安全監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)場的創(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、累計量采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報警、控制等功能，用于監(jiān)測甲烷濃度、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)機開停、主通風(fēng)機開停，并實現(xiàn)甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制，系統(tǒng)由主機、傳輸接口、分站、傳感器、斷電控制器、聲光報警器、電源箱、避雷器等設(shè)備組成。在煤礦現(xiàn)場實際應(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)行升級改造以后，安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能強大了，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，不易受到干擾，監(jiān)測線纜使用量減少了50%以上，每臺分站最多可以接到12路以上。結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，通過創(chuàng)新實現(xiàn)了安全監(jiān)控系統(tǒng)對設(shè)施預(yù)警、自動化防塵、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)升級改造。

2 安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造后的優(yōu)點

安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造后，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)升級改造技術(shù)方案〉的通知》（煤安監(jiān)函〔2016〕5號）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)升級改造技術(shù)方案〉的通知》（魯煤監(jiān)技裝〔2017〕13號）要求的13項功能外，還具有以下特點：

（1）系統(tǒng)更加簡潔。傳感器傳輸采用數(shù)字傳輸，實現(xiàn)了一條四芯通訊線纜最多可帶12臺傳感器，單個傳感器傳輸最大距離為3km，均是老系統(tǒng)的2倍。升級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)時不再像老系統(tǒng)一樣進(jìn)行撥號，接入的傳感器自動識別傳感器類型，并根據(jù)接入傳感器的順序，系統(tǒng)自動對傳感器進(jìn)行編號，省去與地面電話聯(lián)系設(shè)定編號的過程，方便安裝。

（3）系統(tǒng)運行更加迅速。軟件任一界面刷新時間不大于5s，主備機之間可進(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，可以實現(xiàn)模塊化管理，具備了強大的擴展性。

3 現(xiàn)場的創(chuàng)新性應(yīng)用

結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)升級改造后具備的優(yōu)點，在現(xiàn)場對監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了擴展創(chuàng)新，利用監(jiān)控分站配套新的輔助設(shè)備或輔助控制器實現(xiàn)對危險區(qū)域的安全預(yù)警、自動化防塵、抽采管路的自動放水等功能。

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改造節(jié)約下來的線纜實現(xiàn)了對現(xiàn)場人員進(jìn)行提醒功能。并在現(xiàn)場得到了很好的應(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，當(dāng)人員進(jìn)入該區(qū)域時，現(xiàn)場語音提示“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，同時地面監(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)場安裝了自動噴霧裝置，在采掘設(shè)備運行時，能夠自動進(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)實現(xiàn)自動滅塵是當(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力。為此，趙官礦井借助監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計了一種自動防塵系統(tǒng)，并實現(xiàn)了地面控制和防塵效果的監(jiān)測。

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)可以安裝多個噴霧和電磁閥，利用一臺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)定一個濃度值，當(dāng)粉塵濃度超過設(shè)定值時，粉塵傳感器將信號傳給監(jiān)控分站，監(jiān)控分站直接動作或者關(guān)聯(lián)到控制噴霧的其他分站，給電磁閥供電，現(xiàn)場噴霧自動開啟，同時地面監(jiān)控主機顯示噴霧開啟的情況，便實現(xiàn)了現(xiàn)場主要回風(fēng)大巷的自動噴霧降塵。

3.3 瓦斯抽管路自動放水

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)計了一種監(jiān)控系統(tǒng)控制的自動瓦斯抽采管路放水系統(tǒng)，并能夠通過放水的次數(shù)計算出管路的積水情況，同時可以用于大數(shù)據(jù)分析。

基于監(jiān)控系統(tǒng)控制的自動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，發(fā)出信號給分站，分站再上傳地面監(jiān)控主機，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，發(fā)出信號給分站，電磁閥自動斷電，完成一個放水循環(huán)。該裝置能夠通過放水量的多少及時對抽采鉆孔進(jìn)行檢查，為瓦斯抽采提供了一個重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。

圖2 主要回風(fēng)大巷自動防塵系統(tǒng)

4 結(jié)語

監(jiān)控系統(tǒng)升級改造后，具備了簡潔、智能化、運行迅速、開放的特點，趙官礦井根據(jù)現(xiàn)場的實際情況對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了二次開發(fā)應(yīng)用，對監(jiān)控系統(tǒng)的擴展應(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。