劉國(guó)榜 黃壽元(.南京梅山冶金發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

梅山鐵礦采區(qū)通風(fēng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉國(guó)榜1黃壽元2，3，4
(1.南京梅山冶金發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

根據(jù)國(guó)家安全監(jiān)管總局金屬非金屬地下礦山安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的建設(shè)規(guī)范要求，結(jié)合梅山鐵礦井下采礦方法的特點(diǎn)，在進(jìn)回風(fēng)井筒聯(lián)巷布置風(fēng)速傳感器，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)速風(fēng)量的在線監(jiān)測(cè)。并采用多水平聯(lián)合集中布線，對(duì)風(fēng)速風(fēng)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布線進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅節(jié)約了成本及施工費(fèi)用，而且后期維護(hù)簡(jiǎn)單方便，避免了各生產(chǎn)水平單一布線的電纜掛斷、服務(wù)時(shí)間短等缺陷。

網(wǎng)絡(luò)布線 優(yōu)化設(shè)計(jì) 通風(fēng)監(jiān)測(cè)

梅山鐵礦采用無(wú)底柱崩落采礦法，多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)，Ⅰ、Ⅳ級(jí)機(jī)站風(fēng)機(jī)克服系統(tǒng)通風(fēng)阻力，滿足全礦總風(fēng)量要求，Ⅱ、Ⅲ級(jí)機(jī)站風(fēng)機(jī)分風(fēng)導(dǎo)向[1-2]，總體為“南、北進(jìn)風(fēng)，東、西回風(fēng)”的格局，即南風(fēng)井、西南井、北風(fēng)井進(jìn)風(fēng)，東南井、西風(fēng)井回風(fēng)。2001年與中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院合作，成功實(shí)施了井下風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)工程。2013年，根據(jù)《金屬非金屬地下礦山監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范》(AQ 2031—2011)、《金屬非金屬地下礦山通風(fēng)技術(shù)規(guī)范—通風(fēng)系統(tǒng)》(AQ 2013.1—2008)、《金屬非金屬地下礦山通風(fēng)技術(shù)規(guī)范—通風(fēng)管理》(AQ 2013.4—2008)等建設(shè)要求，結(jié)合井下通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)際情況，進(jìn)行了通風(fēng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工。測(cè)點(diǎn)主要布置在風(fēng)機(jī)機(jī)站(監(jiān)測(cè)風(fēng)速、風(fēng)壓、CO濃度)、主要進(jìn)風(fēng)井石門(監(jiān)測(cè)風(fēng)速)、主斜坡道、采區(qū)進(jìn)回風(fēng)井聯(lián)巷(監(jiān)測(cè)風(fēng)速)。對(duì)于風(fēng)機(jī)機(jī)站、主進(jìn)風(fēng)井石門、主斜位置的風(fēng)速、風(fēng)壓、CO，監(jiān)測(cè)信號(hào)可直接連接至已有風(fēng)機(jī)機(jī)站遠(yuǎn)控裝置預(yù)留的I/O點(diǎn)或擴(kuò)容。而對(duì)采區(qū)風(fēng)速測(cè)點(diǎn)，因進(jìn)回風(fēng)井?dāng)?shù)量多、需對(duì)風(fēng)速、風(fēng)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布線進(jìn)行研究分析，為此，與中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院共同完成了采區(qū)風(fēng)速、風(fēng)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的布線優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 采區(qū)測(cè)點(diǎn)布置

梅山鐵礦目前作業(yè)水平為-288，-303，-318 m。-318 m為進(jìn)風(fēng)水平，-258 m為回風(fēng)水平。采場(chǎng)因無(wú)底柱崩落采礦爆破作業(yè)、無(wú)軌設(shè)備運(yùn)輸頻繁，且階段運(yùn)輸巷道、回采巷道(進(jìn)路)多，傳感器安裝及布線困難。在-318 m水平南北進(jìn)風(fēng)井機(jī)站布置風(fēng)速測(cè)點(diǎn)，得到3個(gè)作業(yè)水平的總進(jìn)風(fēng)量。通過(guò)-318 m至-303，-288 m的進(jìn)回風(fēng)井得到該水平的風(fēng)量，-318 m水平的風(fēng)量由總進(jìn)風(fēng)量減去上兩個(gè)水平的風(fēng)量得出，采區(qū)風(fēng)速測(cè)點(diǎn)布置在各進(jìn)回風(fēng)井聯(lián)絡(luò)道。

1.1 監(jiān)測(cè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)布線

根據(jù)數(shù)據(jù)采集柜、通訊網(wǎng)絡(luò)的布置特點(diǎn)，采用在各水平獨(dú)立布置和多水平集中布置兩種方案。

傳感器信號(hào)電纜采用KVVRP22(4×0.75)，風(fēng)速傳感器為三線制，共用傳感器電源，在距離較近的2個(gè)測(cè)點(diǎn)，1根電纜接2個(gè)傳感器，可減少電纜敷設(shè)長(zhǎng)度，便于后期維護(hù)、查找故障。

1.2 方案一：各水平獨(dú)立布置

在各水平南北部各布置1個(gè)數(shù)據(jù)采集柜。以-303 m 北部采區(qū)布線為例，在-303 m 5LN25布置1個(gè)數(shù)據(jù)采集柜，風(fēng)速傳感器信號(hào)線經(jīng)-303 m各進(jìn)路、聯(lián)巷匯總到該數(shù)據(jù)采集柜，經(jīng)通訊電纜連接至-330 m 通訊機(jī)站。

