煤矿瓦斯抽放监控系统的设计与实现

提出了一种煤矿瓦斯抽放监控系统的设计方案,详细介绍了其系统组成、功能以及系统功能的实现方式。在煤矿现场的试验结果证明,该系统实现了对瓦斯抽放泵站管道参数、环境参数、工况参数、供水参数的实时监测和保护,对瓦斯抽放系统的自动控制、瓦斯抽放系统运行参数的实时监测及远程控制等功能,完全符合煤矿瓦斯抽放系统的需要。     

瓦斯抽放管路系统的设计及其设备的配套选型

以某高瓦斯矿井建立瓦斯抽放系统的实践为例,介绍了瓦斯抽放系统中瓦斯抽放管路系统的设计,即管路敷设路线的设计、瓦斯抽放管径的选择、管路阻力的计算;并根据管路阻力的计算结果及瓦斯抽放泵的选型原则,给出了瓦斯抽放泵的选型设计。实际应用表明,该矿采用瓦斯抽放系统后未出现瓦斯超限现象,瓦斯抽放率达到46%。     

羽状钻孔预抽矿井瓦斯过程的数值模拟研究

合理抽放瓦斯是解决煤矿瓦斯灾害的重要方法之一。文章在分析煤层瓦斯抽放过程机理的基础上,建立了羽状钻孔预抽瓦斯过程的数学模型,并对该模型进行了数值离散,同时采用牛顿-拉夫逊数值方法,将非线性方程组转化为线性方程组最终得以求解。数值模拟程序采用VB6.0编写,模拟了矿井瓦斯羽状钻孔预抽过程。通过矿山瓦斯抽放实际数据验证,羽状钻孔预抽矿井瓦斯过程的数值模拟结果基本反映了真实的瓦斯抽放情况,为进一步研究瓦斯抽放过程的参数优化奠定了基础。     

电气火源引起的特别重大瓦斯爆炸事故案例分析

分析了死亡76人的新华区四矿"9.8"特别重大瓦斯爆炸事故原因:201掘进巷因201机巷顶板垮落造成其局部通风机停风,积聚了大量高浓度瓦斯;违章送风造成瓦斯浓度达到爆炸界限;201掘进巷煤电钻电缆失爆引起瓦斯爆炸;煤尘参与了爆炸。总结了事故教训:该矿通风管理混乱,巷道断面小,煤尘大,风门漏风严重,突出矿井串联通风;该矿采用木支护方式,顶板垮落严重;该矿机电管理混乱,井下电缆多处破皮,电气设备失爆,不按规定维护煤电钻综合保护装置;该矿不执行瓦斯电、风电闭锁的规定;局部通风机无专用电源,无备用通风机;该矿安全监控系统中的传感器数量远远低于有关标准和规程要求,安装地点不当,使用方法不正确;当安全监控系统报警时,不是采取停电、撤人等安全措施,而是将传感器拔脱,躲避监管。最后指出必须从通风、监控、抽采、供电、防爆、防尘、防火、爆破、避险等多方面综合防治瓦斯。     

煤矿瓦斯抽放浓度控制系统设计

针对现有煤矿瓦斯抽放控制采用粗放式控制方法存在瓦斯抽放浓度控制缺失和水环真空泵能耗高等问题,设计了一套煤矿瓦斯抽放浓度控制系统。该系统基于分级调节思想,在控制程序集中控制下,通过瓦斯浓度传感器检测抽采管路中的瓦斯浓度,利用PLC逻辑运算功能计算出瓦斯浓度变化率,并根据瓦斯浓度变化分级调节电动瓦斯调节阀开度和水环真空泵变频电动机转速,以提高抽采瓦斯浓度,从而提高抽采瓦斯利用率。试验结果表明,该控制系统能有效提高抽采瓦斯浓度,瓦斯体积分数可提高3.6%～4.2%,使抽采瓦斯利用率大大提高;且节能效果明显,瓦斯抽放浓度控制后节能效果提高了24%。     

低透气性煤层顺层钻孔有效抽放半径的测定

针对长平煤矿3号煤层低透气性的特征,通过改进封孔工艺,采用聚氨酯-膨胀水泥二次封孔方式,利用孔压法对该矿顺层钻孔瓦斯有效抽放半径进行了测定分析,准确测出了该矿顺层钻孔的有效抽放半径为2.5m,避免了瓦斯抽放过程中可能出现的空白区和串孔、塌孔现象,为该矿瓦斯抽放钻孔的施工布置提供重要依据。     

