安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦中的應(yīng)用與實(shí)踐

何輝平

摘要：為保障煤礦的安全生產(chǎn)，建立完善可靠的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)已成為煤礦安全生產(chǎn)工作必須解決的重要問(wèn)題。文章結(jié)合東溝煤炭有限責(zé)任公司煤礦實(shí)際，對(duì)其安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，以供類(lèi)似礦井借鑒。

關(guān)鍵詞：安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)；布置；構(gòu)成

中圖分類(lèi)號(hào)：TD76文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）20-0174-02

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)是指對(duì)煤礦的瓦斯、風(fēng)速、一氧化碳、煙霧、溫度等環(huán)境參數(shù)和礦井生產(chǎn)運(yùn)輸提升排水等環(huán)節(jié)的機(jī)電設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，通過(guò)對(duì)被測(cè)參數(shù)實(shí)施實(shí)時(shí)有效的控制，及時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警斷電和閉鎖，便于制止事故的發(fā)生或擴(kuò)大；在發(fā)生事故的情況下，能及時(shí)指示最佳救災(zāi)和避災(zāi)路線。礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是煤礦企業(yè)安全、集約、高效生產(chǎn)的一種現(xiàn)代化高科技保障手段,對(duì)改善我國(guó)煤礦的安全狀況、提高煤礦生產(chǎn)效率和現(xiàn)代化水平起到了重要作用。

1工程概況

呼圖壁縣東溝煤炭有限責(zé)任公司煤礦礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.9 Mt/a，本礦井為主、副井開(kāi)拓，主井采用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸原煤，副井利采用單鉤串車(chē)提升。礦井為低瓦斯礦井，煤塵具有爆炸性，煤層均屬易自燃煤層。為確保礦井生產(chǎn)的安全可靠，對(duì)煤礦井下工作場(chǎng)所的環(huán)境參數(shù)及各主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)、并實(shí)現(xiàn)各主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井自然災(zāi)害的綜合治理及礦井生產(chǎn)的安全。

2安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容

2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

①確定礦井裝備一套KJ90NA安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其信息檢測(cè)及分站等設(shè)備的布置完全按照礦井特點(diǎn)設(shè)置，使各部分設(shè)備都能被充分合理地運(yùn)用，以滿足礦井管理的要求。煤礦可根據(jù)礦井生產(chǎn)情況增減傳感器及分站，以增強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)功能。

②為保證井下工作人員的安全，并加強(qiáng)人員管理，礦井設(shè)計(jì)選用KJ256型井下人員定位子系統(tǒng)一套，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)井下作業(yè)人員及運(yùn)輸車(chē)輛位置的監(jiān)測(cè)查詢(xún)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的全程及全覆蓋跟蹤和監(jiān)控，使管理人員能夠隨時(shí)掌握井下人員及運(yùn)輸車(chē)輛分布狀況，以便于進(jìn)行更加合理的調(diào)度管理。同時(shí)，當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，救援人員也可根據(jù)井下人員及設(shè)備定位系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)、圖形，迅速了解有關(guān)人員的位置情況，及時(shí)采取相應(yīng)的救援措施，提高應(yīng)急救援工作的效率。

2.2系統(tǒng)構(gòu)成

2.2.1安全監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

由監(jiān)測(cè)主機(jī)、分站和各種傳感器等設(shè)備組成，主要用于對(duì)井下各采掘工作面、運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷的瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、粉塵、風(fēng)速、負(fù)壓、溫度等環(huán)境參數(shù)，以及礦井主要采掘、排水及通風(fēng)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。分站和傳感器采用本質(zhì)安全型設(shè)備。系統(tǒng)具有足夠的運(yùn)算能力和存貯容量，可對(duì)所監(jiān)測(cè)的各類(lèi)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、存貯、分析、實(shí)時(shí)處理、顯示、報(bào)警、報(bào)表及打印等功能。

