礦井安全監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)探究

崔明浩

摘? 要：在煤炭生產(chǎn)過程中，礦井安全是最為主要的部分，要通過科學(xué)合理的監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)，全面對煤炭內(nèi)部進(jìn)行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，保證煤炭生產(chǎn)安全進(jìn)行。隨著技術(shù)設(shè)備全面創(chuàng)新，礦井開采也向大型化、機(jī)械化、智能化方向發(fā)展，進(jìn)一步提高了煤炭生產(chǎn)開采效率，礦井安全監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)則是智能化發(fā)展的重要方向。文章主要通過對礦井安全監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)的基本組成和原理進(jìn)行分析，對目前存在的問題進(jìn)行探討，進(jìn)一步提出了未來發(fā)展趨勢，為礦井高效生產(chǎn)保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞：礦井開采;安全監(jiān)控;系統(tǒng);高效

中圖分類號：TD712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）35-0127-02

Abstract： In the process of coal production， mine safety is the most important part. It is necessary to comprehensively monitor the internal coal through scientific and reasonable monitoring technology and system， so as to find the hidden dangers in time and ensure the safety of coal production. With the comprehensive innovation of technology and equipment， mine mining is also developing in the direction of large-scale， mechanization and intelligence， which further improves the efficiency of coal production and mining. Mine safety monitoring technology and system is an important direction of intelligent development. This paper mainly analyzes the basic composition and principle of the mine safety monitoring technology and system， discusses the existing problems， and further puts forward the future development trend to protect the efficient production of the mine.

Keywords： mine mining; safety monitoring; system; high efficiency

引言

煤炭生產(chǎn)過程中，面臨許多不安全隱患，如果不能及時發(fā)現(xiàn)，則會危及到生產(chǎn)的安全。在煤炭生產(chǎn)過程中，通過礦井安全監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)的安裝，能夠全面對瓦斯、煤塵、火災(zāi)、水害及礦山壓力等礦山災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測，并通過光纖系統(tǒng)向后臺傳輸，使信息數(shù)據(jù)能夠得到快速的分析預(yù)測，后臺的傳輸采集設(shè)備能夠全面顯示各種礦井監(jiān)控數(shù)據(jù)，計算機(jī)通過對設(shè)定參數(shù)的對照，就能夠及時發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常情況，只需要對上傳至相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)簡單進(jìn)行數(shù)學(xué)代入分析，就能夠及時發(fā)現(xiàn)問題點，并提出指導(dǎo)生產(chǎn)的安全意見，全面保證煤炭生產(chǎn)的連續(xù)性。當(dāng)前，技術(shù)在不斷進(jìn)步與發(fā)展，隨著煤礦開采向機(jī)械化、智能化方向發(fā)展，礦井開采安全也得到了充分的重視，煤礦安全監(jiān)察部門全面要求所有煤礦井下必須安裝安全監(jiān)控系統(tǒng)，這樣才能有效保證開采安全，為開采保駕護(hù)航?？梢哉f，煤礦井下的環(huán)境非常特殊，面對不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)性變化，環(huán)境的特殊性及復(fù)雜性，很容易造成易燃易爆、瓦斯氣體、煤塵等的爆炸，在線路電磁干擾的情況下，如果開采的空間不足，則會出現(xiàn)問題，輕則出現(xiàn)損壞的情況，影響生產(chǎn)繼續(xù)進(jìn)行，重則會導(dǎo)致安全生產(chǎn)責(zé)任事故，造成人員傷亡。在礦井全面安裝監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)ΦV井情況全面了解，為礦井安全生產(chǎn)提供有效保障。

1 礦井安全監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)的功能

1.1 保障生產(chǎn)安全

礦井生產(chǎn)是重中之重，是煤炭開采工作中的頭等大事，要全面保證生產(chǎn)的安全，才能實現(xiàn)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)效益。可以說，煤炭的生產(chǎn)能力能夠有效衡量礦井盈利指標(biāo)，那么，沒有安全則不能保證質(zhì)量與進(jìn)度，更談不上創(chuàng)造效益。當(dāng)前，為了保證礦井生產(chǎn)安全，采取了各種有效措施，全面保證了生產(chǎn)的安全。對巷道圍巖進(jìn)行監(jiān)測，全面對位移、應(yīng)變情況進(jìn)行監(jiān)測，是來自頂板離層、液壓支架阻力、工面沖擊壓、巖爆等礦井災(zāi)害做好全面預(yù)測。煤炭生產(chǎn)中，瓦斯事故情況較多，要全面做好對瓦斯涌出量的監(jiān)測，對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，及時預(yù)警，對巷道隅角等通風(fēng)不暢位置加強(qiáng)監(jiān)測，避免局部瓦斯積聚引發(fā)爆炸。煤炭生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的粉塵、煤塵，要充分做好濃度監(jiān)測，保證井下作業(yè)安全。對礦井環(huán)境溫度、溫差、煙霧等情況進(jìn)行監(jiān)測，控制井下風(fēng)門，調(diào)節(jié)風(fēng)壓避免出現(xiàn)火災(zāi)事故。對于水災(zāi)多發(fā)區(qū)域安裝探測設(shè)備，能夠及時發(fā)現(xiàn)水災(zāi)問題，保證巷道圍巖安全，及時查看時間涌水量及圍巖壓力，對突水性災(zāi)害做好預(yù)防。監(jiān)測系統(tǒng)還要對風(fēng)壓、風(fēng)量、其他有害氣體等進(jìn)行監(jiān)測，全面保證生產(chǎn)安全。