1.3 方案二 ：多水平集中布置

在各水平南北部各布置1個(gè)數(shù)據(jù)采集柜，風(fēng)速傳感器信號(hào)電纜經(jīng)各進(jìn)路、聯(lián)巷進(jìn)入各水平采區(qū)的數(shù)據(jù)采集柜。

1.4 方案比較

(1)方案一。優(yōu)點(diǎn)：①在平巷布置電纜，安裝施工方便，降低了風(fēng)井敷設(shè)電纜墜落、碎石崩坍等風(fēng)險(xiǎn)；②后期維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：①電纜在聯(lián)巷、進(jìn)路布線，容易被鏟運(yùn)機(jī)、皮卡等無(wú)軌設(shè)備刮斷、破損，數(shù)據(jù)信號(hào)線后期維護(hù)管理困難，且隨采礦作業(yè)的推進(jìn)，進(jìn)路的開采、閉巷，縮短了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)服務(wù)時(shí)間；②與方案二對(duì)比，增加了平巷布線長(zhǎng)度以及通信電纜長(zhǎng)度；③數(shù)據(jù)采集柜布置在-288，-303 m采區(qū)回風(fēng)巷道，粉塵大，濕度高，故障率高。

(2)方案二。優(yōu)點(diǎn)：①電纜經(jīng)風(fēng)井下行，達(dá)到-318 m 數(shù)據(jù)采集柜，不受鏟運(yùn)機(jī)等無(wú)軌設(shè)備運(yùn)輸作業(yè)影響，維護(hù)管理方便；②傳感器信號(hào)電纜布線短，因-288，-303～-318 m風(fēng)井垂高僅30，15 m，可直接分段沿上水平下放到下水平。以-303 m為例，采用與-318 m布置特點(diǎn)，節(jié)省了3～4倍的電纜長(zhǎng)度；③數(shù)據(jù)采集柜安裝環(huán)境好，因?yàn)?318 m為進(jìn)風(fēng)水平，北部布置在北風(fēng)井進(jìn)風(fēng)運(yùn)輸巷道附近，數(shù)據(jù)采集柜電源供電方便，直接從該處的變電所取得，南部數(shù)據(jù)采集柜布置在-318 m南風(fēng)井風(fēng)機(jī)機(jī)站控制硐室，更加有利于管理和維護(hù)。

經(jīng)布線電纜長(zhǎng)度、維護(hù)管理、投資等技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后認(rèn)為，方案二為優(yōu)化方案。

2 系統(tǒng)布線

梅山鐵礦采區(qū)風(fēng)速風(fēng)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要針對(duì)-288，-303，-318 m采區(qū)布置，北部采區(qū)5LN21、3LN27各設(shè)置1個(gè)數(shù)據(jù)采集柜，通訊電纜連接至-318 m 北風(fēng)井機(jī)站通訊柜，南部采區(qū)設(shè)置1個(gè)數(shù)據(jù)采集柜，布置在-318 m南風(fēng)井機(jī)站，通訊電纜連接至-318 m南風(fēng)井機(jī)站通訊柜。采集數(shù)據(jù)經(jīng)各通訊柜、原有井下風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通訊管纜連接到地表調(diào)度中心，與原風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)對(duì)接。梅山鐵礦采區(qū)風(fēng)速風(fēng)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布線如圖1、圖2所示，監(jiān)控系統(tǒng)主畫面如圖3所示。

圖1 北部采區(qū)風(fēng)速傳感器布線

圖2 南部采區(qū)風(fēng)速傳感器布線

圖3 監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)主畫面

3 結(jié) 語(yǔ)

①結(jié)合梅山鐵礦采區(qū)實(shí)際，風(fēng)速、風(fēng)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)布置、布線網(wǎng)絡(luò)合理，符合國(guó)家安全監(jiān)管總局關(guān)于印發(fā)金屬非金屬地下礦山安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”建設(shè)規(guī)范要求；②采用多水平聯(lián)合集中布線，不僅節(jié)省了3～5km電纜，減少設(shè)備采購(gòu)成本以及施工安裝費(fèi)用，而且便于后期維護(hù)與管理；③實(shí)踐結(jié)果表明，監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，后期維護(hù)工作量小，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求；④因井下環(huán)境潮濕、采場(chǎng)作業(yè)炮煙、粉塵大，風(fēng)速傳感器使用壽命受到嚴(yán)重影響，需要加強(qiáng)風(fēng)速傳感器的清掃、防潮工作，進(jìn)一步提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性、穩(wěn)定性。

[1] 貢鎖國(guó),洪候山,黃 欣，等.多級(jí)機(jī)站通風(fēng)計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)[J].金屬礦山,2002(4):49-52.

[2] 賈安民.井下多級(jí)機(jī)站通風(fēng)監(jiān)控與節(jié)能技術(shù)研究[J].金屬礦山,2012(6):113-119.

2014-10-10)

劉國(guó)榜(1967—)，男，高級(jí)工程師，210041 江蘇省南京市雨花臺(tái)區(qū)西善橋鎮(zhèn)。