煤礦監測監控系統的構建和管理

李 寧

(山西長治經坊莊子河煤業有限公司，山西 長治 047100)

1 前言

隨著當前信息技術的迅速發展，對煤礦的安全生產要求也在不斷提升，煤礦的開采和生產過程中使用煤礦監測監控系統也越來越廣泛。煤礦監測監控系統的構建中，許多先進技術，如信息通信傳輸技術、傳感器技術、計算機技術等，不斷完善煤礦監測監控系統，提升了煤礦安全生產的工作效率。但當前在煤礦安全生產管理中，由于對煤礦安全生產的技術使用、運行等方面的因素，導致煤礦監測監控系統產生了各種問題，影響煤礦產業的安全發展。

2 煤礦監測監控系統的建設發展

2.1 煤礦監測監控系統技術

我國煤礦監測監控技術相較于發達國家使用的時間比較晚，在20個世紀80年代，主要是通過參考國外的技術，如DAN6400煤礦監測控制系統，與我國煤礦安全生產管理的實際情況相互結合，使得部分煤礦開采煤礦監控系統得以實現。近年來，我國煤礦監測監控技術的相關研究不斷深入，不僅引進了國外先進技術，同時也展開了自主研發，逐漸出現了以KJ4、KJ2為主的煤礦監測監控系統在煤礦的生產中運用。信息技術的發展也促進了煤礦監測監控技術的成熟，煤礦監測監控技術的類型在不斷增多，如KJ90、KJG2000系統，同時也逐漸出現了數字化網絡監測管理系統、煤礦安全綜合化系統。成為煤礦企業安全生產管理的必備安全系統，在很大程度上影響著煤礦的安全生產和管理。

2.2 煤礦安全監控系統

2.2.1 煤礦安全監控系統中傳感器的類型

(1)甲烷傳感器。使用甲烷傳感器能夠完成礦井內部連續性的CH4成分監控，檢測CH4在抽放管道內和礦井環境中的濃度，同時還具有顯示和聲光報警的功能。礦井中主要的采煤面瓦斯濃度較高，需要將甲烷傳感器懸掛在巷道上方，在風流穩定位置懸掛，并使其與頂板的距離控制在300mm以內，與巷道側壁的距離控制在200mm以內；安裝的位置需要方便進行維護和檢查，且不能對煤礦的開采工作產生阻礙。在單巷掘進工作面，同樣將甲烷傳感器設置在煤巷、瓦斯涌出巖巷、半煤巖巷位置的相應位置，布置方式見圖1。若工作面采用的是串聯通風，則應將甲烷傳感器T3設置在串聯工作面通風機的前段。

圖1 煤與瓦斯突出礦井巷掘進工作面甲烷傳感器布置圖

(2)一氧化碳傳感器。煤礦開采中會產生具有易燃性質的一氧化碳，一般情況下一氧化碳傳感器的標準濃度設置為0.002 4%以下，另外還有需要設置一氧化碳傳感器的位置，如自然發火觀測點、煤礦采區回風巷、膠帶輸送機滾筒下風側的10～15m位置等。

(3)風速、風壓傳感器。用于對礦井環境內部空氣流動狀態衡量，是對風速和風壓的檢測，是對煤礦開采過程中易燃、易爆氣體迅速排出的保障。一般來說，風速傳感器設置的位置有一翼回風巷、回風巷、總回風巷，而風壓傳感器則主要是設置在通風機的風硐處。

(4)開關量傳感器。開關量傳感器主要是監控煤礦開采生產過程中多種機電設備的運行狀態，從而保證工作的正常進行。溫度傳感器一般設置在通風機、風門、提升機以及水泵等位置。

(5)溫度傳感器。溫度傳感器懸掛在巷道的上方，與風流穩定位置的頂板距離不超過300mm，與巷道側壁的距離不超過200mm。安裝過程中需要注意一定要便于進行維護，不會對煤礦相關工作產生影響。通常情況下，溫度傳感器的標準為30℃。

2.2.2 煤礦監測控制系統的主要類型

隨著煤礦監測控制系統技術的發展，當前煤礦安全生產管理應用中的類型較多，其中最為常見的有兩種，一是采用公共接線，連接煤礦監測監控系統中地面中心站和煤礦礦井下分站，而采用專用線纜，將監測控制系統的傳感器部分和煤礦礦井下分站進行連接，如圖2。它屬于一種PLC分站，在后方的傳感器之間，需要采用一根專業線纜連接。這種類型的煤礦檢測控制系統較為常見，存在的不足是維護管理方面存在一定缺陷。二是單純使用公共接線方式連接系統的線路，并沒有設置分站接線。在這種監測控制系統中，傳感器裝置的設置在總連接線纜中，若存在部分系統結構的傳感器相對集中，則可對其設置分站進行集中控制，見圖3。

