高波
淮河能源集团煤业公司张集煤矿，安徽淮南 232001
摘要：传统的采空区气体检测方法效率低、投入大、不能实时动态监测等，为此，张集煤矿技术人员结合采空区均压通风技术，实现了采空区气体在线实时监测，取得良好效果。
关键词：；气体；多参数；监测装置；应用
随着矿山自动化、信息化、智能化的发展，对瓦斯治理及防火工作的现代化都提出了更高的要求，传统的采空区气体检测方法，效率低、投入大、准确性差，费时、费力，无法实时动态监测等弊端，采空区内气体出现异常变化时，不能第一时间被掌握。张集煤矿研发了采空区气体实时在线监测装置，结合采空区均压通风技术，实现了采空区气体连续不间断监测。
1采空区气体多参数连续监测装置
采空区气体实时监测装置是利用一氧化碳（CO）、瓦斯（CH4）、氧气（O2）、温度（℃）四个传感器、矿用煤气表组合安装后连接在抽采系统上，由抽采系统提供稳定且不间断的负压，来实现采空区内多气体的实时采样后通过传感器测量数值并在线上传、保存。该装置实现了对采空区内多气体24小时不间断监测记录，无需再采用人工周期内使用负压抽气筒采样到地面送检，并通过软件设定可以实现各报警。该装置不仅能用于已封闭采空区气体监测，也能用于正在回采工作面采空区气体监测。
1.1 采空区气体多参数连续监测系统组成
该系统由1束管、2分控阀门、3气体储存箱、4传感器集成、5气体流量计、6主控阀门、7抽采系统和8监控系统组成。
束管：采用内径10mmPVC管，在工作面回采过程中预定深度埋入；
分控阀门：选用DN10mm铜质阀门，尺寸与1束管尺寸相配套；
气体存储监测管：采用有机玻璃或φ159mm管路加工件制成，进气端、监测监控端及出气端各连接口使用凝固胶或生料袋密封，保证装置的气密性、监测的准确性；
传感器：传感器集成由一氧化碳传感器、甲烷传感器、温度传感器、氧气传感器，各传感器要数据感应灵敏；
气体流量计：安装在气体存储监测管出气端，实现气体流量统计，选用矿用煤气表；
主控闸阀：采用DN10mm铜质阀门，安装在气体流量计与抽采管路之间，总控气体流量、流速；
监控系统：4个传感器监测四参数传输至监控终端，设置数据预测预报报警值，实现采空区气体多参数的连续实时监测；
1.2 工作原理
采空区预埋监测点气体受抽采负压作用通过束管进入气体监测存储管内，气体监测存储管上安设的传感器检测仪可监测气体甲烷、一氧化碳、温度、氧气四参数并实时上传，实现连续监测，为进一步掌握煤层自然发火预兆提供依据。采空区气体多参数连续监测系统工作原理见图1。
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图1 采空区气体多参数连续监测原理图
1.3 工作方法
预先将束管埋入采空区预定深度（预埋的A点为80m、B点为50m、C点为30m、D点为10m），在各束管上依次安装分控阀门（分为A点气流分控阀门、B点气流分控阀门、C点气流分控阀门、D点气流分控阀门）；然后将分控阀门连接至气体存储监测装置；气体储存监测装置监测监控端安设传感器集成（由一氧化碳传感器、甲烷传感器、温度传感器、氧气传感器）；气体储存监测装置出气端安设气体流量计和主控阀门，再连接至抽采管路，通过抽采系统负压抽出预埋深度的气体进入气体存储监测装置；气体储存监测装置的传感器监测出气体四参数后传输至监控系统。根据需要检测的深度打开相应分控阀门，同时关闭其它分控阀门，实现连续在线监测。
1.4 使用情况
1.4.1 已封闭采空区使用情况
张集煤矿已在1132（1）运顺封闭墙、1613（3）工作面等地点进行安装使用，实现了已封闭采空区气体在线连续监测。
1.4.2 回采工作面使用情况
为准确监测、分析回采工作面收作期间的采空区气体情况，为收作期间采空区防火治理提供依据，在1613（3）工作面安装了采空区气体多参数连续监测装置。根据1613（3）工作面预计收作线在退尺点1686m位置，确定了1613（3）工作面防火束管4个预埋位置，A束管预埋位置为1613（3）工作面退尺点1606m，B束管预埋位置为1613（3）工作面退尺点1636m，C束管预埋位置为1613（3）工作面退尺点1656m，D束管预埋位置为1613（3）工作面退尺点1676m。 1613（3）工作面采空区A束管监测部分情况如图2～3。
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图3 1613（3）轨顺采空区温度（℃）实时监测曲线
2采空区封闭墙气室技术
沿空掘进或回采工作面受采动影响，临近采空区密闭墙墙外易积存瓦斯及CO。传统的治理通过采空区预埋管直接抽采采空区，虽然解除了瓦斯威胁，但给采空区防火管理带来了隐患。通过在永久密闭墙外一定距离增设一道密闭墙，两墙之间形成均压室，人为实现采空区均压，降低了采空区漏风。通过对均压室的抽采，即解决了密闭墙墙外瓦斯积聚的威胁，又解除了采空区长期抽采带来的防火隐患，实现了采空区瓦斯与防火共治。
3采空区气体多参数连续监测装置应用效果
（1）实现了采空区气体连续不间断监测，实现了在线监测。相比人工监测具有性能稳定、灵敏可靠等优点。
（2）降低了防火检查员劳动强度，增加了防火检查员安全系数。该装置的投入使用，实现了采空区的实时在线监测，在当前人员紧张的形势下，这是必然的趋势。同时，因防火检查员减少了在回风巷与密闭墙外作业时间及次数，降低了在危岩活矸下作业的风险。
（3）推进了“一通三防”“一优三减”工作的开展，为一通三防自动化、信息化、智能化指明了方向。
（4）节约材料，实现降本增效。减少用工人数、试剂、工器具等人工费与材料费，该系统全面推广应用后每年每矿井可节约费用约220万（按矿井每年6个收作面，14个采空区监测计算）。