矿井瓦斯涌出量精准统计与智能化计量分析

梅洋洋

摘要：矿井瓦斯涌出统计工作在煤矿瓦斯治理工作当中是一切工作开展的重要前提，同时也是矿井通风设计、瓦斯抽采系统设计以及矿井产量确认的重要依据，自我国于2018年实施《瓦斯综合治理办法》一文以来，瓦斯动态分析、处置制度等方面便被提出更高要求。基于此，本文将主要针对框架瓦斯涌出量精准统计与智能化分析展开探讨。

关键词：矿井瓦斯；涌出；精准统计；智能化计量

引言：随着表层煤炭能源的日益稀缺，千米深的煤炭储量将成为未来资源开采的重点目标。众所周知，煤层瓦斯成藏标准复杂，瓦斯复合灾害更加严重，开采难度系数不断扩大，由于特殊情况，深部煤矿瓦斯石产量的精确测量和验证已成为一项技术挑战。

1我国矿井瓦斯涌出量精准统计发展历程

自步入二十一世纪以来，信息科学对于人类文明进步有着极为重要的影响，这一学科软件计算方式主要是针对研究对象进行近似而非精准、模糊逻辑、神经网络、遗传算法、分型与混沌理论等，在矿井瓦斯涌出量精准统计领域，随着软计算方式的引进，促使瓦斯涌出量精准统计成为现实，自二十世纪九十年代至今，诸多专家学者针对矿井瓦斯涌出量精准统计创立了诸多方式，例如，在上世纪八十年代，邓聚龙教授创立了灰色理论后，相关的软计算方式在矿井瓦斯涌出量精准统计当中得到应用，并且，在九十年代初期，这一理论也将神经网络在此工作当中应用，而后又有诸多专家学者通过不同算法又衍生出更多计算模型，同时，通过矿井监控系统所产生动态数据，促使矿井瓦斯量涌出量的精准统计与智能化计量得以初步实现。

3工作面风排瓦斯量统计

工作面的风排瓦斯量取决于工作面回风量和瓦斯浓度值两个要素，当工作面风量发生变化时，仅以瓦斯气体浓度值作为气体分析指标值，不能反映工作面真实的瓦斯涌出量状况。在日常工作中对瓦斯涌出量进行统计分析时，需要将每次通风系统调整后、每十天准确测量的工作面风量主要参数加入。瓦斯抽采量的统计分析是瓦斯抽采泵运行的关键主要参数，它直接反映了瓦斯抽采泵的运行情况，然而，由于抽采管道中的蒸汽成分复杂，主要参数的变化往往会导致各矿井气体流量的准确测量出现较大误差。而且，瓦斯抽采综合主参数检测仪交付使用后，由于其自身特性，对测量环境要求严格，导致部分公司无法进行精确的流量测量或流量测量工作滞后。针对以上问题，明确提出采用标准化孔板流量计和检测负压传感器进行气体流量人工检定和自动计量检定。利用管网进行校正，准确测量各支管的流量，改善流量的准确性，以及提高瓦斯排放量统计工作的总结。标准孔板应用历史悠久，从设计、制造、检验、使用等方面有一套国际公认的标准规范，而且孔板流量计结构十分简单，能够适用各种环境下流量的测量。

现各矿孔板流量计均使用厂家所提供的公式： 进行计算，该计算方法在泵站压力、瓦斯浓度变化较大时误差值较大，不能准确反映瓦斯泵站的真实运行状态。而孔板流量计测定流量时不单要测量孔板前后的压差值，还必须测定如下参数：（1）测量地点的大气压力值；（2）管道内的气体压力值；（3）管道内的气体温度；（4）管道内的瓦斯浓度。然后采用下式进行计算孔板流量计开启时的标况流量： 。在公式当中，Q为使用变准孔板所测定的混合瓦斯流量，使用m³/min表示，K为流量矫正系数，使用K=189.76·a·m·D²表示，b为管道直径，使用m作为表示△h为孔板前后端所测量压差，使用Pa表示， 为温度矫正系数， 为压力矫正系数。

为了更好地防止孔板流量计损坏气泵排气流量，在孔板流量计附加位置设置了串联管道，如图1所示。进行精确测量时，气体以在包装分支上，而串联支路在进行精确测量时，关闭串联支路闸阀，让所有蒸汽流过孔板流量计。并且这种测量方法导致准确测量的流量是分支闸阀关闭时的流量，而不是所有气泵正常运行时的流量。因此，使用气体综合主要参数表或GLW200/16G型流量传感器装置对孔板流量计开启和关闭时的流量进行精确测量，得到填料节流阀修正指数。根据上述计算方法，制定孔板流量计算报告，每周根据泵房运行状况调整工作压力、浓度值、气体等主要参数。在自然通风生产调度计算机中设置该表，不仅可以准确地测量排气流量，还可以监督各班次人工检查加注流量和泵房流量。

图1 孔板流量计安装示意

4智能化瓦斯涌出计量

煤矿瓦斯智能化管理符合煤炭企业的发展，与当前煤炭企业减人增效的重点工作并存，在瓦斯智能化管理方面，即瓦斯日分析的基础，煤矿瓦斯排放情况的智能系统统计分析，瓦斯排放量的信息化管理和数据可视化，充分利用实际瓦斯日分析功效、排气流量和气体浓度值均已完成实时准确测量并联网进行统计分析。在日常应用的整个过程中，GLW200/16G传感器设备的故障率较高，测量数据信息受排气环境影响，损坏波动较大。选用煤矿负压传感器与孔板流量计压力表孔串联检测孔板流量计的压差，然后将测得的压力误差导入孔板流量计算表，然后进行人工校验工作和自动流量测控系统工作。将上述工作面排风量、工作面送风瓦斯浓度值、排气流量和瓦斯浓度值汇总并转化为折线统计图，用于煤矿日瓦斯排放统计分析、瓦斯日分析和计算机统计工作总结。

结论：

1.工作面的气体浓度值结合工作面的排风量一起分析，可以更好地反映各工作面的气体排放状况。2.采用瓦斯抽放支流修正，减少了准确测量抽放支流的劳动量，同时掌握各抽放支路的流量和瓦斯浓度值，对抽放工作压力分配工作分公司根据数据和信息，提高了瓦斯抽采的高效性和目的性。3.采用检测液位传感器精确测量孔板流量计的压差，提高了排气流量的精确测量方法。根据综合主参数表、流量传感器和孔板流量计三个主要流量参数，可以准确掌握泵的运行情况。房间操作。但由于检测中使用的液位传感器的检测范围为0~5Kpa，管理人员必须根据工作压力范围计算孔板流量计的孔径。4.根据瓦斯排放现值图的分析，可以将瓦斯排放的异常点和瓦斯排放的变化趋势可视化，适用于下一步瓦斯整治工作给出的数据。

参考文献：

1. 李金生. 基于ARIMA时间序列的瓦斯涌出量预测研究[J]. 陕西煤炭, 2020(S02):6-10.

2. 王冬. 复产矿井瓦斯涌出量预测影响因素及偏差分析[J]. 能源与环保, 2020(7):5-10.

3. 刘军. 急倾斜特厚煤层开采工作面瓦斯涌出量预测方法的 建立及应用[J]. 矿业安全与环保, 2019, 46(1).

姓名:梅洋洋 出生年月:1994年4月 性别:男 民族:汉 籍贯:陕西延安

学历:大学本科 职称:助理工程师 研究方向:矿井“一通三防”