(shè)定的限值時，聲光報并自動切斷掘進工作面的設(shè)備電源，以保證其可靠性。

　　作者簡介:朱偉

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