本文摘要：摘要：煤礦的瓦斯事故時(shí)有發(fā)生，在礦井生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯?jié)舛茸兓挠行ПO(jiān)測(cè)監(jiān)控是確保礦井生產(chǎn)安全的重要手段�；诖�，針對(duì)我國(guó)煤炭行業(yè)瓦斯測(cè)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(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)問(wèn)題解決措施
摘要：煤礦的瓦斯事故時(shí)有發(fā)生，在礦井生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯?jié)舛茸兓挠行ПO(jiān)測(cè)監(jiān)控是確保礦井生產(chǎn)安全的重要手段�；诖�，針對(duì)我國(guó)煤炭行業(yè)瓦斯測(cè)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(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)問(wèn)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(cè)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(yán)重影響我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)的狀況，對(duì)其致因進(jìn)行全面分析，為預(yù)防該類(lèi)事故提供參考依據(jù)顯得尤為必要。綜述發(fā)現(xiàn)對(duì)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(yàn)歸納、單個(gè)事故案例總結(jié)、觀察、文獻(xiàn)梳理、訪談等方法，表現(xiàn)出主觀性較強(qiáng)或以一概全的情況。其次，對(duì)導(dǎo)致瓦斯爆炸事故的致因因素分析不全面，在不安全動(dòng)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(duì)導(dǎo)致瓦斯爆炸事故的人因、物因、組織因素和外部因素進(jìn)行全面分析，為瓦斯爆炸事故的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(wèn)題
(1)瓦斯安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)有待完善現(xiàn)階段，多數(shù)的瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，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(wèn)題，而且缺少完備性。比如，有的廠家設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)不能滿(mǎn)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(huì)大幅度地降低實(shí)用功能。此外，作業(yè)人員進(jìn)行安全培訓(xùn)時(shí)，往往會(huì)只注重技術(shù)相關(guān)的培訓(xùn)，而管理相關(guān)的培訓(xùn)容易忽視。
(2)傳感器質(zhì)量較差，甲烷傳感器校驗(yàn)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(rùn)，對(duì)傳感器的出場(chǎng)檢驗(yàn)經(jīng)常會(huì)粗略進(jìn)行檢測(cè)，這就導(dǎo)致其生產(chǎn)的傳感器不能很好地滿(mǎn)足礦井瓦斯監(jiān)測(cè)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(huì)變得異�；钴S，如果跳躍過(guò)大，則會(huì)嚴(yán)重?fù)p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(shí)，也會(huì)有較低的抗中毒性能，硫化氫等毒性氣體就會(huì)給甲烷傳感器內(nèi)部的催化劑等帶來(lái)影響，從而降低靈敏度。
2.瓦斯監(jiān)測(cè)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(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的使用，必須有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持。因此，必須根據(jù)煤礦的實(shí)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(lèi)有三類(lèi)，首先是web服務(wù)器，功能是實(shí)時(shí)提供檢測(cè)數(shù)據(jù);其次是ftp服務(wù)器，是用來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳情況的;其三是數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，是為前端提供服務(wù)的，組成結(jié)構(gòu)有獨(dú)立的主機(jī)和共享磁盤(pán)。硬件的配置水平直接影響著瓦斯監(jiān)測(cè)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(jìn)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(lèi)型的安全域，且安全域之間不僅級(jí)別分類(lèi)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(guò)防火墻來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并且通過(guò)嚴(yán)密包裹方式和相應(yīng)的訪問(wèn)控制技術(shù)來(lái)對(duì)安全域進(jìn)行保護(hù)。此外，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩峭ㄟ^(guò)相關(guān)加密技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
3.瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的功能
(1)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的收集與分析
