安全監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)的創(chuàng)新性應(yīng)用

王旺旺 孔金浩 鐘 輝

（新礦集團(tuán)趙官能源有限責(zé)任公司，山東 齊河 251100）

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)具有模擬量、開關(guān)量、累計(jì)量采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、顯示、打印、聲光報(bào)警、控制等功能，用于監(jiān)測(cè)甲烷濃度、一氧化碳濃度、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、煙霧、饋電狀態(tài)、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開停、主通風(fēng)機(jī)開停，并實(shí)現(xiàn)甲烷超限聲光報(bào)警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制，系統(tǒng)由主機(jī)、傳輸接口、分站、傳感器、斷電控制器、聲光報(bào)警器、電源箱、避雷器等設(shè)備組成。在煤礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的過程中，安全監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有發(fā)揮出其最大的效能，進(jìn)行升級(jí)改造以后，安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能強(qiáng)大了，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，不易受到干擾，監(jiān)測(cè)線纜使用量減少了50%以上，每臺(tái)分站最多可以接到12路以上。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，通過創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了安全監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)設(shè)施預(yù)警、自動(dòng)化防塵、瓦斯抽采管道放水的監(jiān)控管理。

1 概況

趙官井田位于黃河北煤田中西部，齊河縣趙官鎮(zhèn)境內(nèi)，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力90萬t，礦井于2005年10月1日開工建設(shè)，2009年10月25日建成投產(chǎn)。礦井于2007年6月安裝了淄博瑞安特自控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的KJ76N型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，于2017年12月份完成安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造。

2 安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造后的優(yōu)點(diǎn)

安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造后，除具備《國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于印發(fā)〈煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案〉的通知》（煤安監(jiān)函〔2016〕5號(hào)）和山東煤礦安全監(jiān)察局《關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)國家煤礦安監(jiān)局〈煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案〉的通知》（魯煤監(jiān)技裝〔2017〕13號(hào)）要求的13項(xiàng)功能外，還具有以下特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔。傳感器傳輸采用數(shù)字傳輸，實(shí)現(xiàn)了一條四芯通訊線纜最多可帶12臺(tái)傳感器，單個(gè)傳感器傳輸最大距離為3km，均是老系統(tǒng)的2倍。升級(jí)后的傳感器功耗降低約20%～60%。傳輸線纜的使用量下降了50%以上。

（2）系統(tǒng)更加智能化。傳感器在接入系統(tǒng)時(shí)不再像老系統(tǒng)一樣進(jìn)行撥號(hào)，接入的傳感器自動(dòng)識(shí)別傳感器類型，并根據(jù)接入傳感器的順序，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)傳感器進(jìn)行編號(hào)，省去與地面電話聯(lián)系設(shè)定編號(hào)的過程，方便安裝。

（3）系統(tǒng)運(yùn)行更加迅速。軟件任一界面刷新時(shí)間不大于5s，主備機(jī)之間可進(jìn)行無縫切換。

（4）系統(tǒng)更加開放。可以并入除傳感器、分站外的同一廠家生產(chǎn)的其他設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)模塊化管理，具備了強(qiáng)大的擴(kuò)展性。

3 現(xiàn)場(chǎng)的創(chuàng)新性應(yīng)用

結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造后具備的優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了擴(kuò)展創(chuàng)新，利用監(jiān)控分站配套新的輔助設(shè)備或輔助控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域的安全預(yù)警、自動(dòng)化防塵、抽采管路的自動(dòng)放水等功能。

3.1 安全預(yù)警

井下的密閉前、風(fēng)門前后都嚴(yán)禁人員休息，趙官礦井利用安全監(jiān)控系統(tǒng)分站的剩余接口和升級(jí)改造節(jié)約下來的線纜實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行提醒功能。并在現(xiàn)場(chǎng)得到了很好的應(yīng)用。

密閉前、風(fēng)門前的安全預(yù)警系統(tǒng)包括警示標(biāo)志、音箱、線纜、傳感器、分站等。

在風(fēng)門、密閉前5m區(qū)域，放置音箱和傳感器，通過監(jiān)控分站為其供電，并接收傳感器的開停信號(hào)，當(dāng)人員進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)語音提示“風(fēng)門、密閉前，嚴(yán)禁人員停留休息”等內(nèi)容，提示語音可以根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)，同時(shí)地面監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)提示“某處風(fēng)門、密閉前有人停留”，具體見圖1。

