煤礦安全生產中信息化技術的應用及提升措施分析

薛云翔

(焦作煤業集團趙固(新鄉)能源有限責任公司，河南 新鄉 453634)

0 引言

信息化技術的發展以及在煤炭生產中的實用性轉化有效提升了煤礦企業安全管理水平，促進煤炭生產安全性有效提升。為落實新發展理念的要求，國家相關部門對煤炭產業安全生產的監管力度在逐漸增大，一些產能落后、管理不規范的煤礦企業被關停或者兼并重組。與此同時，監管部門加大了對煤礦企業的安全監管，以此倒逼企業提升安全管理措施。因此，無論是在井下采掘，或是在煤炭運輸環節，信息化技術具有廣闊的應用基礎與空間，成為保障煤礦安全生產，促進煤礦安全管理現代化的必要手段。

1 煤礦安全生產中信息化技術的應用要點

1.1 設計制作安全監控系統

煤炭采掘井下環境惡劣，常常面臨著未知的危險，是煤礦企業安全生產重點關注的領域，推進井下安全監控系統的開發與應用，對提升煤炭生產整體的安全管理水平至關重要。運用信息化技術手段，對礦井作業監控進行現代化改造，能夠及時發現處置作業情況、職工工作狀態中存在的問題，防止安全事故。對井下環境指標參數的數字化監控，主要途徑是利用工業環網系統實現企業信息數據的傳輸、處理與儲存，采用多機通訊設施，把監測到的環境物理信息經過信號轉換器，轉換為及時傳播的電信號，再通過通信電纜把信號傳輸到相應的分站點進行分析處理，在各個分機站點把處理妥當的信號傳輸到負責控制開關的分站點，可以有效監測礦井工作環境，并根據環境變化做出實時調整，能夠及時斷開電路，并觸發警報裝置，有效提升井下工作環境的安全性，確保煤炭生產安全有序(見圖1)。例如對井下生產安全構成嚴重威脅的瓦斯、CO以及水倉水位，當相關數值超過一定閾值后，監測系統能夠對危險作出有效預警，自動發出電信號切斷工作區域的電源，或控制安全設備運行。與此同時，安全監控設施還能夠在運行的同時自動生成環境安全信息報表，對環境情況進行系統化分析，對出現的細小安全隱患作出精確的預防，提升井下作業安全水平，保障人員安全。

圖1 煤炭生產安全監控系統

1.2 電力監控系統

供電系統在礦井生產中占據非常重要的位置，是生產機械絕對的主力。電力設施監控系統關注的主要領域，是采區變電所、集中配電點和開采區高低壓開關。采區變電所的運行開關控制器可以實現地面集控，主要的操作步驟是合閘和分閘控制，對電力系統發生的故障進行復位設置，能夠遠程通過監系統實現開關的整定值修改。電力設施監控系統的安裝與應用，能夠掌握巷道電力機械的運營情況，幫助電力調度人員對企業電力使用情況進行科學分配，同時監控電力機械的耗電情況，一旦出現異常數值即可隨時切斷故障機械的電源。電力設施監控系統還能對巷道內采礦區每一個分站的開關進行有效控制，監測井下生產的整體電力情況，在提高用電效率的同時，確保電力系統和電力機械的安全。

1.3 人員精準定位系統

巷道結構復雜，作業人員在巷道內作業需要清楚了解自身位置。人員定位系統可以有效解決巷道內人員位置不易被掌握的難題，提高了巷道作業安全保障，能夠對相關作業人員起到很好的督促和監督作用。人員定位系統的工作原理比較復雜，系統采取多層架構模式，需要軟硬件的有效銜接和配合，做好對巷道人員信息的收集、傳輸、處理與監測，系統比較依賴軟件設計優化程度，以及硬件的質量與運行穩定性。人員定位系統的主要功能是對巷道內作業人員的實時位置和運動軌跡進行實時監控，作業區人員的位置信息可以準確顯示在終端系統上，安全監督人員可以通過信息傳輸設備，提醒巷道內處在安全隱患區域的人員提高安全意識，并對造成安全隱患的因素進行排除，有效保障巷道人員安全。人員定位系統如圖2所示。

