К вопросу повышения достоверности данных о содержании метана в атмосфере горных выработок

Повышение нагрузки на забой одновременно с ухудшением общих горно-геологических условий добычи угля ведут к росту метановыделения на тонну добываемого угля.

Изучение обстоятельств прошедших аварий, связанных с взрывами метановоздушных смесей, и анализ литературных источников, в которых освещается этот вопрос, показывают, что аппаратура автоматического контроля метана (АКМ) не может обеспечить выдачу на поверхность исчерпывающей информации, необходимой для принятия решений по обеспечению безопасности работ по газовому фактору. Это обусловлено:

• особенностями газовыделения или формирования зон повышенного содержания метана, которые невозможно предусмотреть при проектировании систем аэрогазового контроля;
• транспортным запаздыванием, связанным с несовпадением источника газовыделения с местами установки датчиков;
• низким качеством обслуживания, неисправностью или неправильной установкой датчиков;
• умышленным или случайным созданием условий для фальсификации информации и т.п.

Из изложенного вытекает актуальность поиска путей совершенствования централизованного контроля содержания метана, расширяющих информационное поле и повышающих достоверность получаемых сведений о газовой обстановке в атмосфере горных выработок угольных шахт.

Из всей аппаратуры для измерения концентрации метана в шахте наиболее плотно газовое поле перекрывается индивидуальными сигнализаторами метана, совмещенными с головными светильниками. Если снять информацию о концентрации метана с каждого из них, то в дополнение к широко применяемому у нас и за рубежом стационарному централизованному сбору информации, это позволит:

1. увеличить объем данных о газовой обстановке в выработках, включая места нахождения горнорабочих;
2. повысить объективность сведений о газовой обстановке за счет использования большого количества одновременно работающих датчиков метана;
3. дистанционно выявить отклонения в работе средств контроля метана путем сравнения данных, поступающих от нескольких метанометров, находящихся в одной зоне;
4. на поверхности оценить газовую обстановку на  аварийном участке, где присутствуют горнорабочие, даже при отключении питания аппаратуры АКМ.

Необходимо отметить, что индивидуальные сигнализаторы метана поверяются значительно чаще стационарных датчиков и в лучших условиях, что повышает достоверность выдаваемой ими информации.

В настоящее время, подавляющее большинство российских шахт, опасных по газу, оснащено необходимым количеством индивидуальных сигнализаторов метана, совмещенных с головными светильниками. Рассмотрим требования к такому прибору для обеспечения его работы в составе системы сплошного газового контроля (СГК).

В первую очередь, такой прибор должен измерять весь диапазон возможных при работе концентраций метана, т.е., по крайней мере, до 2,5 – 3 об. % метана. Информация об измеренной концентрации должна быть в любой момент готова для передачи в СГК.

Во вторых, сигнализатор метана должен иметь дополнительные технические средства для передачи этой информации в СГК.

Единственным техническим средством для передачи информации с подвижного объекта в условиях шахты является радиоканал. Не утомляя специалистов шахт длинными выкладками об условиях распространения (поглощения) радиоволн в шахте, временем обработки (передачи) информации, сразу скажем, что, по нашему мнению, наиболее пригодны для этих целей диапазоны частот 866 и 433 МГц. Среди испытываемых в настоящее время систем оповещения и позиционного контроля, по крайней мере, три удовлетворяют данному условию, что создает предпосылки для развертывания работ.

Иначе обстоит вопрос с сигнализаторами метана. Большинство типов используемых на шахтах сигнализаторов метана работает по схеме компарирования сигнала в точке, т.е. не имеет текущей информации о концентрации метана и не имеет технических средств для передачи информации. Единственным серийным сигнализатором метана, совмещенным с головным светильником, имеющим и измерительный канал, и радиоканал для передачи информации является сигнализатор СМС-7М.

Поскольку сигнализатор метана СМС-7М изначально проектировался для встраивания в него элементов оповещения и позиционирования местоположения, возможны два варианта построения СГК.

В первом случае для передачи информации используется собственный трансивер сигнализатора, работающий на частоте 886 МГц. Обращение к сигнализатору от контроллера системы оповещения производится по индивидуальному адресу, совпадающему с индивидуальным номером сигнализатора. В этом случае контролер должен «уметь» по команде оператора или по программе перестраиваться на частоту сигнализатора метана (единую для всех сигнализаторов) и извлекать из пакета параметров сигнализатора модуль, содержащий информацию о концентрации метана. Обмен информацией производится только по запросу. Программное обеспечение оповещения и позиционирования не изменяется.

Возможен вариант построения, когда процессоры сигнализатора метана и модуля оповещения связываются между собой по внутреннему интерфейсу. Тогда передача информации о концентрации метана может быть организована как по запросу, так и по внутреннему таймеру. Это обеспечивает наиболее оперативный автоматический контроль газовой обстановки как в отдельном забое, так и во всех зонах шахты, где в текущий момент находится персонал с сигнализатором метана. Отсутствует необходимость совпадения диапазонов частот контроллера и сигнализатора метана. Однако в этом случае программное обеспечение модуля оповещения должно подвергнуться доработке.

Выше изложенное показывает, что сегодня имеются достаточно глубокие наработки для создания СГК на основе уже имеющейся и испытываемой аппаратуры. Это позволит значительно расширить объем поступающей на поверхность информации и существенно повысить безопасность по газовому фактору.

Выводы.

1. Существующие системы АКМ не обеспечивают получение информации о состоянии газовоздушной среды в необходимом объеме и слабо защищены от фальсификации информации.
2. Наибольшее количество информации о концентрации метана в местах нахождения персонала несут сигнализаторы метана, совмещенные с головными светильниками.
3. В настоящее время сложились благоприятные условия для создания систем сплошного газового контроля на основе опробованных технических решений систем позиционирования и сигнализаторов метана со встроенным радиоканалом.

Список литературы

1.Кашуба О.И., Медведев В.Н. Расширение информационного поля при централизованном сборе данных о содержании метана в атмосфере горных выработок//Вестник НТУ Украины.-2007-С.107-112.

2.Итоговое заседание комиссии по расследованию причин аварии на шахте «Юбилейная»//Безопасность труда в промышленности.-2007.-№6.-С.26-29.

3.Газодинамические проявления по дням обобщенного недельного цикла на шахтах Кузбасса в пределах четырехлетних периодов.// Безопасность труда в промышленности.-2008.-№4.-С.41-46.

Авторы:

Дубилер Юрий Соломонович,

генеральный директор ЗАО «ПО «Электроточприбор», Омск;

Медведев Валерий Николаевич,

начальник физико-химического отдела МакНИИ, Макеевка, Украина;

Осипов Владимир Михайлович,

главный конструктор ЗАО «ПО «Электроточприбор», Омск

Просмотров: 3288

Дата: Понедельник, 11 Февраля 2013