煤礦安全監控系統技術管理探討與應用

李鴻財

（山西靈石華苑煤業有限公司， 山西 靈石 031300）

1 概述

煤炭作為我國主要能源之一，它在一次能源比例中占據了70%。而煤炭行業作為一項高危的行業，地熱、火災、水災、煤塵以及瓦斯等都直接影響煤礦工業健康的發展。煤礦事故的頻繁發生，讓我們意識到科學管理、合格人才、可靠裝備以及先進技術作為安全生產保證的重要性。煤礦安全監控系統技術的運用則實現了安全監測控制多方位、多層次管理，增強了管理嚴密性以及時效性，使得監控信息掌握更為準確、直觀、快捷以及方便，同時為安全生產提供了保障。

2 煤礦安全監控系統技術管理探討

2.1 煤礦安全監控系統組成結構和工作原理分析

煤礦安全監控系統通常由接線盒、電纜、網絡的接口、遠程的終端、UPS的電源、、大屏幕、打印機、服務器、系統的軟件、顯示器（主機）、傳輸接口（主站）、電控箱（電源箱）、分站、執行的機構以及傳感器等部分構成，具體結構間圖1。

圖1 煤礦安全監控系統

第一，傳感器會把被測的物理量變化成電信號，電信號具備聲光報警與顯示功能，但是不排除部分傳感器不具備聲光報警與顯示功能。

第二，含有顯示設備與聲光報警執行結構把控制信號變化成了被控的物理量。

第三，分站接受傳感器傳來信號，同時根據先前預約復用方式，通過遠距離給傳輸接口或主站傳送。與此同時，并接收傳輸接口或主站里多路復用的信號。對于分站來說，它具備邏輯的運算、超限的判別以及線性校正等較為簡單數據處理的功能，可以對運輸接口或主站傳輸信號以及傳感器所輸入信號處理，執行控制機構的工作。

第四，電源箱把交流電網其電源變化成了系統需要本質安全的直流型電源，該電源同時具備能夠使電網在停電之后可以仍舊正常供電，且供電大于2小時蓄電池。

第五，分站通過遠距離所發送信號，傳輸接口會接收，同時將信號傳輸到主機進行處理。傳輸接口在接到主機信號之后，再運送到相應的分站。此外，傳輸的接口同時具備控制分站接收與發送、自檢系統、調制和解調多路復用的信號等作用。

第六，主體通常選取的是多機或雙機備份、普通微型的計算機或者工控微型的計算機。主機它主要作用是聯網、控制輸出打印、控制輸出、人機的對話、聲光的報警、顯示、磁盤的存儲、統計數據、判別報警、校正、接收檢測的信號等。

2.2 煤礦安全監控系統的作用

第一，通風及瓦斯監控，也就是監測局部的通風機停開（特別重要）、風筒的狀態、風門的狀態、饋電的狀態、風壓、風速以及甲烷的濃度等。一旦局部的通風機掘進巷道出現停風狀況或出現停止運行現象時或瓦斯出現超限時，相應的煤礦其安全監控的系統就會自動切斷各自區域電源，同時閉鎖與報警，這一措施可以達到以下目的：（1）規避與降低了因電氣設備違章作業或失爆、或電氣設備出現故障的危險溫度或電火花導致瓦斯爆炸的發生率；（2）規避與降低了運、掘、采等設備在運行狀態下因危險溫度或摩擦碰撞出火花而導致的瓦斯爆炸的發生率；（3）可以提到提醒作用，督促生產的調度員、領導及時把工作人員安置到安全位置；（4）督促生產的調度員、領導及時處理好事故的安全隱患，提前預防瓦斯爆炸事故的發生。

第二，瓦斯抽放系統的監控，（1）監測抽放管路里閥門開度、溫度、壓力、流量、甲烷的濃度以及一氧化碳其濃度等各管道的參數；（2）對瓦斯抽放泵站室里甲烷的濃度以及井下臨時的抽放瓦斯泵站其下風側的柵欄外的甲烷濃度環境參數進行監測；（3）對抽放泵軸溫、抽放泵的真空度以及電機溫度等進行監測；（4）監測冷卻水池的水位、水溫以及水壓與水量等供水的參數；（5）監測功率因素、電壓、電流等供電的參數；（6）對供氣管道其供氣閥的開度、流量、甲烷的濃度、溫度、正壓等供氣的參數進行監測；（7）監測密封的水溫、密封的水位、罐內其甲烷的濃度、罐壓和罐高等儲氣罐的參數；（8）對瓦斯抽放供水、閥門、泵等狀態進行監測；（9）對瓦斯抽放純瓦斯量和混合量進行監測；（10）對瓦斯抽放閥門與泵進行控制。

第三，監控火災，也就是監測煙霧、壓差、溫度、氧氣的濃度以及二氧化碳和一氧化碳的濃度等，并控制好注氮、風窗、風門來達到均壓滅火目的。

第四，瓦斯的突出預警，對瓦斯的涌出量、煤巖體聲的發射等進行監測，并有效結合瓦斯的地質信息，從而達到煤和瓦斯的突出預警目的。

第五，監測和預警礦山壓力，預警頂板其大面積的來壓以及沖擊地壓等，監測鉆孔的應力、錨桿的拉力、頂板其離層的位移、巷道其頂底板的位移、單體液壓和液壓支架支柱工作下縮量及阻力、聲發射等。

第六，事故調查與應急救援中煤礦其安全監控的系統也起著不可忽視作用，若煤礦井下出現瓦斯爆炸事故，系統監測記錄就是事故火源、爆源以及事故時間確定的主要依據。

3 煤礦安全監控系統技術管理的應用

隨著計算機軟硬件技術、電子技術的飛速發展以及我國企業發展的自身需求，我國各個主要生產廠家以及科研單位在一直退出各類監測監控的系統，例如：KJ90、KJ95、KJ101、KJF2000、KJ4/KJF2000以及KJG200 0等，同時還有WEBGIS、MSNM煤礦安全數字化與綜合化的網絡監測的管理體系，這些系統生產規模、企業的性質以及專業技術的服務能力和可靠性、穩定性、軟硬件的功能等都基本反映出了煤礦其監測監控體系技術水準。

煤礦安全監控系統安裝的報警斷電的執行機構、工作站以及傳感器是采取連續工作的模式，它能隨機監測瓦斯的含量，當瓦斯含量出現異常，就會聲光報警且斷電執行區域，預防事故的發生，同時隨時定時把測量數據運輸黑地面的調度室以及調度室中計算機內，這樣調度人員就可以隨時掌握哪里存在異常，并按照實際狀況采取必要措施來緩解隱患，例如覺得人員是否撤出、怎樣撤出、調度風量的大小等，煤礦安全監控系統能保障煤礦的安全，在礦井減災、防災上和增強生產效率上有著重要的作用。伴隨著計算機的不斷發展以及現場總線運用，我國煤礦安全監控系統巡檢速度與運行的可靠性得到了很大提高。今后，我國煤礦安全監控系統會朝著更廣覆蓋面、采取微處理器、制定統一專業技術的標準、構建統一先進網絡系統方向發展，以實現資源的共享和安全系數的大大提高。

綜上所述，煤礦安全監控系統的應用有效轉變了安全現狀，降低了事故發生率，做到了從源頭預防，在煤礦的安全生產里發揮著不可或缺作用。作為系統管理人員，要嚴格遵守標準規定，正確的安裝與使用，合理的管理與維護系統，規避和降低瓦斯爆炸事故發生率。

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