井下排水自動化監(jiān)控系統(tǒng)在柴胡欄子金礦中的應(yīng)用

摘要：隨著各類礦山的發(fā)展，地下礦山水災(zāi)已經(jīng)成為制約高效采礦的重要因素。礦井涌水若不能及時(shí)排出，不但會影響正常生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)還會發(fā)生透水事故，嚴(yán)重威脅工人生命。因此及時(shí)有效地排出礦井涌水是礦山安全生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容之一。目前大多數(shù)地下礦山的排水方式是人工手動控制水泵進(jìn)行排水或者是使用繼電器進(jìn)行控制，這種方式工人勞動強(qiáng)度大，操作復(fù)雜，很容易造成安全事故，故障率較高，極大的影響了礦山經(jīng)濟(jì)效益的提高。因此運(yùn)用自動化技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效、智能、低消耗完成礦井排水工作是當(dāng)前礦山發(fā)展的趨勢。

中圖分類號：G2

0引言

通風(fēng)和排水系統(tǒng)是維持礦山安全、正常運(yùn)轉(zhuǎn)的兩大系統(tǒng)，同時(shí)也是礦山的能耗大戶。以前赤峰柴胡欄子金礦的井下通風(fēng)與排水系統(tǒng)一直采用人工值守、手動操作與管理的方式。經(jīng)過多次擴(kuò)產(chǎn)，公司的生產(chǎn)能力目前已達(dá)到年產(chǎn)黃金超過1.4噸，通風(fēng)與排水系統(tǒng)相應(yīng)經(jīng)歷多次改擴(kuò)造工程，系統(tǒng)規(guī)模與初期設(shè)計(jì)方案相比急劇擴(kuò)大。傳統(tǒng)的操作和管理方式已不再適應(yīng)目前系統(tǒng)的現(xiàn)狀，公司打算在4#井18中新加一套排水自動化管理系統(tǒng)。

1.安裝地點(diǎn)現(xiàn)狀及要求

1.1? 4#井十八中段水泵房現(xiàn)有兩個(gè)水倉、三臺水泵及水泵固態(tài)軟啟動柜、兩條DN150排水管路、泵出水口電動閘板閥及閥門操作箱，其中水泵型號為D120-100*8（P），流量120m3/h，揚(yáng)程788m，水泵起動方式為無底閥啟動，正常時(shí)一臺工作，一臺備用，一臺檢修，最大涌水量時(shí)，兩臺同時(shí)工作。水泵設(shè)備選型按照井下正常涌水量1200 m3/d，最大涌水量1600 m3/d設(shè)計(jì)。

1.2? 目前六中設(shè)有供生產(chǎn)用水水倉一個(gè)，要求在非谷段時(shí)，水倉低水位時(shí)立即自動補(bǔ)水，最高水位時(shí)自動停泵，在谷段時(shí)間排水時(shí)要求十八中水倉最低水位時(shí)，六中水倉最高水位。

1.3 水泵的啟動均采用高壓固態(tài)軟啟動柜，啟動柜配置RS485Modbus通訊接口，并提供通訊協(xié)議。

2.設(shè)計(jì)原則

2.1主排水自動化系統(tǒng)電控設(shè)備主要由工業(yè)可編程控制PLC及儀表設(shè)備等組成，現(xiàn)場控制站和上位監(jiān)控系統(tǒng)之間通過光纜聯(lián)接，采用以太網(wǎng)通訊。系統(tǒng)充分考慮現(xiàn)場實(shí)際情況，確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和先進(jìn)性。

2.2自動控制系統(tǒng)能自動控制排水泵、負(fù)壓罐、電動閥門和管道電動閥等控制設(shè)備的合理運(yùn)行和參數(shù)檢測、采集，實(shí)時(shí)地反映系統(tǒng)工作狀態(tài)以及水倉水位、負(fù)壓罐水位、電動機(jī)和水泵軸承溫度和振動、排水管流量等參數(shù)，并能將數(shù)據(jù)傳送到地面生產(chǎn)調(diào)度中心，達(dá)到現(xiàn)場無人值守，遠(yuǎn)程自動控制運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表可查看追溯。系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程診斷維護(hù)功能。

3.系統(tǒng)功能

系統(tǒng)要具有運(yùn)行前狀態(tài)檢測功能、急停閉鎖功能、應(yīng)急開泵功能、遠(yuǎn)程操控及WEB發(fā)布功能、自診斷功能、實(shí)時(shí)報(bào)警/報(bào)警記錄功能、圖形曲線顯示功能、統(tǒng)計(jì)功能及視頻監(jiān)控功能

4控制系統(tǒng)要求

現(xiàn)場控制站是系統(tǒng)的控制核心，主要承擔(dān)對控制對象的工藝參數(shù)采集和處理，接收來自操作臺或上位的控制指令，對控制對象實(shí)施控制。

核心控制設(shè)備采用一套SIEMENS S7-1200控制器作為控制核心，根據(jù)控制指令、規(guī)定的工藝要求、各種邏輯連鎖關(guān)系、現(xiàn)場狀態(tài)保護(hù)的要求，對現(xiàn)場設(shè)備實(shí)時(shí)控制。保證無人值守排水系統(tǒng)安全。PLC 的I/O接口應(yīng)有不少于20%的備用量。

本控制系統(tǒng)要求在4#井十八中段的控制柜一臺內(nèi)置PLC一套， PLC帶有以太網(wǎng)模塊便于與地面調(diào)度中心通訊。采用魏德米勒或鳳凰等品牌接線端子，施耐德等品牌接觸器，部分關(guān)鍵儀表采用進(jìn)口設(shè)備。5結(jié)語

礦井水泵房及變電所在安裝部署井下泵房排水自動化系統(tǒng)后，可實(shí)現(xiàn)無人值守運(yùn)行，減少人為失誤，只需現(xiàn)場留設(shè)檢查人員即可。由于該系統(tǒng)降低了人為操作事故隱患，提高了主排水系統(tǒng)的運(yùn)行安全性，改善了工人的工作環(huán)境，在一定程度上降低了工人的勞動強(qiáng)度。

因此，為了實(shí)現(xiàn)本安礦井，必須逐步實(shí)現(xiàn)礦井排水自動化。井下泵房自動化系統(tǒng)是礦山自動化的重要組成部分。特別是對于嚴(yán)重受水害威脅的礦山，實(shí)現(xiàn)對泵房無人值守遠(yuǎn)程控制尤為重要。

赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司

作者簡介：史紀(jì)松，1985年12月，男，籍貫：山東昌邑，學(xué)歷：本科，研究方向：礦山信息化、礦山智能化、數(shù)字化礦山、智慧礦山。