论文导读：济宁二号煤矿原有束管监测系统为KSS-200煤矿束管色谱微机监测系统。详细介绍了JSG-7型煤矿自燃发火束管监测系统在济宁二号煤矿的应用与实践，阐述了束管监测系统对煤矿安全生产的重要意义，对创建本质安全型煤矿做出了有益探索。
关键词：束管监测系统，应用，实践
束管监测系统是矿井防灭火预测预报重要的技术手段，是矿井防治自然发火的第一道防线，在矿井安全管理中不可或缺，其性能的稳定、完善与否，直接关系到矿井的安全生产。目前国内使用的束管监测系统的气体分析设备主要有两种：一种是采用红外线吸收原理的红外线气体分析设备，二是采用分离原理的气相色谱仪。两种设备各有所长，红外线气体分析设备监测范围宽,飘移小、速度快、稳定性好，适合连续的在线分析。论文参考网。其不足之处是检测的气体品种少，预测自然发火的部分气体指标如C2H6、C2H4、C2H2、C3H8等不能进行分析。而气相色谱仪检测的气体品种多，精度高，能够满足预测预报煤层自然发火的需要，但是检测速度慢，操作复杂，不适合连续的在线分析。
济宁二号煤矿原有束管监测系统为KSS-200煤矿束管色谱微机监测系统。该系统自1992年安装使用， 为济宁二号煤矿的防灭火工作发挥了重要作用。但目前系统老化严重，软件陈旧，运行过程中经常出现设备稳定性差，监测漂移大，分析误差大，重复性不好等问题。同时，随着矿井不断的延伸，采区逐渐增加，该监测系统已远远不能满足矿井安全生产需要。
结合当前的气体监测分析技术发展趋势，拟采用先进的< 红外线分析仪+气相色谱仪分析 > 模式，集红外线气体分析设备监测范围宽、飘移小、速度快、稳定性好、适合连续的在线分析的优势与气相色谱仪分析检测的气体品种多、精度高的长处与一体，对现有系统进行升级改造。经多方调研、综合分析比较，济二矿与有关科研单位共同研发了JSG-7型煤矿自燃发火束管监测系统，该系统在微机控制下可将井下监测点的气体，通过束管连续不断的抽至井上气体分析仪中进行精确分析，实现对CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2等气体含量的在线监测，其分析结果在以实时监测报告、分析日报表两种方式提供给有关人员的同时可自动存入数据库中，方便今后对某种气体含量的变化趋势进行全面分析，预测预报煤炭自燃的趋势及发火点的温度变化情况。该系统同时具有红外线气体分析和气相色谱分析两种功能，可分别同时或单独运行，是目前井下自然火灾监测设备理想的更新换代产品。
一、系统具有以下优点：
（1）运行稳定，可靠性强：由于进入分析仪中的气体直接通过束管在井下采样，气体不会受到任何其它人为因素的影响，能真实的反映井下采样地点的气体变化情况；通过粉尘过滤器和滤水器进行过滤，采集的气样进一步减少了不必要的干扰，非常适应煤井下多尘、潮湿的作业环境，分析结果准确可靠。
（2）操作简便：整个系统在微机控制下运行，显示器和控制柜均能动态实时的反映当前系统的工作状态，操作人员可以方便的查询各种参数来满足不同的监测需要；全屏汉字编辑，界面友好。
（3）工作效率高：系统可24小时连续进行采样与分析工作，不用人工下井采样，大大节省了人力、物力，降低了检测人员的劳动强度。
（4）检修方便：由于整个系统的控制、运行、分析部分均安装在地面室内，检修十分方便。
（5）自动化程度高：操作人员设置好参数，启动束管检测后，系统进入自动状态，连续不断地进行采样、分析、输出结果，直到完成设定的次数或人工干预为止。
二、系统工作原理：
采统工作时，先启动抽气泵，使束管内形成负压，即井下外部的压力大于束管内的压力，使井下气体被吸入束管，到达井上的电磁阀前并处于等待检测状态，气相色谱仪达到稳定工作状态后，微机通过控制接口输出一个开关量给驱动电路，驱动电路的继电器吸合，接通某一路束管的磁阀，该路束管内的气体被分别送入红外线分析仪和色谱仪中，分析结果被送到微机内的数据采样接口板上，经过信号放大，模数转换，将模拟量变成数字量，然后由分析软件进行处理，形成谱图和分析结果，分别在屏幕和打印机上表现出来，完成某一路束管气体的检测分析过程。在需要多路检测的时候，由微机按照用户设定的检测顺序和检测次数自动循环进行，无需人工干涉，可实现24小时连续在线检测与分析，所有分析数据均存入数据库，以便数据的再利用。
