關于礦井安全監控系統應用對策的探討

杜周祥

（曲靖市麒麟區能源局，云南 曲靖 655000）

0 引言

礦井通風在煤礦安全生產過程中非常重要。井下通風系統不僅能為礦工提供新鮮空氣，還能起到環境調節、排毒除塵的作用[1]。然而，在實際生產中，由于礦井生產環境惡劣，許多礦井通風設備在惡劣環境下運行時容易出現各種故障，礦井通風設備一旦發生故障，將嚴重影響礦井的安全生產[2]。為了有效保障煤礦通風安全，安全監測監控系統對通風系統各環節、設備進行監測、預警、控制，減少或控制通風管理工作中產生的風險隱患。但是，監測監控系統在實際運行過程中存在一些不足，因此，根據工作經驗，提出以下對策[3]?；诖?，本文對礦井安全監控系統的主要技術進行了分析和探討，提出改進措施，對煤礦安全生產特別是通風管理工作具有一定的現實意義。

1 礦井通風安全監控系統概述

礦井通風安全監控系統集控制技術、電氣防爆技術、計算機應用技術、信息傳輸技術、傳感器技術等技術于一體，綜合應用于礦井安全生產監測監控領域，確保煤礦安全生產，提高機電設備利用率和生產效率。具體來說，煤礦通風安全監控系統是指利用計算機技術，對煤礦的風速、溫度、濕度、煙度、瓦斯濃度等環境參數以及礦井排水、提升、運輸、生產等各個環節機電設備的工作狀態進行監控、分析和處理的系統，然后獲得相關數據[4]。

通過對實測參數的比較分析，為防災、防事故提供技術數據，以便提前制定相應的預防措施；通過對測量參數的實時有效控制，可在第一時間鎖定、斷電和自動報警，避免事故發生后災害進一步擴大；同時，通風安全監控系統還可以隨時將檢測到的數據上傳到地面調度室及相關網絡，以便調度人員及時了解煤礦作業地點風險情況，并在第一時間制定對策處置險情，如及時調整風量，判斷是否應疏散作業人員以及如何疏散。

礦井通風安全監測系統的組成部分通常包括3 個部分。①中心站：包含外圍設備、計算機和應用軟件等。②信息傳輸設備：包含接線盒、傳輸線、變電站、傳輸接口等。③傳感器和執行器：包含煤礦通風安全監測系統可以實時為各作業現場人員和調度指揮人員提供相關的環境安全參數信息[5]。

2 礦井通風安全監控系統的主要技術

2.1 總線技術

總線技術是煤礦通風安全監控系統建設中采用的主要技術。有利于最大限度地發揮系統的監控功能，充分發揮多層次優勢?？偩€技術又稱現場總線技術，具有多種優勢和特點。它廣泛應用于工業監控。它以總線為中心，有效地連接了計算機技術、通信技術等多種現代技術，實現了高質量的多層次有效監控作用。在這個過程中，總線技術的類型并不是單一的，這體現在多個層面上，包括本地操作網絡LonWorks 和RS-485 標準協議現場總線。其中，總線技術是基于礦井通風安全監控系統建設中采用的主要技術，有利于最大限度地發揮系統的監控功能和多層次優勢。在應用總線技術的過程中，煤礦企業應重視通信接口和總線軟件的科學設計。設計的通信接口包括驅動程序、控制器等，基于總線技術的驅動程序必須滿足這些要求。抗電磁干擾能力強，可實現過熱、短路保護，待機能耗較低。根據區域礦井通風安全的具體要求，要最大限度地發揮系統監測和監控兩大功能，優化總線技術作用下通信接口各部件的設計，促進所設計的驅動器、微處理器等方面功能的充分發揮，并在協調統一的過程中提高監控系統通信接口的整體性能。對于基于總線技術的軟件，煤礦企業在設計過程中應注意通信模塊的標準化設計，優化消息的傳輸和接收，與設計的通信接口進行交互，提高礦井通風安全監控系統的整體運行效果。

2.2 灰色預測理論的應用

礦井通風安全監控系統應用的關鍵技術是智能傳感器。如果要對智能傳感器進行有效的控制以保證其自身的性能，傳感器在礦井通風安全檢測系統中的應用需要自身的修正。目前比較常用的校正方法有神經網絡法、查表法和曲線擬合法，然而，上述方法并不適用于礦井通風安全監測系統?；疑A測理論主要通過對數據的處理來分析數據中的相關點和規律，從而實現對灰色數據的處理，因此，灰色預測理論的應用可以為礦井通風安全監測系統提供一定的技術支持，該理論在礦井生產中的有效應用，不僅可以提高通風安全監測水平，而且可以實現傳感器的自動校正。

