束管監(jiān)測系統(tǒng)升級(jí)改造方案

佳峰煤礦束管監(jiān)測系統(tǒng)升級(jí)改造方案煤的自然過程可分為三個(gè)階段，即潛伏期、自熱期和燃燒期。潛伏期一般無明顯征兆，自熱期煤的氧化速度加快，空氣中的氧含量減少而CO、CO2含量增高，空氣溫度升高，這是我們進(jìn)行早期預(yù)報(bào)和采取預(yù)防性措施的良好機(jī)會(huì)。而燃燒期時(shí)氧化速度急劇加快，空氣和煤溫顯著增高，產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w。正因?yàn)閷?duì)煤炭自然過程的三個(gè)階段及其表現(xiàn)特征有較清楚的認(rèn)識(shí)與了解，完全可以采取一些監(jiān)測設(shè)備和手段對(duì)煤層標(biāo)志性氣體進(jìn)行分析，做到早期預(yù)報(bào)，從而達(dá)到“防患于未然”的目的。因此，采用束管監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)自燃發(fā)火標(biāo)志氣體分析，及時(shí)預(yù)測預(yù)報(bào)煤層自燃發(fā)火狀況，成為了礦井防止自燃發(fā)火的重要手段。一、簡述束管系統(tǒng)發(fā)展歷程什么是束管監(jiān)測系統(tǒng)：就是把直徑8或10的聚乙烯管多根扎在一起，外層包裹阻燃抗靜電材料，從地面一直鋪設(shè)到井下監(jiān)測點(diǎn)，用抽氣泵把測點(diǎn)的氣體抽到地面并送到氣體分析設(shè)備進(jìn)行檢測。這種方法和技術(shù)適用于煤礦自然發(fā)火的預(yù)測預(yù)報(bào)。第一代束管監(jiān)測系統(tǒng)：

八十年代我國引進(jìn)了這種方法和技術(shù)，由當(dāng)時(shí)的撫順煤研所研制了這種設(shè)備，并在兗州礦務(wù)局的興隆莊煤礦和南屯煤礦首先使用。當(dāng)時(shí)的束管監(jiān)測系統(tǒng)使用的氣體分析設(shè)備是由佛山分析儀器廠生產(chǎn)的紅外線氣體分析儀和磁導(dǎo)式氧氣分析儀，分析的指標(biāo)氣體是一氧化碳，二氧化碳，甲烷和氧氣。使用過程中發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定性差，特別是分析微量氣體的紅外線一氧化碳分析儀不但不穩(wěn)定，而且受到甲烷和二氧化碳?xì)怏w的影響（氣體交叉干擾）使分析數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。分析氧氣的磁導(dǎo)式氧氣分析儀對(duì)氣體流量的穩(wěn)定性要求高，而束管系統(tǒng)管路的長短不一樣，管路的阻力不同使氣體的流量不同，導(dǎo)致磁導(dǎo)式氧氣分析儀分析的數(shù)據(jù)誤差較大。這些原因的存在使當(dāng)時(shí)的束管監(jiān)測系統(tǒng)的使用效果不好。第二代束管監(jiān)測系統(tǒng)：以氣相色譜儀為主要分析儀器的束管監(jiān)測系統(tǒng)。氣相色譜儀是利用某些材料對(duì)不同氣體的吸附和解吸特性，即分離的原理制成的氣體分析設(shè)備。配置不同原理的檢測器，可分析煤礦自然發(fā)火的所有指標(biāo)氣體，而且分析精度高（對(duì)，，，的最小檢測濃度可達(dá)到）。氣相色譜儀的缺點(diǎn)是設(shè)備操作復(fù)雜，對(duì)操作人員的素質(zhì)要求高；設(shè)備準(zhǔn)備時(shí)間長，從開機(jī)到可以工作要小時(shí)左右；

每天開機(jī)都要作標(biāo)準(zhǔn)氣體的組分表以保證其分析的準(zhǔn)確性；分析速度慢，作一個(gè)氣樣的全分析要分鐘左右；氣相色譜儀工作參數(shù)（溫度，氣體壓力，流量，色譜柱狀態(tài)等）發(fā)生微小變化都使結(jié)果產(chǎn)生誤差，需要經(jīng)常進(jìn)行校正；井下測點(diǎn)不同，氣體濃度變化范圍很大，高濃度的氣體使色譜儀產(chǎn)生嚴(yán)重拖尾。由于普通氣相色譜儀不適合長期連續(xù)工作，由氣相色譜儀組成的束管監(jiān)測系統(tǒng)并不是真正意義上的“監(jiān)測系統(tǒng)”第三代束管監(jiān)測系統(tǒng)：紅外線和色譜儀結(jié)合分析氣體模式。煤礦使用的色譜儀分析氣體成份為等色譜儀分析,難度很大，要求高，且很不穩(wěn)定。但分析碳?xì)浠衔锵鄬?duì)來說很容易。由于的出峰很穩(wěn)定，對(duì)流量比要求不高。一般來說，只要點(diǎn)火成功之后，最快在2分鐘就可以順利得出這三種氣體的分析結(jié)果。德國進(jìn)口的不分光原理的紅外線分析儀可以同時(shí)分析和四種氣體分析一個(gè)氣樣的時(shí)間為分鐘，氣體之間的交叉影響基本為零穩(wěn)定性和可靠性非常高。由以上兩種設(shè)備結(jié)合而成的束管監(jiān)測系統(tǒng)具有分析指標(biāo)氣體全，分析速度快，可長期連續(xù)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。它成功地克服