AFE变频器在煤矿瓦斯抽放机控制系统中的应用

以抚矿集团暖气厂瓦斯抽放机控制系统的改造为例,介绍了AFE变频器在煤矿瓦斯抽放机控制系统的应用,重点介绍了AFE变频器构造、控制原理及相关技术参数的设置方法。仿真结果表明,AFE变频器的网侧电流几乎没有失真,对电网污染极小。实际运行结果表明,应用AFE变频器对煤矿瓦斯抽放机控制系统进行改造后,系统运行稳定,未发生任何故障,且提高了瓦斯抽放机效率,有效节能约为30%。     

瓦斯抽采智能化钻探技术及装备的发展与展望

总结了井下远距离控制钻进、地面控制钻进、地面远距离自动控制钻进、遥控自动钻进等现有煤矿瓦斯抽采智能化钻探技术与装备的成果与不足;提出了实现瓦斯抽采智能化钻探需要攻克的钻进工况智能感知、钻进过程智能控制、瓦斯防治钻孔智能设计、钻探装备自主导航与定位等关键技术,并指出了可能的解决途径;展望了瓦斯抽采智能化钻探技术的发展方向与发展途径,提出了逐步分级实现瓦斯抽采钻探智能化的3个阶段,包括全自动钻机、智能化钻机和钻孔机器人,并指出需从多个环节入手,全面推进瓦斯抽采智能化钻探技术的创新与应用。     

煤矿主通风瓦斯抽采泵节能智能控制系统设计

煤炭是国家关键化石能源之一,但大多数瓦斯赋存在煤层之上,为煤炭开采带来了极大的困难。瓦斯抽采是降低瓦斯浓度的关键手段,但主通风瓦斯抽采泵的能耗较高,控制效果较差,为了解决上述问题,提出煤矿主通风瓦斯抽采泵节能智能控制系统设计研究。设计系统硬件设计为瓦斯抽采泵信号采集单元、传感器选型单元及其智能控制器选型单元;软件设计为瓦斯抽采泵参数计算模块、抽采泵负压控制模块及其抽采泵水位控制模块。通过硬件单元与软件模块的设计,实现了煤矿主通风瓦斯抽采泵节能智能控制系统的运行。实验结果显示：应用设计系统后,瓦斯抽采泵运行功率得到了大幅度降低,节能效率最大能够达到43.06%,并且能够将瓦斯抽采泵负压与水位控制在合理范围内,充分证实了设计系统具有较好的节能效果与控制效果。     

具有动态补偿的差压式瓦斯抽放流量仪表设计

针对现有瓦斯抽放流量仪表不能对管道流量参数进行实时补偿而导致流量测量结果存在较大误差的问题,设计了一种具有动态补偿的差压式瓦斯抽放流量仪表。给出了气体温度、压力和浓度的补偿方法,介绍了该仪表的软硬件设计。现场测试结果表明,该仪表测量数据准确、稳定,满足煤矿瓦斯抽放计量的精度要求。     

矿用打钻防着火安全保护装置的设计

为了防止煤层瓦斯抽采钻孔时因煤粉自燃而导致一氧化碳浓度过高和瓦斯爆炸,设计了矿用打钻防着火安全保护装置。该装置通过传感器监测一氧化碳和瓦斯浓度,采用单片机实现高压风和压力水的自动转换控制。现场试验显示,在打钻期间钻孔煤粉发生自燃的情况下,该装置可以实现高压风和压力水的自动转换,及时将钻孔内燃烧的煤粉熄灭。     

煤电钻综合装置电子插件的故障诊断

针对煤电钻综合装置,特别是电子插件部分易出现故障这一缺陷,文章采用故障树模型分析法对煤电钻综合装置电子插件的故障进行诊断,建立了电子插件故障树模型,编制了故障诊断程序,并以短路保护拒动和电钻不能启动2种故障为例进行了具体的诊断分析。     

一种新型煤矿瓦斯抽放站防雷接地方法

针对目前煤矿瓦斯抽放站使用独立避雷针防护直击雷这一现状,分析了其所存在的问题及隐患,提出了一种新型防雷接地方法。该方法用防雷构架、上层避雷网取代避雷针以防护直击雷,用侧向防绕击避雷线以防护雷电绕击,同时外引接地装置,保证其与站内的易燃、易爆物质保持一定的安全距离。实际应用结果表明,该方法具有良好的防雷效果,对油库、煤气站等其他易燃、易爆场所的直击雷防护及接地也具有借鉴价值。     