1.2 保障運(yùn)輸安全

礦井生產(chǎn)過程較為系統(tǒng)，只有全面保證各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全，才能保證生產(chǎn)安全。立井是礦井的重要部分，通過鋼絲繩及斜井工作面對煤炭進(jìn)行向上運(yùn)輸，但是，運(yùn)輸設(shè)備皮帶在長期的惡劣環(huán)境下工作，如果不能及時檢修，很容易出現(xiàn)損傷的情況，如果不能及時更換，則會給運(yùn)輸帶來隱患，導(dǎo)致運(yùn)輸安全事故。在提升設(shè)備上安裝相關(guān)監(jiān)測儀器，就能夠及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，再以數(shù)據(jù)為依據(jù)，全面做好設(shè)備安全分析，通過弱磁監(jiān)測技術(shù)就能夠?qū)ζЪ颁摻z繩損傷進(jìn)行良好的監(jiān)測，并對問題進(jìn)行快速預(yù)報。

1.3 保障供電安全

煤炭開采設(shè)備越來越自動化，當(dāng)前，機(jī)械化開采已成為礦井開采主要方法，通過電力引領(lǐng)，全面保證了機(jī)械設(shè)備的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，電力對煤炭生產(chǎn)非常重要。根據(jù)不同的機(jī)械設(shè)備，對電能的需求也不同，在礦井中有很多電源，而礦井下的環(huán)境又存在高壓、高危、復(fù)雜等特點，存在施工用電隱患，很多電氣設(shè)備都使用的是防爆型，全面做好了防爆措施，通過監(jiān)測能夠及時發(fā)現(xiàn)電力運(yùn)行的情況，全面建立礦井供電系統(tǒng)安全監(jiān)測系統(tǒng)，能夠從根本上實現(xiàn)對礦井用電電壓及電流的監(jiān)測，防范未然，保證了供電安全。

2 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)組成

2.1 數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)

礦井生產(chǎn)存在許多安全隱患，要對不同環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，才能保證生產(chǎn)安全。那么，在礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測的時候，要全面提取的數(shù)據(jù)主要有：瓦斯?jié)舛?、頂?shù)装逑锏纼蓭臀灰?、電流電壓?shù)據(jù)、巷道圍巖應(yīng)變等各種數(shù)據(jù)，通過在各部位安裝傳感器，全面采集各部位的數(shù)據(jù)，再通過光纖向地面中心站進(jìn)行傳輸，后臺計算機(jī)就會收集到各種數(shù)據(jù)，監(jiān)測分站對所收集的數(shù)據(jù)做好簡單的分析預(yù)測，再通過其他的網(wǎng)絡(luò)接口，由環(huán)網(wǎng)設(shè)備傳送到終端，對全站情況進(jìn)行合理的分析預(yù)測，保證礦井生產(chǎn)安全。

2.2 人員定位系統(tǒng)

礦井生產(chǎn)離不開人員，各工種人員分散到不同的生產(chǎn)單元，要通過監(jiān)測設(shè)備，對礦井下的人員做好定位，定位的系統(tǒng)包括：無線信號塔、井下基站、網(wǎng)絡(luò)接口、環(huán)網(wǎng)設(shè)備、定位終端等，通過系統(tǒng)設(shè)定，對井下每個人做好頻道參數(shù)設(shè)置，對于人員的活動區(qū)域做好監(jiān)測，保證人員安全。如果出現(xiàn)問題，則會通過無線信號將頻道參數(shù)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)接口，環(huán)網(wǎng)將頻道參數(shù)轉(zhuǎn)碼發(fā)送到定位終端，這樣就能夠在定位終端顯示人員的活動情況，及時做好人員的監(jiān)測。

2.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是重要的部分，由地面監(jiān)控系統(tǒng)及井下監(jiān)控系統(tǒng)兩大塊構(gòu)成，全面保證了各部位的視頻監(jiān)測，及時掌握現(xiàn)場情況。地面監(jiān)控系統(tǒng)對來自于地面的情況進(jìn)行綜合監(jiān)測，使地面作業(yè)更為安全，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性，整體操作起來較為簡便。井下監(jiān)控系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，其工作的條件艱苦，視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括防爆攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接口、環(huán)網(wǎng)設(shè)備以及監(jiān)視設(shè)備終端，對地下傳來的地網(wǎng)絡(luò)接口傳輸，到達(dá)監(jiān)控終端全面做好預(yù)判，及時做出安全警報。

