李 寧

(山西長治經(jīng)坊莊子河煤業(yè)有限公司，山西 長治 047100)

1 前言

隨著當前信息技術(shù)的迅速發(fā)展，對煤礦的安全生產(chǎn)要求也在不斷提升，煤礦的開采和生產(chǎn)過程中使用煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)也越來越廣泛。煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建中，許多先進技術(shù)，如信息通信傳輸技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)等，不斷完善煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，提升了煤礦安全生產(chǎn)的工作效率。但當前在煤礦安全生產(chǎn)管理中，由于對煤礦安全生產(chǎn)的技術(shù)使用、運行等方面的因素，導(dǎo)致煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生了各種問題，影響煤礦產(chǎn)業(yè)的安全發(fā)展。

2 煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展

2.1 煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)

我國煤礦監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)相較于發(fā)達國家使用的時間比較晚，在20個世紀80年代，主要是通過參考國外的技術(shù)，如DAN6400煤礦監(jiān)測控制系統(tǒng)，與我國煤礦安全生產(chǎn)管理的實際情況相互結(jié)合，使得部分煤礦開采煤礦監(jiān)控系統(tǒng)得以實現(xiàn)。近年來，我國煤礦監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的相關(guān)研究不斷深入，不僅引進了國外先進技術(shù)，同時也展開了自主研發(fā)，逐漸出現(xiàn)了以KJ4、KJ2為主的煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦的生產(chǎn)中運用。信息技術(shù)的發(fā)展也促進了煤礦監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的成熟，煤礦監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的類型在不斷增多，如KJ90、KJG2000系統(tǒng)，同時也逐漸出現(xiàn)了數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測管理系統(tǒng)、煤礦安全綜合化系統(tǒng)。成為煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)管理的必備安全系統(tǒng)，在很大程度上影響著煤礦的安全生產(chǎn)和管理。

2.2 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)

2.2.1 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中傳感器的類型

(1)甲烷傳感器。使用甲烷傳感器能夠完成礦井內(nèi)部連續(xù)性的CH4成分監(jiān)控，檢測CH4在抽放管道內(nèi)和礦井環(huán)境中的濃度，同時還具有顯示和聲光報警的功能。礦井中主要的采煤面瓦斯?jié)舛容^高，需要將甲烷傳感器懸掛在巷道上方，在風(fēng)流穩(wěn)定位置懸掛，并使其與頂板的距離控制在300mm以內(nèi)，與巷道側(cè)壁的距離控制在200mm以內(nèi)；安裝的位置需要方便進行維護和檢查，且不能對煤礦的開采工作產(chǎn)生阻礙。在單巷掘進工作面，同樣將甲烷傳感器設(shè)置在煤巷、瓦斯涌出巖巷、半煤巖巷位置的相應(yīng)位置，布置方式見圖1。若工作面采用的是串聯(lián)通風(fēng)，則應(yīng)將甲烷傳感器T3設(shè)置在串聯(lián)工作面通風(fēng)機的前段。

圖1 煤與瓦斯突出礦井巷掘進工作面甲烷傳感器布置圖

(2)一氧化碳傳感器。煤礦開采中會產(chǎn)生具有易燃性質(zhì)的一氧化碳，一般情況下一氧化碳傳感器的標準濃度設(shè)置為0.002 4%以下，另外還有需要設(shè)置一氧化碳傳感器的位置，如自然發(fā)火觀測點、煤礦采區(qū)回風(fēng)巷、膠帶輸送機滾筒下風(fēng)側(cè)的10～15m位置等。

(3)風(fēng)速、風(fēng)壓傳感器。用于對礦井環(huán)境內(nèi)部空氣流動狀態(tài)衡量，是對風(fēng)速和風(fēng)壓的檢測，是對煤礦開采過程中易燃、易爆氣體迅速排出的保障。一般來說，風(fēng)速傳感器設(shè)置的位置有一翼回風(fēng)巷、回風(fēng)巷、總回風(fēng)巷，而風(fēng)壓傳感器則主要是設(shè)置在通風(fēng)機的風(fēng)硐處。

(4)開關(guān)量傳感器。開關(guān)量傳感器主要是監(jiān)控煤礦開采生產(chǎn)過程中多種機電設(shè)備的運行狀態(tài)，從而保證工作的正常進行。溫度傳感器一般設(shè)置在通風(fēng)機、風(fēng)門、提升機以及水泵等位置。

(5)溫度傳感器。溫度傳感器懸掛在巷道的上方，與風(fēng)流穩(wěn)定位置的頂板距離不超過300mm，與巷道側(cè)壁的距離不超過200mm。安裝過程中需要注意一定要便于進行維護，不會對煤礦相關(guān)工作產(chǎn)生影響。通常情況下，溫度傳感器的標準為30℃。