3 礦井通風安全監控系統存在的問題

3.1 礦井通風受到機械設備質量的限制

在煤礦生產作業過程中，礦井通風是有效改善井下空氣環境的主要途徑，保證采掘作業地點產生的有毒有害氣體稀釋并排除地面，為井下作業人員創造良好的工作環境，并為作業地點人員提供呼吸需要的足夠氧氣。同時，降低或者杜絕有毒有害氣體產生的人員窒息、燃燒、爆炸等風險，保障生命財產安全。礦井通風的動力主要是機械通風，其主導因素是主要通風機，需要根據礦井開采規模、和開采深度等，進行通風阻力計算，根據通風阻力來選擇主要通風機型號，采掘作業點使用局部通風機，需要根據通風設計和供風標準來選擇供風局部通風機。一些企業會考慮生產成本，忽視通風機選型的重要性，購買一些功效低相對成本較低的通風機，在礦井通風設備使用過程中，由于機械設備的質量及效能作用限制而產生隱患和問題。

3.2 安全管理規章制度不完善

由于煤礦作業現場處于地下，生產系統環境相對復雜，條件惡劣，高學歷、高素質的安全管理人才不愿從事煤炭行業，這直接導致煤礦安全管理人員、特種作業人員的嚴重短缺，尤其是在小型煤礦。安全管理人員的專業素質及安全意識較差，無法根據煤礦的實際情況制定一套適合本礦的安全管理規章制度。其次是，落實力度不夠，隱患排查不到位，監督檢查不夠嚴格，事故前后沒有可靠的調查和追蹤體系。另外，許多制度模棱兩可，不切合煤礦實際，災害防范重點不突出，存在漏洞和不足，不利于煤礦專業設備生產和運營商對煤礦機械設備、設施、系統工程的更新改造升級。

3.3 傳感器缺陷

傳感器作為監控系統的重要組成部分，是將被測物理量轉換為電信號輸出的裝置，需要相應的軟硬件支持。如果相應的軟硬件參數不匹配，或者匹配的硬件質量不同，其承載能力會下降，在工作中容易燒毀。如果出現故障，測試結果不正確，或測試數據丟失或丟失，物理量轉換出現異常等，將影響監控功能。目前，煤礦傳感器存在穩定性差、壽命短等嚴重缺陷，其中抗沖擊性差，沒有抗毒性，組件與載體的同步性差。

3.4 作業人員培訓不足、安全意識不夠

煤礦對設施設備操作人員的需求很大。許多煤礦企業管理者不了解員工培訓的重要性，安全技術培訓流于形式。許多職工在上崗前專業培訓和管理不足，對煤礦工作的危險和防范措施不了解不到位，缺乏理論和實際操作經驗，安全意識淡薄，為煤礦安全生產埋下了重大隱患。此外，煤礦的工作環境較差，存在許多風險因素，許多高素質的人員都避免了這種風險。因此，大多數被招募的操作人員文化水平低，思維落后，對安全監控問題處理不靈活，這也增加了煤礦安全風險。

4 礦井通風安全監控系統完善建議

4.1 推進通風安全智能化

目前，煤炭行業高度重視礦井通風安全監控。特別是近年來，系統軟件的開發和應用取得了很大進展。我國部分礦井已形成通風安全智能監控系統，可根據礦井、作業點實際風量需求控制礦井通風設施設備的工作狀態，更好地滿足礦井通風安全要求，智能監控系統在煤礦的應用效果良好，被迅速認可和推廣，具有較高的使用價值。

4.2 全面布置傳感器

嚴格按照《煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范》（AQ 1029—2019）要求，在煤礦井下各地點特別是采掘作業地點設置甲烷、二氧化碳、風速等傳感器，設置報警、斷電、復電等參數值，實時監測有毒有害氣體濃度及變化情況、作業環境等情況，監測監控系統根據參數設定，作出預警、控制指令，對通風設施設備進行控制管理。重點加強礦井井下采掘作業點、串聯通風的瓦斯傳感器布置與管理，監測作業地點瓦斯變化情況，預判地質結構變化，超前研判并作出應對措施，防范和杜絕瓦斯超限，有效化解重大風險，確保作業區域人員設備安全。進一步升級監控系統軟件功能，增加各類硬件配置，有條件礦井增加通風設施設備自動控制設備組件，優化升級系統軟件模塊功能，保障系統運行環境通暢，運行指令準確，設施設備反應靈敏，從而達到對礦井所有通風設施設備的自動化控制調節，形成智能化通風系統工程。