圖2 分站公共接線式安全監測監控系統示意圖

圖3 全總線式安全監測監控系統示意圖

3 煤礦安全監測監控系統的選擇管理

3.1 系統地面中心站

對于系統地面中心站的選擇管理，安全監測監控系統的地面中心站系統結構部分一般來說選擇最新配置的工控機，為信息的有效處理和傳遞提供保障。

3.2 系統結構中井下分站

重點是保證系統電力供應和監測設備能夠處于正常的運行狀態，在進行分組選擇管理時，需要滿足井下環境瓦斯超限斷電的條件，保證分站的正常運行。同時，在不斷運行的過程中，對電氣設備的運行安全提供保障，選擇使用隔爆型電器。

3.3 安全檢測監控系統的通信

(1)系統通信方式的選擇。目標是提升監測控制信號的傳遞效率，通信模式需要選取集中信息傳遞量的方法；通信傳輸過程中使用統一的通信協議標準，通過互聯網進行的開放式傳輸。能夠最大化地滿足通信監測和控制管理。

(2)系統通信協議的選擇。在設計過程中，采用的是國際標準的IP通信協議，結合相關管理信息網絡系統，成立網絡鏈接，以實現通信傳輸。

4 煤礦監測監控系統的重要性

4.1 智能數字傳感器接入

煤礦監測監控系統相對應的傳感器測量的方式是智能數字化模式，提升了檢測的精確性，同時自動化性能較強。在煤礦開采生產的環境中，風速、溫度、壓力以及一氧化碳等指標，都能夠通過數字化明確的顯示出來，提升了系統的整體工作效率。

4.2 檢測和控制的高效性

煤礦監測監控系統檢測和控制的內容較多，如對線路中功率、電流等運行情況，井下中央變電所的電量分配情況等，另外還有水倉水位的檢測，都實現了自動化檢測和控制功能。

4.3 多媒體監控和動態顯示

煤礦整個生產的監測控制活動都能夠通過多媒體進行動態顯示，有利于進行實時化的管理。通過動態顯示，可完成對現場工作的數據采集和相關調節、控制。監控系統則能夠實現任務和工作效率的優化組合，并同時完成對多個監控點的展示。

4.4 自動化系統

煤礦監測控制系統中心能夠通過系統自動化互聯，完成與工業化系統的連接，以實現監控信息并傳遞相關指令。這種自動化系統能夠合理使用互聯網將現場的信息傳遞到控制中心，從而獲得有效的反饋信息，增強煤礦開采工作的安全性和有效性。

5 結語

綜上所述，煤礦監測系統的發展與當前的信息化技術具有密切關系，而煤礦的安全生產和管理也離不開煤礦監測系統，可有效提升煤礦工作的有效性，并降低出現安全事故的可能性，促進煤礦產業的可持續、穩定發展。對煤礦監測監控系統的構建和管理進行有效分析，對于煤礦安全監測系統的設計質量具有重要意義。

[參考文獻]

[1] 陸承文.煤礦井下供電設備監測監控系統論述[J].技術與市場,2015，(8):116-117.

[2] 張大勇.業以太網技術在煤礦集中監測監控管理系統中的應用[J].科技與企業,2016，(9):83-84.

[3] 刁 勇,張 軼.煤礦瓦斯抽采監控智能評價管理系統的設計和構建[J].中州煤炭,2016，(6):14-17.

[4] 郝躍飛.煤礦安全監測監控系統在應用中存在的問題及解決措施分析[J].工程技術(文摘版),2015，(33):164-164.

[5] 葛 琦.淺析煤礦安全監測監控系統的應用及發展[J].中國新技術新產品,2015，(19):179-179.

[6] 熊 潔.煤礦監測監控系統建設與管理探析[J].能源與節能,2017，(1):8-9.

[7] 何云文.煤礦安全監測監控系統故障快速處理技巧[J].能源技術與管理,2016,41(5):130-132.

[8] 郝建軍.現代化煤礦監測監控系統有關問題研究[J].電子世界,2016，(5):57-58.