安全高效矿井监控关键技术研究

提出安全高效矿井应采用先进可靠的监控技术,实现供电、排水、通风、压风、运输、提升、瓦斯抽采等固定岗位无人值守和地面远程控制,综采、综放等采煤工作面少人作业和地面远程控制;提出供电、排水、通风、压风、运输、提升、瓦斯抽采等监控系统应具有地面远程控制功能;提出具有远程控制、报警联动、调度指挥等功能的煤矿调度指挥控制中心;提出整合计算机网络机房、程控交换机机房、调度交换机机房、监控系统机房等的数据中心;提出基于煤层瓦斯压力和瓦斯含量、综合指标、钻屑瓦斯解吸指标、复合指标、R值指标、瓦斯涌出量(根据瓦斯体积分数和风量计算)、巷道位置、微震、地音、温度等及其变化的煤与瓦斯突出预警方法;提出基于WiFi的矿用无线传输接口,以便于互通互联;提出通过分布式光纤测温预警煤炭自然发火,较通过监测CO等煤炭自然发火标志气体更直接、更及时、更可靠;提出根据运煤量实时调整输送带速度:当煤量较小时降低输送带运行速度,当煤量较大时提高输送带运行速度,以提高运输效率,减少设备磨损;提出基于光纤综合保护的供电监控系统具有防越级跳闸、地面远程整定和地面远程控制功能,提高了煤矿供电的可靠性,可实现煤矿井下机电硐室无人值守;提出具有煤岩识别与滚筒自动调高,采煤机、刮板机、液压支架3机联动,记忆割煤,地面远程、顺槽近程、手动控制和紧急停机,放顶煤量和煤矸控制,采煤机和刮板机等大型机电设备故障诊断等功能的采煤工作面监控系统。     

基于W79E834的磁力启动器智能保护装置的设计

文章介绍了一种基于W79E834的磁力启动器智能保护装置的设计方案,详细阐述了该装置硬件、软件设计及其保护功能的实现。该装置具有短路、过流、断相、漏电闭锁等保护功能和电能计量功能。装置已在某煤矿实际运行,现场运行结果表明,该装置克服了煤矿现有模拟保护装置精度不高、易失效和无法进行电度计量等问题,实现了小型隔爆开关的智能化和数字化。     

矿用隔爆小型真空磁力启动器智能综合保护技术的研究

介绍用MCS - 96系列的 80C196KC单片机构成的智能化矿用隔爆小型真空磁力启动器保护系统 ,其中短路保护、断相保护、过载保护均采用软件实现。故障闭锁 (短路闭锁、断相闭锁、漏电闭锁 )功能解决了因送电前的短路、断相、漏电导致送电后产生电火花的问题。该系统经实验室模拟实验 ,各项指标均达到了设计要求 ,效果良好     

煤与瓦斯突出协同预测技术研究及应用

针对现有煤与瓦斯突出预测技术难以实现时间和空间领域的全方位连续预测、防突预测结果利用率低、预测信息发布滞后等问题,提出了一套适用于现代化高产高效矿井的多因素、全方位、时空连续型的煤与瓦斯突出协同预测技术体系.按照煤与瓦斯突出形成的时空维度,将煤与瓦斯突出危险性预测划分为以空间维度为主的区域突出危险性预测和以时间维度为主的局部突出危险性预测.通过对地质构造、煤层埋深、煤体煤质、软煤分布、钻屑指标、瓦斯涌出初速度等区域、局部防突预测数据的深度挖掘分析,得到区域、局部突出危险性预测结果,并按照一定规则进行有效融合,实现时间和空间范围内的连续监测预警.研发了配套的防突信息综合管控平台和WTC-1型瓦斯突出数据采集仪,为煤与瓦斯突出协同预测技术的实现提供了软硬件支撑.现场应用结果表明,该技术预测准确率超过90%,防突预测结果单次审批时间缩短为原来的22.5%,防突信息综合管控平台多次超前捕捉到了煤与瓦斯突出危险,提高了矿井防突信息利用效率.     

基于物联网的煤矿安全综合智能预警系统

介绍了基于物联网的煤矿安全综合智能预警系统的总体架构,阐述了各预警模型即瓦斯预警模型、火灾预警模型、水灾预警模型及顶板预警模型的设计,给出了智能决策的业务流程。该系统可对煤矿安全生产过程中的安全隐患进行实时监控及智能化预警,有效提高煤炭企业的安全生产水平。