蔣莊煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造的探索與實踐

洪繼坤 姜 濤 李 強

（山東能源棗礦集團蔣莊煤礦，山東 滕州 277519）

1 礦井簡介

棗莊礦業(yè)（集團）有限責(zé)任公司蔣莊煤礦位于滕州市西崗鎮(zhèn)和微山縣歡城鎮(zhèn)境內(nèi)，核定生產(chǎn)能力275萬t/a，礦井為低瓦斯礦井，煤層的自燃傾向性為自燃，通風(fēng)方式為混合式。原裝備的安全監(jiān)控系統(tǒng)為重慶煤科總院生產(chǎn)的KJ90N型，礦井按規(guī)定設(shè)置了專職的安全監(jiān)控系統(tǒng)管理區(qū)隊，設(shè)區(qū)長、技術(shù)員各1人，副區(qū)長2人，系統(tǒng)維護員1人，并配有專職的安全監(jiān)測工10人，監(jiān)控中心室值班員5人，人員配備符合規(guī)定，全部經(jīng)過機構(gòu)部門培訓(xùn)，持證上崗。

2 升級前情況

根據(jù)國家煤礦安監(jiān)局《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案》（煤安監(jiān)函〔2016〕5號）、《山東煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案實施標(biāo)準(zhǔn)》（魯煤監(jiān)技裝〔2017〕70號）、《山東煤礦安全監(jiān)察局關(guān)于做好煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造工作的通知》（魯煤監(jiān)技裝〔2018〕24號）等文件的相關(guān)要求，蔣莊煤礦需要對在用的監(jiān)控系統(tǒng)進行升級改造。

蔣莊煤礦在用安全監(jiān)控系統(tǒng)，在2009年就已搭建了以工業(yè)環(huán)網(wǎng)為平臺的監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，但是在監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼w流程中，從傳感器至分站之間的傳輸環(huán)節(jié)還是采用的頻率傳輸，數(shù)據(jù)傳輸過程中，易受外界環(huán)境干擾，造成傳輸?shù)臄?shù)據(jù)失真，不能保障準(zhǔn)確性。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件、多數(shù)傳感器投入使用較早，軟件功能單一、設(shè)備防護等級低、有效傳輸距離近等因素，都是制約監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運行的不利因素。

3 升級改造情況

自2017年8月開始，蔣莊煤礦積極開展調(diào)研，確定升級方案，共投入300余萬元對安全監(jiān)控系統(tǒng)進行升級改造，擬建成“管理智能化、操作便捷化、運行穩(wěn)定化”的保障礦井安全生產(chǎn)的新型安全監(jiān)控系統(tǒng)，以此為基礎(chǔ)實施多系統(tǒng)融合，打造高效協(xié)同的礦井綜合安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

為保障安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造工作落實，蔣莊煤礦成立了工作領(lǐng)導(dǎo)小組，制定了“三步走”的工作思路。確保升級改造工作的有序開展。

（1）領(lǐng)會精神，制定工作方案

2017年12月至2018年2月，協(xié)調(diào)原系統(tǒng)生產(chǎn)廠家進行詳細研判，制定了《蔣莊煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造方案》。2018年3月，確定所需的設(shè)備明細，上報集團公司招標(biāo)采購，2018年6月，完成招標(biāo)。

（2）細化流程，實施升級改造

2018年8月對礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)進行了升級改造。一是現(xiàn)場設(shè)備的硬件升級更換，二是對監(jiān)控系統(tǒng)軟件的升級。

通過對監(jiān)控主備機、監(jiān)控分站、各類傳感器進行升級更換，以達到數(shù)字化傳輸、提高抗干擾能力和防護等級、系統(tǒng)自診斷的目標(biāo)，進而實現(xiàn)系統(tǒng)運行穩(wěn)定、具備分級報警分區(qū)域斷電、多網(wǎng)多系統(tǒng)融合的目標(biāo)。

