Технологический процесс мониторинга метана в угольной шахте: как устроен контроль
Путь данных о метане от датчика в выработке до диспетчера и автоматических защит: из каких звеньев состоит непрерывный мониторинг газовой обстановки.
Метан выделяется в горные выработки постоянно: из разрабатываемого пласта, отбитого угля, выработанного пространства. Концентрация меняется каждую минуту в зависимости от нагрузки на очистной забой, режима проветривания и геологии, поэтому эпизодические замеры газовой обстановки недостаточны. Правила безопасности в угольных шахтах, утвержденные приказом Ростехнадзора от 08.12.2020 № 507, требуют непрерывного автоматического контроля содержания метана. Разберем технологический процесс мониторинга как единую цепочку: от чувствительного элемента датчика до действий диспетчера и автоматических защит.
Место мониторинга метана в системе безопасности шахты
Контроль метана входит в систему аэрогазового контроля, которая, в свою очередь, является частью многофункциональной системы безопасности шахты. Аэрогазовый контроль объединяет измерение концентраций метана, оксида углерода и других газов, контроль расхода воздуха и работы вентиляторных установок. Данные всех подсистем сводятся в единый диспетчерский центр, что позволяет видеть газовую обстановку по шахте в целом, а не по отдельным точкам.
Первое звено: стационарные датчики
Основу мониторинга составляют стационарные метанометры, установленные в местах, определенных проектом аэрогазового контроля: в призабойных пространствах, исходящих струях выемочных участков, тупиковых выработках, у электрооборудования. Датчик непрерывно измеряет концентрацию метана и передает сигнал в наземный комплекс. Современные приборы имеют самодиагностику: обрыв линии, загрязнение чувствительного элемента или выход за диапазон измерения формируют отдельный сигнал неисправности, который диспетчер видит так же, как превышение концентрации.
Передача и обработка данных
Сигналы датчиков по подземным линиям связи поступают на станции сбора информации, а затем на поверхностный вычислительный комплекс. Технологический процесс обработки включает:
- непрерывную регистрацию измерений с привязкой ко времени и месту установки датчика;
- сравнение текущих значений с уставками, заданными для каждой точки контроля;
- формирование предупредительной и аварийной сигнализации диспетчеру;
- автоматическую выдачу команд на отключение электроэнергии защищаемых объектов;
- архивирование данных для последующего анализа и расследования инцидентов.
Архив измерений — не формальность. По трендам концентраций инженер по аэрогазовому контролю выявляет участки с растущим газовыделением, оценивает эффективность дегазации и проветривания, обосновывает изменение режимов работы.
Автоматические защиты
Ключевое свойство системы — способность действовать без участия человека. При достижении уставки аппаратура автоматически снимает напряжение с электрооборудования защищаемой выработки или участка: искра в загазованной атмосфере недопустима. Повторная подача напряжения возможна только после снижения концентрации и подтверждения диспетчером. Блокировка исключает ситуацию, когда машинист «перезапускает» оборудование при опасной газовой обстановке.