圖2 人員定位系統工作原理

1.4 工作面智能化監測系統

智能化工作面集控中心選用鄭煤機集控系統。地面調度室和井下集控中心將膠帶運輸機、破碎機、轉載機、前部刮板輸送機、后部刮板輸送機、液壓支架自動跟機、采煤機記憶截割系統整合在一起，所有數據融入集控中心系統，具備采煤設備一鍵順序啟動和停機功能。采煤設備通過組合開關、變頻器、150主機上傳至集控中心主機進行數據監測和處理分析。

智能供液系統實現乳化液自動配比、高壓自動反沖洗和乳化液泵變頻控制，具有工作面乳化液泵站主要設備工況數據、乳化液濃度和液位監測顯示功能。

工作面視頻全覆蓋，云臺攝像儀能夠根據采煤機位置，自動切換顯示采煤機附近視角，并隨采煤機運動而實現自動跟機旋轉、切換，確保采煤過程中對采煤機前后滾筒區域的實時跟機監控。

液壓支架電液控制系統是液壓支架實現自動化、智能化必不可少的技術途徑，是綜采工作面智能化系統最主要的組成部分。液壓支架除了支頂、護幫形成安全空間外，工作面的三直兩平中，三直(煤壁、溜子、支架)是靠液壓支架來保證的，也就是靠電液控制技術來保證的，具有高壓大流量、流量隨機性、高精度(與手動法相比)、傳送距離遠等特點，可在可燃及爆炸性氣體(電控防爆)、潮濕或淋水、腐蝕性氣體、高粉塵情況下使用。

2 提升煤礦安全生產中信息化技術措施

2.1 監控信息共享設置

煤礦生產安全管理系統主要由控制裝置、檢測裝置以及管理裝置三部分組成。安全管理系統能夠有效提升煤炭生產的安全管理水平，阻止事故發生，但煤礦企業在實際生產過程中對安全管理系統的設計與運用還存在不重視的情況，造成系統內部互聯出現不暢通的問題，嚴重制約影響安全管理系統的正產運行，極端情況下還會發生系統失效的情況。因此，在系統建設不健全的情況下，對安全責任事故的防范和阻止效果就會大打折扣，無法對安全生產信息做到及時有效的收集，并作出快速反應。所以，煤礦企業要想確保安全管理系統運行的有效性，必須建立完善系統信息共享路徑，實現系統內部各項數據的互聯互通。在有效實現數據共享后，需要對數據流進行集中管理與分析，借助數據中心控制裝置，完成對數據的分類管理，有效避免數據的重復錄入，防止數據間出現紊亂，確保安全信息數據清晰可靠。

2.2 強化安全管理措施

一般情況下，安全管理系統的投入成本較大，煤礦企業在安全管理系統設置中往往會投入大量的資金和精力，設置了完備的安全管理體系。但是，部分煤礦企業重視前期投入，但不重視后期的運行與管理，造成安全管理系統沒有發揮出在安全生產上應該起到的作用，或者由于管理使用不規范而造成系統監測作用發揮不充分，這就需要煤礦企業下功夫提升對安全管理系統的使用水平，加強對系統的檢修與維護，培養一支專職于系統監測的技術人才隊伍，確保系統能夠真正發揮功效。

3 結語

在煤炭采掘生產中應用信息化技術提升煤礦企業安全生產水平是實現煤礦企業管理現代化的一種有效手段，安全管理系統的設計與應用對煤礦安全生產水平有著極大的提升作用。在煤礦企業中推廣使用信息化技術設備，實現對巷道內采掘作業、煤炭運輸、供水供電的遠程監管，在有效解放人力的同時，提升了安全監管水平。