此次監(jiān)控系統(tǒng)升級，對井下及地面25臺分站、199臺傳感器進行了升級更換。

監(jiān)控設(shè)備硬件完成升級后，對監(jiān)控系統(tǒng)軟件進行升級，由之前使用的KJ90N型升級為KJ90X型。系統(tǒng)升級后，實現(xiàn)了終端的可靠性與實時性；增強數(shù)據(jù)庫可遷移性，安全性（防止修改數(shù)據(jù)、支持多種數(shù)據(jù)庫）；可實現(xiàn)在線升級，維護更簡單。

（3）統(tǒng)籌考慮，做好多系統(tǒng)融合

根據(jù)文件要求，為確保系統(tǒng)融合工作的順利進行，制定了《蔣莊煤礦多網(wǎng)融合方案》，按要求滿足人員位置監(jiān)測、調(diào)度通信、應(yīng)急廣播的融合。當(dāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)檢測到井下出現(xiàn)異常需要立即撤人時，安全監(jiān)控系統(tǒng)可自動與應(yīng)急廣播、通信聯(lián)絡(luò)、人員位置監(jiān)測等系統(tǒng)實現(xiàn)礦井應(yīng)急聯(lián)動，通過井下應(yīng)急廣播系統(tǒng)、通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)通知危險區(qū)域人員撤離，并利用人員位置監(jiān)測系統(tǒng)雙向緊急呼叫功能，自動通知危險區(qū)域人員進行撤離。

4 升級改造期間技術(shù)保障

為確保系統(tǒng)升級的安全正常開展，2018年7月，提前編制了《蔣莊煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造安全技術(shù)措施》、《安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造期間安全應(yīng)急預(yù)案》，保障礦井安全生產(chǎn)。

（1）更換設(shè)備時，提前排定好作業(yè)計劃，停止前，提前做好安排，針對被停設(shè)備涉及的區(qū)域，采取好人工檢測措施。

（2）根據(jù)測點覆蓋的區(qū)域，提前做好瓦檢員巡查線路的調(diào)整，確保巡查路線能夠覆蓋傳感器正常監(jiān)測區(qū)域。巡查期間，要認(rèn)真檢查好現(xiàn)場氣體情況，每隔3h向監(jiān)控中心室匯報現(xiàn)場氣體情況，監(jiān)控值班員要實時做好記錄。

（3）現(xiàn)場單位的管理人員、跟班人員、放炮員、兼職瓦檢員、流動電工等要按標(biāo)準(zhǔn)要求攜帶并使用好甲烷便攜儀，安全監(jiān)控設(shè)備停止運行期間，動態(tài)做好現(xiàn)場氣體的人工監(jiān)測。

（4）作業(yè)地點人工監(jiān)測現(xiàn)場氣體時，應(yīng)遵循下述預(yù)案：巡查人員及現(xiàn)場佩戴便攜儀人員在發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場甲烷濃度大于等于1.0%時，立即通知現(xiàn)場作業(yè)單位停止現(xiàn)場一切作業(yè)行為，撤出人員，并向礦調(diào)度室匯報；當(dāng)現(xiàn)場甲烷濃度大于等于1.5%（回風(fēng)側(cè)甲烷濃度大于等于1.0%）時，現(xiàn)場單位應(yīng)安排電工切斷工作區(qū)域內(nèi)各類非本質(zhì)安全型設(shè)備的電源，當(dāng)現(xiàn)場甲烷濃度下降到1.0%以下時，方可對工作區(qū)域送電、恢復(fù)現(xiàn)場作業(yè)。

（5）礦井總回巡查時，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場甲烷濃度大于等于0.75%，立即向礦調(diào)度室匯報，由礦調(diào)度室組織相關(guān)區(qū)域作業(yè)單位停止現(xiàn)場一切作業(yè)行為，撤出人員。