束管是用高压聚乙烯制成的输气管，它具有抗老化、耐腐蚀、防水性好、可任意弯曲型等特点。气管既可以单根使用，也可以集中使用。利用气管将井下气体运至井上分析地点，主要是利用了气管两端产生不同的压力，使气体从压力大的一端流向压力小的一端的原理。在井下已选定的采样地点，敷设好气管，气管的端口装上滤尘器，以防止井下的煤尘和岩尘进入气管内。若干根气管通过分路箱（含滤水器）成为束管，连接敷设至井上气析室内，每根管路通过电磁阀汇成一路接到抽气泵上，当抽气泵开始工作时，泵口的压力在抽气泵的作用下开始变小，产生一个负压，与井下管路的接口形成压差，外部压力大于管路内部压力，气体进入管路内部，抽气泵连续不断的工作，使气体由井下源源不断的抽至井上，在微机的控制下，每路气体被顺序送入气体分析仪分析。
三．系统升级步骤与过程
（1）增加红外线气体分析设备。德国西门子公司的ULTRAMAT23红外线气体分析设备可分析CO、CO2、CH4、O2等4种预测预报自然发火的指标气体，并可24小时连续工作，自动生成报表和测点的气体变化趋势曲线。
（2）改造原气相色谱仪分析系统。
①更换气相色谱仪，选用工业在线气相色谱仪SP1000和与其配套的专用进气系统，包括2台MOA-V11采样泵。
②更换色谱数据采集卡，选用32位A/D转换器和与其配套的分析控制软件。
③安装具有自动生成报表，自动生成气体变化趋势曲线，可进行网络传输的新型色谱数据工作站。
(3)更换原抽气泵为4台美国GEST公司摇摆活塞式75R647抽气泵。
(4)更换气体预处理装置，该装置包括气体消焰，过滤，流量调节，干燥冷凝处理等。
(5)更换采样控制装置，该装置包括两套系统的自动循环采样控制板，两套系统的继电器板，66只进口二位三通电磁阀，32只压力流量显示仪表等，能使红外线分析系统和色谱仪分析系统分别或同时工作。
(6)增加一套系统软件。分别控制两套系统的采样和数据分析处理，报表可进入网络传输，实现数据共享。
(7) 更新系统数据工作站：
4研华一体化工作站一套，包括2套32位数据采集卡，和与其配套的分析控制软件，激光打印机打印报表和趋势曲线。
5研华工控机两台（原装机）。
6HP5200L激光打印机一台。
7三星液晶显示器一台（19英寸）。
5） 32位数据采集板2块。论文参考网。
（8）测点由16路增加到32路，相应的铺设一根16芯700米阻燃和抗静电气缆。
四、系统升级改造后主要技术指标
1.测点路数由16路增加到32路。
2.系统能24小时不间断运行。
3.分析一路气样的时间小于3分钟。
4．可分析CO、CO2、CH4、O2、C2H4、C2H6、C2H2、N2等8种预报自然发火的指标气体。其中CO气体的最小分辨率为1PPm，C2H4 、C2H6、C2H2气体的最小分辨率为0.05PPm。
5．分析数据、报表、趋势曲线等自动生成，并可进行网络传输。
趋势曲线图
该系统升级后，极大地提升了矿井防灭火装备水平，安全管理手段进一步完善。论文参考网。系统投入使用以来，工作稳定可靠，分析数据迅速、准确、操作方便，工作效率高，节省了大量的人力、物力；可全面分析多种有害气体成分，及时预测预报矿井自然发火安全隐患，高效灵敏地及时掌握矿井各发火重点监控区域的指标气体细微变化，以便安全管理部门据此及时采取有效防治措施，将煤炭自然发火这一长期制约矿井安全发展的重大安全生产隐患消灭在萌芽状态，确保矿井安全高效发展和职工的生命安全、身体健康，社会效益和经济效益均极为显著。
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