在數(shù)據(jù)監(jiān)控時(shí)，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(lái)進(jìn)行。因?yàn)檫@種操作方式方便快捷，因而能夠明顯減輕系統(tǒng)維護(hù)的工作量。此外，還可以通過(guò)CAD來(lái)對(duì)數(shù)字礦圖進(jìn)行編輯和創(chuàng)建，CAD中包含圖層、查詢(xún)、匯總和分析等功能，能夠非常便利地對(duì)礦圖進(jìn)行處理。不同的追蹤定位技術(shù)可以對(duì)礦井不同地區(qū)的安全隱患進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)搜索大量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井下的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
使用動(dòng)態(tài)編輯的方式對(duì)瓦斯信息進(jìn)行管理，管理內(nèi)容包括對(duì)數(shù)據(jù)的錄入、130技術(shù)應(yīng)用與研究 Modern Chemical Research當(dāng)代化工研究編輯、統(tǒng)計(jì)以及分析，并對(duì)瓦斯超限的范圍進(jìn)行劃分，以此來(lái)區(qū)別瓦斯隱患。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有安全隱患時(shí)，如果安全隱患較小，及時(shí)消除;如果安全隱患較大，必要時(shí)通過(guò)斷電、撤人來(lái)進(jìn)行隱患消除。在可視化基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)測(cè)量信息、供電信息、機(jī)電設(shè)備以及采掘等相關(guān)信息進(jìn)行管理，并通過(guò)編輯相應(yīng)圖層，實(shí)驗(yàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。
(2)瓦斯檢測(cè)數(shù)據(jù)分析模塊
網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)方面發(fā)揮著重要的作用，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)井下回風(fēng)參數(shù)的監(jiān)測(cè)，并通過(guò)短信等方式來(lái)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(shí)作出判斷，對(duì)確定的問(wèn)題及時(shí)決策，采取相關(guān)控制措施來(lái)解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
與此同時(shí)，可以通過(guò)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)對(duì)瓦斯進(jìn)行監(jiān)控，瓦斯一旦出現(xiàn)異常情況，能夠立即報(bào)警，從而使得作業(yè)人員能夠及時(shí)對(duì)瓦斯的濃度范圍進(jìn)行控制，掌握?qǐng)?bào)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(fēng)等，瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)能夠根據(jù)該異常情況，結(jié)合瓦斯含量，及時(shí)排除故障，保障安全生產(chǎn)。
(3)自適應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)
為了尋找最優(yōu)的收斂步長(zhǎng)值，本文進(jìn)行 20 次的獨(dú)立優(yōu)化搜索實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)最大迭代次數(shù)為 100 次。通過(guò)對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差和收斂步長(zhǎng)的求得的結(jié)果驗(yàn)證該算法的性能，將 20次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)搜索之后得到的結(jié)列表分析。
(4)適應(yīng) FIR 濾波器設(shè)計(jì)
利用自適應(yīng)濾波器對(duì)受到干擾的瓦斯信號(hào)進(jìn)行處理所得到的實(shí)際輸出瓦斯信號(hào)與期望輸出信號(hào)誤差較小，幾乎所有的信號(hào)誤差在零周?chē)�。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)的分析可以得到，本文將自適應(yīng)濾波器運(yùn)用到瓦斯信號(hào)的干擾濾除具有很強(qiáng)的可行性。收斂步長(zhǎng)值和穩(wěn)態(tài)誤差值進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)收斂步長(zhǎng)在合理的收斂范圍內(nèi)時(shí)，收斂步長(zhǎng)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(zhǎng)產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差值也各不相同，也就是說(shuō)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(zhǎng)取值時(shí)也不盡相同。
中的所有的收斂步長(zhǎng)值進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，得到的大部分收斂步長(zhǎng)值能穩(wěn)定在 0.000171 左右，因此，這里將 0.000171 作為基準(zhǔn)值，但是也有 4 次結(jié)果偏離基準(zhǔn)值較大，與基準(zhǔn)值 0.0001710 的偏離在 4.5%以?xún)?nèi)的數(shù)據(jù)高達(dá) 16 個(gè)。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(zhǎng)。
4.瓦斯監(jiān)控依靠三個(gè)系統(tǒng)
(1)井下在線(xiàn)瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。井下在線(xiàn)瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)由井下安裝的甲烷氣體傳感器、風(fēng)速傳感器、數(shù)字分站、自動(dòng)閉鎖裝置和井上安裝的傳輸接口、電腦組成。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，靈敏度、穩(wěn)定性和可靠性非常高，對(duì)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控起決定作用。投資成本較高，特別是后期的維護(hù)費(fèi)用。