（6）如更換監(jiān)控設(shè)備時造成附近作業(yè)地點或附近區(qū)域監(jiān)控數(shù)據(jù)中斷上傳的，應(yīng)及時調(diào)涉及區(qū)域的瓦檢員或生產(chǎn)單位的兼職瓦檢員，在現(xiàn)場進行人工監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)氣體異常的，按上述第4條及時處理。

（7）設(shè)備升級更換后數(shù)據(jù)傳輸誤差超過規(guī)定的安全技術(shù)措施：

①安全監(jiān)測工或瓦斯檢查工每天應(yīng)使用光瓦或便攜儀對甲烷傳感器進行數(shù)值對比，當(dāng)兩者誤差超過0.1%時，要以讀數(shù)較大者為依據(jù)。

② 對比人為安全監(jiān)測工時，發(fā)現(xiàn)傳感器數(shù)值誤差超過0.1%的，應(yīng)立即對傳感器進行調(diào)校，使兩者數(shù)值誤差符合要求。對比人為瓦斯檢查工時，發(fā)現(xiàn)傳感器數(shù)值誤差超過0.1%的，應(yīng)立即向監(jiān)控中心室匯報數(shù)據(jù)對比情況，監(jiān)控值班員應(yīng)第一時間向工區(qū)值班領(lǐng)導(dǎo)匯報數(shù)據(jù)對比情況，由工區(qū)值班安排安全監(jiān)測工在8h內(nèi)對傳感器進行調(diào)校完畢，使兩者數(shù)值誤差符合要求。

③ 當(dāng)傳感器調(diào)校后，數(shù)值誤差仍大于0.1%的，安全監(jiān)測工應(yīng)立即對故障傳感器進行更換。

5 系統(tǒng)升級后的新功能應(yīng)用

5.1 系統(tǒng)升級后的優(yōu)點

（1）實現(xiàn)了模擬量傳感器至分站之間的數(shù)字傳輸，增強了監(jiān)控數(shù)據(jù)在這個傳輸環(huán)節(jié)上的抗電磁干擾能力，可以滿足以下試驗地面設(shè)備3級靜電抗擾度試驗，評價等級為A；2級電磁輻射抗擾度試驗，評價等級為A；2級脈沖群抗擾度試驗，評價等級為A；交流電源端口3級、直流電源與信號端口2級浪涌（沖擊）抗擾度試驗，評價等級為B。

（2）傳感器的防護等級由IP54提升到IP65，提升后，減小了現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境對傳感器工作狀態(tài)的影響，避免了因淋水、磕碰造成的傳感器的誤報警。

（3）投入使用了激光甲烷傳感器、多參數(shù)傳感器等先進傳感技術(shù)的設(shè)備。

（4）系統(tǒng)具備的分級報警、邏輯報警、區(qū)域斷電等功能，可以提高監(jiān)控系統(tǒng)運行的智能化水平。

5.2 新功能的日常應(yīng)用

（1）傳感器自適應(yīng)功能的應(yīng)用，在傳感器調(diào)校時，將傳感器調(diào)至調(diào)校檔后，系統(tǒng)會自動識別傳感器的調(diào)校狀態(tài)，此時使用標(biāo)準(zhǔn)氣樣對傳感器調(diào)校造成的數(shù)據(jù)超限情況，系統(tǒng)將不會記錄為氣體超限情況，不會觸發(fā)系統(tǒng)報警。

（2）遠程控制分站備用電源測試的功能應(yīng)用，通過在系統(tǒng)軟件端手動控制分站電源箱的放電，實現(xiàn)在地面測試井下分站的備用電源工作狀態(tài)，方便了日常的維護工作。

5.3 重點完善的新功能

蔣莊煤礦為低瓦斯礦井，氣體超限現(xiàn)象幾乎不存在，充分完善利用好甲烷超限分級報警、分區(qū)域報警、分區(qū)域控制斷電等新功能，將會為減少傳感器誤報警影響礦井安全生產(chǎn)的情況提供更有力的保障。