2.2.2人員定位系統(tǒng)系統(tǒng)的構(gòu)成

主要設(shè)備包括地面監(jiān)控主機(jī)、井下監(jiān)測(cè)分站、無(wú)線編碼接收器及配套礦用電源等。對(duì)井下作業(yè)人員監(jiān)測(cè)查詢(xún)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的全程及全覆蓋跟蹤和監(jiān)控，使管理人員能夠隨時(shí)掌握井下人員布狀況，以便于進(jìn)行更加合理的調(diào)度管理。同時(shí)，當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，救援人員也可根據(jù)井下人員及設(shè)備定位系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)、圖形，迅速了解有關(guān)人員的位置情況，及時(shí)采取相應(yīng)的救援措施，提高應(yīng)急救援工作的效率。

根據(jù)井下監(jiān)控分站的設(shè)置位置，部分安全監(jiān)控系統(tǒng)的分站電源（隔爆兼本安型防爆電源）需與分站分開(kāi)設(shè)置，分站電源就近設(shè)在中央變電所或主運(yùn)輸巷配電點(diǎn)及機(jī)電硐室內(nèi)。安全監(jiān)控系統(tǒng)的電源電纜和傳輸電纜采用符合MT818標(biāo)準(zhǔn)的銅芯橡套電纜和通訊電纜。

3監(jiān)測(cè)監(jiān)控點(diǎn)的設(shè)置

3.1監(jiān)控分站設(shè)置

安全監(jiān)控及人員定位系統(tǒng)設(shè)備環(huán)境監(jiān)測(cè)分站設(shè)置：分為地面及井下兩部分，環(huán)境監(jiān)測(cè)分站分別選用（KJ90N-F（16）型和（KJ90N-F（8）型分站設(shè)備。

①井下環(huán)境監(jiān)測(cè)分站：針對(duì)井下巷道布置情況，在井下共設(shè)8個(gè)環(huán)境分站，井下分站具體分布如下：井下中央變電所（1 FZ）、二采區(qū)回風(fēng)上山掘進(jìn)面（2 FZ）、主井與一采區(qū)軌道下山聯(lián)絡(luò)巷（3 FZ）、1W4-202工作面回風(fēng)順槽掘近面入口處（4 FZ）、1W4-202工作面回風(fēng)順槽掘近面（5 FZ）、+1 520 m水平運(yùn)輸石門(mén)（6 FZ）、1W4-201工作面（7 FZ）、+1 555 m水平軌道石門(mén)（8 FZ）。

②井下設(shè)1個(gè)永久避難硐室、3個(gè)臨時(shí)避難硐室，在每個(gè)永久（臨時(shí)）避難硐室內(nèi)均設(shè)有監(jiān)控分站。

③地面設(shè)有4個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)分站：分別設(shè)在地面扇風(fēng)機(jī)房（9 FZ）、主井井口房（10 FZ）、地面生產(chǎn)系統(tǒng)（11 FZ）、地面35 kV變電所。

3.2傳感器布置

①回采面?zhèn)鞲衅鞯牟贾谩２擅汗ぷ髅嬖O(shè)置如下：傳感器，CH4傳感器、CO傳感器、CO2傳感器、聲光報(bào)警、T溫度傳感器、Q饋電狀態(tài)傳感器、D斷電儀、DJ機(jī)載斷電儀、KT設(shè)備開(kāi)停傳感器，其中裝于采煤工作面?zhèn)鹊募淄閭鞲衅鲌?bào)警濃度為1.0%的CH4，斷電濃度為1.5%的CH4，復(fù)電濃度為<1.0%的CH4，裝于進(jìn)風(fēng)巷的甲烷傳感器報(bào)警濃度為0.5%的CH4，斷電濃度為0.5%的CH4，復(fù)電濃度為<0.5%的CH4，裝于回風(fēng)巷的甲烷傳感器報(bào)警濃度為1.0%的CH4，斷電濃度為1.0%的CH4，復(fù)電濃度為<1.0%的CH4，斷電范圍為工作面及回風(fēng)巷中全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備。