(2)煤礦瓦斯數(shù)字化在線(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。煤礦瓦斯數(shù)字化在線(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)由若干個(gè)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)組成的局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)集中顯示，當(dāng)瓦斯超限報(bào)警時(shí)，通過(guò)短信將報(bào)警信息發(fā)送給相關(guān)行政監(jiān)管部門(mén)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)安全監(jiān)管人員，為相關(guān)監(jiān)管部門(mén)日常監(jiān)察提供信息保障。但該系統(tǒng)不對(duì)煤礦井下瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控起直接作用。
(3)便攜式瓦斯檢測(cè)報(bào)警儀。瓦斯檢測(cè)員利用隨身攜帶的光干式瓦斯檢測(cè)報(bào)警儀在井下進(jìn)行檢測(cè)，這種檢測(cè)方式被煤礦企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理人員認(rèn)為是最實(shí)用有效的瓦斯檢測(cè)手段。
5.瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中常見(jiàn)問(wèn)題
一些煤礦企業(yè)對(duì)瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)常因瓦斯超限發(fā)出報(bào)警和由此產(chǎn)生的政府監(jiān)管部門(mén)的處罰產(chǎn)生反感，人為地將瓦斯傳感器移到進(jìn)風(fēng)巷，或?qū)㈦娔X上的監(jiān)測(cè)監(jiān)控軟件數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，使井下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)分站傳輸?shù)降孛骐娔X時(shí)就變?yōu)?% 以下，致使在線(xiàn)瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)失去作用。這種現(xiàn)象相當(dāng)普遍，在部分煤礦高達(dá) 70%。這不僅導(dǎo)致監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的作用，亦由此造成了更嚴(yán)重的安全隱患。
煤礦工程論文投稿期刊：《礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)》主要刊載采礦、地壓選礦、爆破、礦山機(jī)電與自動(dòng)化、礦山計(jì)算機(jī)應(yīng)用、礦山環(huán)保、資源綜合利用、特殊采礦及經(jīng)營(yíng)管理等方向的內(nèi)容。主要面向礦山企業(yè)、科研設(shè)計(jì)、高等院校、礦業(yè)經(jīng)營(yíng)管理等部門(mén)的工程技術(shù)人員、管理干部和師生。
6.完善瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)管理幾點(diǎn)建議
(1)強(qiáng)化安全教育培訓(xùn)。一是強(qiáng)化業(yè)主和礦長(zhǎng)的培訓(xùn)。落實(shí)煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)主體責(zé)任，促進(jìn)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(qiáng)化監(jiān)控員的技能培訓(xùn)。設(shè)備生產(chǎn)廠家定期組織煤礦瓦斯監(jiān)控員和電工進(jìn)行技能培訓(xùn)，凡經(jīng)過(guò)培訓(xùn)考核不合格的嚴(yán)禁上崗。同時(shí)，企業(yè)要主動(dòng)開(kāi)展三級(jí)教育培訓(xùn)工作，不斷提高員工的安全意識(shí)和素質(zhì)。
(2)進(jìn)一步完善井下在線(xiàn)瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。在上述三個(gè)系統(tǒng)中，井下在線(xiàn)瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)直接關(guān)系到煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和靈敏度，對(duì)瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控起著決定作用，是數(shù)字化瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
(3)建立煤礦瓦斯傳感器的標(biāo)校點(diǎn)。為使煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)真實(shí)有效，一個(gè)區(qū)域要建立一家瓦斯傳感器、風(fēng)速傳感器集中標(biāo)校中心，為煤礦瓦斯傳感器、風(fēng)速傳感器按期標(biāo)校提供服務(wù)。井下的煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的閉鎖功能要定期試驗(yàn)，以保證其可靠性。
(4)進(jìn)一步明確瓦檢員的崗位職責(zé)。加大對(duì)瓦檢員的安全教育和業(yè)務(wù)能力培訓(xùn)。讓瓦檢員能夠熟練掌握便攜式瓦斯檢測(cè)儀操作方法，按作業(yè)操作規(guī)程對(duì)井下瓦斯進(jìn)行檢測(cè)，并與井下在線(xiàn)瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性。井下的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)“三專(zhuān)兩閉鎖”的功能要定期進(jìn)行試驗(yàn)和檢驗(yàn)，當(dāng)掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或者風(fēng)筒風(fēng)量低于設(shè)定的限值時(shí)，聲光報(bào)警并自動(dòng)切斷掘進(jìn)工作面的設(shè)備電源，當(dāng)掘進(jìn)工作面瓦斯?jié)舛瘸^(guò)設(shè)定的限值時(shí)，聲光報(bào)并自動(dòng)切斷掘進(jìn)工作面的設(shè)備電源，以保證其可靠性。
作者簡(jiǎn)介:朱偉
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