了以氣相色譜儀為分析設(shè)備的束管監(jiān)測系統(tǒng)的缺點(diǎn)，發(fā)揚(yáng)了以紅外線氣體分析儀為分析設(shè)備的束管監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢，是一種目前最完善的束管監(jiān)測系統(tǒng)。二、佳峰煤礦束管監(jiān)測系統(tǒng)針對(duì)采空區(qū)等人員無法進(jìn)入的地點(diǎn)，氣樣的采集目前最常用的是礦井自燃火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由束管采樣系統(tǒng)和氣體分析中心組成。束管監(jiān)測系統(tǒng)的選擇根據(jù)束管采樣方式的不同，分為地面固定式和井下移動(dòng)式。地面固定式是整個(gè)采樣系統(tǒng)都設(shè)置在地面，通過束管將氣體直接抽至地面，利用氣相色譜儀連續(xù)分析氣體組分和濃度；井下移動(dòng)式是在井下監(jiān)測點(diǎn)附近設(shè)置采樣系統(tǒng)，人工采樣后送至地面氣相色譜儀分析。地面固定式具有連續(xù)、在線監(jiān)測采空區(qū)氣體成分，系統(tǒng)安裝、運(yùn)行、安全穩(wěn)定并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享等優(yōu)點(diǎn)；井下移動(dòng)式具有體積小、重量輕、管路短、維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)，但不能對(duì)井下氣體進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。結(jié)合佳峰煤礦的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)礦井防滅火選擇本礦井已有的一套型井下移動(dòng)式火災(zāi)氣體束管采樣系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)井下煤層自然發(fā)火情況的監(jiān)測、監(jiān)控。同時(shí)在地面設(shè)置有型煤礦專用色譜分析系統(tǒng)進(jìn)行采空區(qū)氣體監(jiān)測和成分分析。型井下移動(dòng)式火災(zāi)氣體束管采樣系統(tǒng)本礦井現(xiàn)已有型井下移動(dòng)式火災(zāi)氣體束管采樣

系統(tǒng)。該套系統(tǒng)可用于在井下對(duì)重點(diǎn)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時(shí)采樣，多個(gè)密閉集中采樣，現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室分析，監(jiān)測火災(zāi)氣體成份的變化，為煤層自燃預(yù)測預(yù)報(bào)提供了有效的手段，為分析煤層發(fā)火情況及其變化趨勢提供了依據(jù)。系統(tǒng)由安裝在井下的管纜及接管箱、儲(chǔ)水器、粉塵過濾器等附件。檢測點(diǎn)設(shè)在采空區(qū)、密閉區(qū)、運(yùn)輸巷道及掘進(jìn)巷道。三、束管監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題佳峰煤礦的束管監(jiān)測系統(tǒng)，存在以下缺點(diǎn)或問題:氣相色譜儀故障率高，分析精度低氣相色譜儀氣路故障時(shí),調(diào)整比較復(fù)雜，對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求高;色譜柱需經(jīng)常老化，影響正常使用色譜儀穩(wěn)定時(shí)間長，每7—10天需進(jìn)行校正，從開機(jī)到能使用一般要2小時(shí)左右;分析一個(gè)氣樣要十幾分鐘左右;真空抽氣泵噪音大;以上決定了系統(tǒng)不具備在線使用功能。由以上原因，束管監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)常不能正常使用，影響了自然發(fā)火的預(yù)測預(yù)報(bào)和煤礦的防滅火工作。四、束管監(jiān)測系統(tǒng)的新技術(shù)鑒于由氣相色譜儀組成的束管監(jiān)測系統(tǒng)存在的以上缺點(diǎn)和通病，礦務(wù)會(huì)研究決定選擇以紅外線氣體分析儀和氣相色譜儀兩種分析設(shè)備組成的束管監(jiān)測系統(tǒng)，不但克服了以上所列缺點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)束管監(jiān)測真正的在線使用:紅外線氣體分析儀分析。、和氣相色譜儀分析，，和，兩個(gè)分析設(shè)備由一套軟件控制，數(shù)據(jù)合成一個(gè)報(bào)表。分3鐘完成一個(gè)氣樣的全分析;氣相色譜儀7-1天0校正一次，不需老化色譜柱;系統(tǒng)開機(jī)5分鐘即可正常使用;操作人員擺脫了繁瑣低效的工作;由進(jìn)口真空泵組成的抽氣泵站抽氣距離長，噪音低，無油無水，安全環(huán)保;前置4路球膽進(jìn)樣口，方便人工采樣分析;具有微機(jī)控制配氣功能，可高精度成比例的稀釋標(biāo)準(zhǔn)氣體和樣品氣體。系統(tǒng)可長期不間斷運(yùn)行。這種模式的束管監(jiān)測系統(tǒng)，高穩(wěn)定高可靠性。五、升級(jí)改造內(nèi)容1、井下管路部分不動(dòng);2、增加紅外線氣體分析儀;3、改造色譜儀和機(jī)柜的連接，通過機(jī)柜控制色譜儀自動(dòng)進(jìn)樣，自動(dòng)采樣，自動(dòng)分析4、更換系統(tǒng)控制柜;5、更換系統(tǒng)數(shù)據(jù)工作站和系統(tǒng)軟件;6、更換抽氣泵7、不需要氮?dú)庾鬏d氣，氫氣既可做燃燒氣也可做載氣六、系統(tǒng)改造后可實(shí)現(xiàn)的主要指標(biāo)能分析，，，2,,,,等九種預(yù)報(bào)自然發(fā)火的指標(biāo)氣體由計(jì)算得出。最小分辨率為量程最小分辨率為量程為最小分辨率為量程為最小分辨率為量程為,最小分辨率均為2可能移動(dòng)抽氣泵站無油，不需冷卻水，低噪音，不需專用泵