安全監測監控系統在煤礦中的應用與實踐

何輝平

摘要：為保障煤礦的安全生產，建立完善可靠的安全監測監控系統已成為煤礦安全生產工作必須解決的重要問題。文章結合東溝煤炭有限責任公司煤礦實際，對其安全監測監控系統進行了分析和設計，以供類似礦井借鑒。

關鍵詞：安全監測監控系統；布置；構成

中圖分類號：TD76文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）20-0174-02

煤礦安全監控系統是指對煤礦的瓦斯、風速、一氧化碳、煙霧、溫度等環境參數和礦井生產運輸提升排水等環節的機電設備工作狀態進行監測和控制，通過對被測參數實施實時有效的控制，及時實現自動報警斷電和閉鎖，便于制止事故的發生或擴大；在發生事故的情況下，能及時指示最佳救災和避災路線。礦井監測監控系統是煤礦企業安全、集約、高效生產的一種現代化高科技保障手段,對改善我國煤礦的安全狀況、提高煤礦生產效率和現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任公司煤礦礦井設計生產能力0.9 Mt/a，本礦井為主、副井開拓，主井采用帶式輸送機運輸原煤，副井利采用單鉤串車提升。礦井為低瓦斯礦井，煤塵具有爆炸性，煤層均屬易自燃煤層。為確保礦井生產的安全可靠，對煤礦井下工作場所的環境參數及各主要生產環節的設備狀態進行連續監測、并實現各主要生產環節自動化控制，以實現對礦井自然災害的綜合治理及礦井生產的安全。

2安全監測監控系統內容

2.1網絡結構

①確定礦井裝備一套KJ90NA安全監測系統。其信息檢測及分站等設備的布置完全按照礦井特點設置，使各部分設備都能被充分合理地運用，以滿足礦井管理的要求。煤礦可根據礦井生產情況增減傳感器及分站，以增強監控系統功能。

②為保證井下工作人員的安全，并加強人員管理，礦井設計選用KJ256型井下人員定位子系統一套，系統可實現對井下作業人員及運輸車輛位置的監測查詢，進行實時的全程及全覆蓋跟蹤和監控，使管理人員能夠隨時掌握井下人員及運輸車輛分布狀況，以便于進行更加合理的調度管理。同時，當事故發生時，救援人員也可根據井下人員及設備定位系統所提供的數據、圖形，迅速了解有關人員的位置情況，及時采取相應的救援措施，提高應急救援工作的效率。

2.2系統構成

2.2.1安全監控系統的構成

由監測主機、分站和各種傳感器等設備組成，主要用于對井下各采掘工作面、運輸巷、回風巷的瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、粉塵、風速、負壓、溫度等環境參數，以及礦井主要采掘、排水及通風等設備的運行狀態進行監測。分站和傳感器采用本質安全型設備。系統具有足夠的運算能力和存貯容量，可對所監測的各類參數進行統計、存貯、分析、實時處理、顯示、報警、報表及打印等功能。

2.2.2人員定位系統系統的構成

主要設備包括地面監控主機、井下監測分站、無線編碼接收器及配套礦用電源等。對井下作業人員監測查詢，進行實時的全程及全覆蓋跟蹤和監控，使管理人員能夠隨時掌握井下人員布狀況，以便于進行更加合理的調度管理。同時，當事故發生時，救援人員也可根據井下人員及設備定位系統所提供的數據、圖形，迅速了解有關人員的位置情況，及時采取相應的救援措施，提高應急救援工作的效率。

根據井下監控分站的設置位置，部分安全監控系統的分站電源（隔爆兼本安型防爆電源）需與分站分開設置，分站電源就近設在中央變電所或主運輸巷配電點及機電硐室內。安全監控系統的電源電纜和傳輸電纜采用符合MT818標準的銅芯橡套電纜和通訊電纜。

3監測監控點的設置

3.1監控分站設置

安全監控及人員定位系統設備環境監測分站設置：分為地面及井下兩部分，環境監測分站分別選用（KJ90N-F（16）型和（KJ90N-F（8）型分站設備。

①井下環境監測分站：針對井下巷道布置情況，在井下共設8個環境分站，井下分站具體分布如下：井下中央變電所（1 FZ）、二采區回風上山掘進面（2 FZ）、主井與一采區軌道下山聯絡巷（3 FZ）、1W4-202工作面回風順槽掘近面入口處（4 FZ）、1W4-202工作面回風順槽掘近面（5 FZ）、+1 520 m水平運輸石門（6 FZ）、1W4-201工作面（7 FZ）、+1 555 m水平軌道石門（8 FZ）。