2.2.2 煤礦監(jiān)測控制系統(tǒng)的主要類型

隨著煤礦監(jiān)測控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，當前煤礦安全生產(chǎn)管理應(yīng)用中的類型較多，其中最為常見的有兩種，一是采用公共接線，連接煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中地面中心站和煤礦礦井下分站，而采用專用線纜，將監(jiān)測控制系統(tǒng)的傳感器部分和煤礦礦井下分站進行連接，如圖2。它屬于一種PLC分站，在后方的傳感器之間，需要采用一根專業(yè)線纜連接。這種類型的煤礦檢測控制系統(tǒng)較為常見，存在的不足是維護管理方面存在一定缺陷。二是單純使用公共接線方式連接系統(tǒng)的線路，并沒有設(shè)置分站接線。在這種監(jiān)測控制系統(tǒng)中，傳感器裝置的設(shè)置在總連接線纜中，若存在部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的傳感器相對集中，則可對其設(shè)置分站進行集中控制，見圖3。

圖2 分站公共接線式安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

圖3 全總線式安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

3 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的選擇管理

3.1 系統(tǒng)地面中心站

對于系統(tǒng)地面中心站的選擇管理，安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的地面中心站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部分一般來說選擇最新配置的工控機，為信息的有效處理和傳遞提供保障。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中井下分站

重點是保證系統(tǒng)電力供應(yīng)和監(jiān)測設(shè)備能夠處于正常的運行狀態(tài)，在進行分組選擇管理時，需要滿足井下環(huán)境瓦斯超限斷電的條件，保證分站的正常運行。同時，在不斷運行的過程中，對電氣設(shè)備的運行安全提供保障，選擇使用隔爆型電器。

3.3 安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)的通信

(1)系統(tǒng)通信方式的選擇。目標是提升監(jiān)測控制信號的傳遞效率，通信模式需要選取集中信息傳遞量的方法；通信傳輸過程中使用統(tǒng)一的通信協(xié)議標準，通過互聯(lián)網(wǎng)進行的開放式傳輸。能夠最大化地滿足通信監(jiān)測和控制管理。

(2)系統(tǒng)通信協(xié)議的選擇。在設(shè)計過程中，采用的是國際標準的IP通信協(xié)議，結(jié)合相關(guān)管理信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，成立網(wǎng)絡(luò)鏈接，以實現(xiàn)通信傳輸。

4 煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的重要性

4.1 智能數(shù)字傳感器接入

煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)相對應(yīng)的傳感器測量的方式是智能數(shù)字化模式，提升了檢測的精確性，同時自動化性能較強。在煤礦開采生產(chǎn)的環(huán)境中，風(fēng)速、溫度、壓力以及一氧化碳等指標，都能夠通過數(shù)字化明確的顯示出來，提升了系統(tǒng)的整體工作效率。

4.2 檢測和控制的高效性

煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)檢測和控制的內(nèi)容較多，如對線路中功率、電流等運行情況，井下中央變電所的電量分配情況等，另外還有水倉水位的檢測，都實現(xiàn)了自動化檢測和控制功能。

4.3 多媒體監(jiān)控和動態(tài)顯示

煤礦整個生產(chǎn)的監(jiān)測控制活動都能夠通過多媒體進行動態(tài)顯示，有利于進行實時化的管理。通過動態(tài)顯示，可完成對現(xiàn)場工作的數(shù)據(jù)采集和相關(guān)調(diào)節(jié)、控制。監(jiān)控系統(tǒng)則能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)和工作效率的優(yōu)化組合，并同時完成對多個監(jiān)控點的展示。

4.4 自動化系統(tǒng)

煤礦監(jiān)測控制系統(tǒng)中心能夠通過系統(tǒng)自動化互聯(lián)，完成與工業(yè)化系統(tǒng)的連接，以實現(xiàn)監(jiān)控信息并傳遞相關(guān)指令。這種自動化系統(tǒng)能夠合理使用互聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)場的信息傳遞到控制中心，從而獲得有效的反饋信息，增強煤礦開采工作的安全性和有效性。

5 結(jié)語

綜上所述，煤礦監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展與當前的信息化技術(shù)具有密切關(guān)系，而煤礦的安全生產(chǎn)和管理也離不開煤礦監(jiān)測系統(tǒng)，可有效提升煤礦工作的有效性，并降低出現(xiàn)安全事故的可能性，促進煤礦產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。對煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建和管理進行有效分析，對于煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量具有重要意義。

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