4.3 優化通風安全監控管理方案

煤礦企業自身需不斷優化礦井安全監控管理方案，將監控系統通信協議和物理層協議完善、標準化，防止重復。為了避免不兼容等一系列問題，我們應該注意技術的改進和推廣，可以使用更具動態性的軟件，而且這些軟件應該主要選擇通用軟件，保證編程和語言方面沒有問題，只有通過軟件本身的工具，才能實現控制、通信、存儲和控制的功能。具有很強的通用性和實用性，維護方便，可以有效地避免各種系統之間的不兼容性。在礦井設計和采掘作業中，應明確規定礦井通風安全監控設備的數量和類型以及信號電纜的敷設，區域、條塊設備配置全面并功能完善，同時準確繪制在監控系統布置圖上，保障運行管理順暢。

4.4 統一匹配監控系統軟、硬件

針對礦井通風安全監控系統中各組成部分之間的不匹配，在選擇監控系統的軟硬件時，必須加強必要監控軟硬件的型號控制，減少兼容性問題，選擇合格的產品。及時升級專業操作員的技術，避免過多的應用程序和軟件語言，選擇通用軟件進行硬件控制。加強對傳感器、通風設備的管理維護，如：主要的甲烷傳感器每15d調校一次，甲烷電閉鎖和風電閉鎖功能每15d 測試1次，以促進傳感器、通風設備的正常靈敏和使用壽命的持續延長，確保工作效果。防雷設施采用防雷圍欄的形式，吸收線路上過多的雷電能量，避免損壞其他設備設施。

其中，煤礦企業需要特別注意對探雷系統傳感器的要求。在整個通風安全系統的建設過程中，傳感器質量的控制尤為重要，其質量必須達到煤礦安全標準。監控系統實施的有效控制可以將安全事故減少或者控制，避免對員工生命安全和財產安全的威脅。因此，在采購材料的過程中，材料采購員必須嚴格控制供應商的供貨質量，在采購傳感器等材料的過程中必須遵循質量優先的原則，從源頭上確保傳感器質量符合標準。在安全使用各類傳感器之前，礦井通風安全系統應分析和試驗其兼容性，比較其各項性能，以便及時有效地匹配系統，保障系統運行穩定正常。

4.5 加強設備設施維護

在礦井中，應嚴格保證防爆電氣設備的防爆性能；對于系統中使用的本質安全型電氣設備，不僅要保證電氣參數和保護性能，還要嚴格控制輸出短路電流、電壓等級等產品要求。本安型電氣設備維修、更換時，不得擅自改變原電氣參數和本安性能，不得改變規格型號。儀器設備安裝過程中，應嚴格按照手冊要求進行安裝調試，并對相應的儀器設備進行校準，確保設備運行的標準化，嚴格按照設備設施使用管理規范，定期對設備設施保養維護，保證設備靈敏度及安全性，同時延長使用壽命。

4.6 加強培訓，提高作業人員素質

在以往的煤礦事故中，自然因素影響造成的事故較少，大部分事故都是由于設備故障或人為因素共同作用的結果。在許多情況下，人的不安全行為是事故的直接原因。特別是在煤炭行業，井下工作環境條件惡劣，地質條件復雜多變，存在水、火、瓦斯、煤塵、頂板、機電運輸等多種危險因素。人員專業技能和安全意識的培訓尤為重要。作為煤礦企業業主和安全管理者，必須高度重視煤礦工人的崗前培訓，必須理論聯系實際，結合煤礦災害特點、人員結構，突出防范重點、合理配置管理人員、特種作業人員，充分調動從業人員的積極性，提高全員專業技能及安全意識。同時，加強事故警示教育，分析典型事故案例，舉一反三，查缺補漏，完善各項措施，超前防范和化解各類安全風險，使職工認識到安全生產的必要性和重要性，牢固樹立安全第一的理念，并在行動中貫徹落實到位。

5 結語

綜上所述，礦井通風安全工作除了依靠監控系統和通風設備外，還需要專業人員的操作和專業管理人員的持續努力專注，形成人、機、環境互動的局面，確保監測監控系統的正常運行，通風系統可靠，煤礦安全生產。