3 礦井安全監(jiān)測技術(shù)

3.1 紅外傳感監(jiān)測瓦斯技術(shù)

當(dāng)前，對礦井生產(chǎn)的監(jiān)測技術(shù)較多樣，其中，紅外傳感技術(shù)就是其中最為主要的監(jiān)測技術(shù)，通過紅外線吸收光譜能夠?qū)ΦV井瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測，技術(shù)有應(yīng)用范圍廣泛，通過雙波長和單光源做好調(diào)制，能夠?qū)Υ蠓秶奈锵筮M(jìn)行監(jiān)測，保證了精度，目前技術(shù)看，監(jiān)測范圍0.00%～10.00%，誤差低于0.06%，25秒就能夠得到相關(guān)的測量數(shù)據(jù)。該技術(shù)與安全監(jiān)控系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，能夠全面對安全隱患進(jìn)行自動報警、自動斷電。

3.2 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，推動了各項技術(shù)進(jìn)步，隨著傳輸及處理技術(shù)越來越成熟，數(shù)據(jù)應(yīng)用也更加普遍，當(dāng)前，傳輸處理速度及信息的可靠性大大提升，以太網(wǎng)技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)核心內(nèi)容，以太網(wǎng)在煤炭監(jiān)測技術(shù)中得到了良好的運(yùn)用，具有很大的實用性，能夠快速準(zhǔn)確對各種信息進(jìn)行傳遞，傳輸速度達(dá)10G，信息的精準(zhǔn)度避免了錯誤預(yù)警概率。

4 當(dāng)前存在的問題及未來發(fā)展趨勢

4.1 目前存在的問題

礦井安全監(jiān)控技術(shù)及系統(tǒng)對于礦井生產(chǎn)有著巨大的促進(jìn)作用，在各大礦區(qū)得到廣泛應(yīng)用，但系統(tǒng)也存在一些不容忽視的問題。一是智能傳感器性能差。傳感器是礦井安全監(jiān)測技術(shù)及系統(tǒng)的主力構(gòu)件，性能好壞決定了影像的清晰程度和數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，一些傳感器存在壽命短、不精確、受干擾的問題，影響了監(jiān)測效果。二是通信協(xié)議不規(guī)范。當(dāng)前，市場化條件下，井下傳感器及安全監(jiān)測程序生產(chǎn)廠商多，沒有形成統(tǒng)一的產(chǎn)品格式，一些軟件產(chǎn)品無法形成兼容設(shè)計，通信協(xié)議也不統(tǒng)一，造成了不同廠商產(chǎn)品軟件層次互不兼容的情況，給監(jiān)測帶來了困擾。三是系統(tǒng)智能化不夠。當(dāng)前，系統(tǒng)還沒有形成高智能，其性能還存在問題，礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展不快，一些數(shù)據(jù)采集、處理及研判還缺少高級處理能力，新算法和程序沒有在系統(tǒng)中全面應(yīng)用。四是井下人員素質(zhì)有待提升。智能化設(shè)備應(yīng)用到礦井生產(chǎn)中，由于缺乏相關(guān)的技術(shù)維護(hù)人員，不能很好地發(fā)揮設(shè)備作用，比如說，傳感器安裝位置往往存在誤差，不能及時做出數(shù)據(jù)收集和傳輸。

4.2 發(fā)展趨勢

未來發(fā)展過程中，隨著計算機(jī)技術(shù)及工業(yè)電子技術(shù)的全面創(chuàng)新與發(fā)展，更多的高新設(shè)備得到了應(yīng)用，在礦井安全監(jiān)控技術(shù)及系統(tǒng)中，將會呈現(xiàn)更加良好的監(jiān)測質(zhì)量，系統(tǒng)將會基于開放式互聯(lián)模型主站-分站集散式結(jié)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)利用，進(jìn)一步提升專家決策能力，使系統(tǒng)軟件更加兼容，有效提高了分站、傳感器、斷電儀、電源不同單元的性能，礦井安全監(jiān)控技術(shù)及系統(tǒng)可靠性會增強(qiáng)，有效降低礦井生產(chǎn)安全風(fēng)險。

5 結(jié)束語

煤炭是重要的能源，要全面保證礦井生產(chǎn)安全，才能維護(hù)好企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。通過安全監(jiān)控系統(tǒng)為礦井避險，只有全面提高互聯(lián)網(wǎng)、設(shè)備、人員的相互關(guān)聯(lián)，才能更好地發(fā)揮礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)功能，保證礦井生產(chǎn)連續(xù)性、穩(wěn)定性。

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