②掘進(jìn)面?zhèn)鞲衅鞯牟贾?。掘進(jìn)工作面設(shè)置CH4傳感器、CO傳感器、CO2傳感器、聲光報(bào)警、T溫度傳感器、Ft風(fēng)筒開(kāi)關(guān)傳感器、Q饋電狀態(tài)傳感器、D斷電儀、Fm風(fēng)門(mén)傳感器、Fv風(fēng)速傳感器、KT設(shè)備開(kāi)停傳感器。裝于掘進(jìn)頭側(cè)的高低濃度甲烷傳感器報(bào)警濃度為1.0%的CH4，斷電濃度為1.5%的CH4，復(fù)電濃度為<1.0%的CH4，其中裝于出口側(cè)的高低濃度甲烷傳感器報(bào)警濃度為1.0%的CH4，斷電濃度為1.0%的CH4，復(fù)電濃度為<1.0%的CH4，斷電范圍為掘進(jìn)巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備；當(dāng)檢測(cè)到局部扇風(fēng)機(jī)風(fēng)筒風(fēng)量低于規(guī)定值或瓦斯超限時(shí)，立即停止局部扇風(fēng)機(jī)和切斷掘進(jìn)工作面的所有非本質(zhì)安全型設(shè)備的供電電源。

③永久避難硐室及臨時(shí)避難硐室內(nèi)、外設(shè)置有CH4傳感器、CO傳感器、CO2傳感器、O2傳感器、T溫度傳感器、Fm傳感器。

④其它地點(diǎn)傳感器的布置。在煤倉(cāng)上下裝煤點(diǎn)處裝設(shè)瓦斯傳感器，裝煤點(diǎn)瓦斯傳感器的報(bào)警濃度≥0.5%的CH4。回風(fēng)順槽及回風(fēng)順槽的測(cè)風(fēng)站設(shè)置風(fēng)速和CH4傳感器。風(fēng)硐設(shè)置風(fēng)速傳感器和負(fù)壓傳感器,主扇風(fēng)室設(shè)負(fù)壓、瓦斯、風(fēng)速及設(shè)備開(kāi)停檢測(cè)傳感器。安全監(jiān)控傳感器通過(guò)分站將監(jiān)控信號(hào)傳至地面中心站；地面中心站通過(guò)對(duì)井下用電設(shè)備的開(kāi)停，風(fēng)門(mén)狀態(tài)，風(fēng)筒狀態(tài)，水倉(cāng)水位等進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)。

3.3礦用人員監(jiān)測(cè)讀卡分站及設(shè)置無(wú)線編碼接收器設(shè)置

礦用人員監(jiān)測(cè)讀卡分站，主要設(shè)在變電所及水泵房（1RD）、+1 555 m水平回風(fēng)石門(mén)（2RD）并在井下進(jìn)出人員、分支處設(shè)置人員無(wú)線編碼接收器，接收井下人員攜帶的無(wú)線編碼發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)，傳給讀卡分站及地面控制中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)靜態(tài)目標(biāo)（井下工作人員）定位、跟蹤，進(jìn)行實(shí)時(shí)的全程及全覆蓋跟蹤和監(jiān)控，使管理人員能夠隨時(shí)掌握井下人員、設(shè)備的分布狀況和每個(gè)礦工的運(yùn)動(dòng)軌跡，以便進(jìn)行更加合理的調(diào)度管理。

4結(jié)語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，高性能的煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)有著廣闊的前景，并已經(jīng)滲透到采掘機(jī)運(yùn)通的各個(gè)環(huán)節(jié)。但是在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，還是有一些監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備不太實(shí)用，希望科研院所盡快開(kāi)發(fā)出符合現(xiàn)代化礦井發(fā)展要求的產(chǎn)品，充分發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 閆廣祥,郭圣義.數(shù)字化煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)踐[J].中國(guó)煤炭,2004,(2).

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