②井下設1個永久避難硐室、3個臨時避難硐室，在每個永久（臨時）避難硐室內均設有監控分站。

③地面設有4個環境監測分站：分別設在地面扇風機房（9 FZ）、主井井口房（10 FZ）、地面生產系統（11 FZ）、地面35 kV變電所。

3.2傳感器布置

①回采面傳感器的布置。采煤工作面設置如下：傳感器，CH4傳感器、CO傳感器、CO2傳感器、聲光報警、T溫度傳感器、Q饋電狀態傳感器、D斷電儀、DJ機載斷電儀、KT設備開停傳感器，其中裝于采煤工作面側的甲烷傳感器報警濃度為1.0%的CH4，斷電濃度為1.5%的CH4，復電濃度為<1.0%的CH4，裝于進風巷的甲烷傳感器報警濃度為0.5%的CH4，斷電濃度為0.5%的CH4，復電濃度為<0.5%的CH4，裝于回風巷的甲烷傳感器報警濃度為1.0%的CH4，斷電濃度為1.0%的CH4，復電濃度為<1.0%的CH4，斷電范圍為工作面及回風巷中全部非本質安全型電氣設備。

②掘進面傳感器的布置。掘進工作面設置CH4傳感器、CO傳感器、CO2傳感器、聲光報警、T溫度傳感器、Ft風筒開關傳感器、Q饋電狀態傳感器、D斷電儀、Fm風門傳感器、Fv風速傳感器、KT設備開停傳感器。裝于掘進頭側的高低濃度甲烷傳感器報警濃度為1.0%的CH4，斷電濃度為1.5%的CH4，復電濃度為<1.0%的CH4，其中裝于出口側的高低濃度甲烷傳感器報警濃度為1.0%的CH4，斷電濃度為1.0%的CH4，復電濃度為<1.0%的CH4，斷電范圍為掘進巷道內全部非本質安全型電氣設備；當檢測到局部扇風機風筒風量低于規定值或瓦斯超限時，立即停止局部扇風機和切斷掘進工作面的所有非本質安全型設備的供電電源。

③永久避難硐室及臨時避難硐室內、外設置有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其它地點傳感器的布置。在煤倉上下裝煤點處裝設瓦斯傳感器，裝煤點瓦斯傳感器的報警濃度≥0.5%的CH4?；仫L順槽及回風順槽的測風站設置風速和CH4傳感器。風硐設置風速傳感器和負壓傳感器,主扇風室設負壓、瓦斯、風速及設備開停檢測傳感器。安全監控傳感器通過分站將監控信號傳至地面中心站；地面中心站通過對井下用電設備的開停，風門狀態，風筒狀態，水倉水位等進行實施監測。

3.3礦用人員監測讀卡分站及設置無線編碼接收器設置

礦用人員監測讀卡分站，主要設在變電所及水泵房（1RD）、+1 555 m水平回風石門（2RD）并在井下進出人員、分支處設置人員無線編碼接收器，接收井下人員攜帶的無線編碼發射器發出的信號，傳給讀卡分站及地面控制中心，實現對動靜態目標（井下工作人員）定位、跟蹤，進行實時的全程及全覆蓋跟蹤和監控，使管理人員能夠隨時掌握井下人員、設備的分布狀況和每個礦工的運動軌跡，以便進行更加合理的調度管理。

4結語

隨著計算機技術的發展，高性能的煤礦監測監控系統在我國有著廣闊的前景，并已經滲透到采掘機運通的各個環節。但是在現場應用中，還是有一些監測監控設備不太實用，希望科研院所盡快開發出符合現代化礦井發展要求的產品，充分發揮監控系統在煤礦安全生產中的作用。

參考文獻：

[1] 閆廣祥,郭圣義.數字化煤礦安全監測監控系統的應用與實踐[J].中國煤炭,2004,(2).

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