圖1 密閉前、風(fēng)門前安全預(yù)警系統(tǒng)

3.2 自動(dòng)化防塵

粉塵治理是礦井生產(chǎn)中的重要工作，粉塵治理的最有效手段是利用噴霧降塵，現(xiàn)場(chǎng)安裝了自動(dòng)噴霧裝置，在采掘設(shè)備運(yùn)行時(shí)，能夠自動(dòng)進(jìn)行噴霧滅塵。但是在采區(qū)回風(fēng)巷、礦井主要回風(fēng)大巷內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滅塵是當(dāng)下需要解決的重要問題，僅靠人工定期防塵占用大量的勞動(dòng)力。為此，趙官礦井借助監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)防塵系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了地面控制和防塵效果的監(jiān)測(cè)。

主要回風(fēng)大巷防塵系統(tǒng)包括粉塵傳感器、電磁閥、水管、線纜、噴霧、分站等，粉塵傳感器安裝在主要回風(fēng)巷的下風(fēng)側(cè)，噴霧安裝在主要回風(fēng)巷的上風(fēng)側(cè)，通過電磁閥與防塵管路連接，電磁閥的電源取自監(jiān)控分站，一條主要回風(fēng)巷道內(nèi)可以安裝多個(gè)噴霧和電磁閥，利用一臺(tái)分站和粉塵傳感器進(jìn)行控制詳見圖2。

首先給粉塵傳感器設(shè)定一個(gè)濃度值，當(dāng)粉塵濃度超過設(shè)定值時(shí)，粉塵傳感器將信號(hào)傳給監(jiān)控分站，監(jiān)控分站直接動(dòng)作或者關(guān)聯(lián)到控制噴霧的其他分站，給電磁閥供電，現(xiàn)場(chǎng)噴霧自動(dòng)開啟，同時(shí)地面監(jiān)控主機(jī)顯示噴霧開啟的情況，便實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)主要回風(fēng)大巷的自動(dòng)噴霧降塵。

3.3 瓦斯抽管路自動(dòng)放水

進(jìn)行瓦斯抽采的礦井，瓦斯抽采管路放水一般多采用人工進(jìn)行放水，目前礦井應(yīng)用的自動(dòng)放水器都存在放水口或者進(jìn)水口較小的問題，容易被管路內(nèi)的矸石堵塞。趙官礦井借助監(jiān)控系統(tǒng)配合現(xiàn)有的大型放水器設(shè)計(jì)了一種監(jiān)控系統(tǒng)控制的自動(dòng)瓦斯抽采管路放水系統(tǒng)，并能夠通過放水的次數(shù)計(jì)算出管路的積水情況，同時(shí)可以用于大數(shù)據(jù)分析。

基于監(jiān)控系統(tǒng)控制的自動(dòng)瓦斯抽采管路放水系統(tǒng)由大型放水器、水位傳感器、電磁閥、壓風(fēng)管、線纜、分站等組成，水位傳感器安裝在放水器內(nèi)，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定位置時(shí)，發(fā)出信號(hào)給分站，分站再上傳地面監(jiān)控主機(jī)，通過分站向電磁閥供電，電磁閥開啟后，使壓風(fēng)進(jìn)入大型放水器，將放水器內(nèi)的水快速壓出，水位傳感器感應(yīng)水位下降至設(shè)定水位時(shí)，發(fā)出信號(hào)給分站，電磁閥自動(dòng)斷電，完成一個(gè)放水循環(huán)。該裝置能夠通過放水量的多少及時(shí)對(duì)抽采鉆孔進(jìn)行檢查，為瓦斯抽采提供了一個(gè)重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。

圖2 主要回風(fēng)大巷自動(dòng)防塵系統(tǒng)

4 結(jié)語

監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造后，具備了簡(jiǎn)潔、智能化、運(yùn)行迅速、開放的特點(diǎn)，趙官礦井根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了二次開發(fā)應(yīng)用，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用方面進(jìn)行適當(dāng)開發(fā)，可發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的最大效能。