煤矿井下安全监测系统的建设与运维

ＲＥＳＥＡＲＣＨ＆　

延安市煤矿安全监测监控　网络系统建设现状与改进对策　

５８　近几年．陕西省延安市煤矿安全监测监　控系统三级联网建设丁作在各级政府及行业　管理部门的指导和关怀下．取得了实质性进　展．对于有效预防煤矿安全事故．及时排除事　故隐患发挥着愈来愈重要的作用。但是．作为　近几年才开展的一项新工作．延安市煤矿安　全监测监控系统三级联网建设Ｔ作还处在不　断地探索和改进之中．特别是从目前已建成　的煤矿安全监测监控网络系统运行情况来　看．部分企业和监管部门的网络系统建设及　运行还存在一些不足　一、延安煤矿安全监测监控系统存在的　问题　一是监测监控系统运行存在隐患　一些　煤矿用户为了减少投入．不顾质量、不顾基本　功能．选择了不利于正确实施监测监控功能　的系统及配套设备．埋下了监测监控系统不　能正常运行的隐患．易导致监测监控数据不　准、控制装置无法启用　二是监测监控系统处于低层次状态　部　分煤矿的监测监控仅仅检测单一的甲烷、一　氧化碳、风速、负压等几个安全参数，对机电　设备开停、馈电、风门开闭、甲烷断电仪、风电　甲烷闭锁装置无法控制．对井上数字显示的　断电控制装置和煤矿本域的安全信息数字传　输、井下井上数据采集、处理、传输无法实现。　三是监测监控从业人员的技术培训不到　位　部分煤矿在安装监控系统前，对煤矿的监　文／刘卫强　控管理员、机电工培训不到位．关键岗位人员　对安装系统的重要性以及监控系统的原理、　功能等方面理论掌握掌握不够．实物操作不　当．断电接线、传感器挂接、故障查找等问题　无法排除　总之．现场管理人员的技术素质和　实际操作能力差．对于监测监控系统运行中　的问题无法有效及时解决　二、加强延安市煤矿安全监测监控工作　的建议　延安市煤矿属低瓦斯矿．但近十年．在煤　矿开采过程中曾发生过多起瓦斯燃烧、爆炸　事故．特别是２００６年子长４．２９事故的惨重教　训．更应该引起高度重视　为了认真落实国　家、陕西省关于煤矿安全生产的相关规定，要　坚持将煤矿安全监测监控联网系统建设和监　管作为预防煤矿重特大事故的重要手段．下　大功夫从以下几方面做起　一是高度重视煤矿监测监控网络系统的　重要性　煤矿监测监控装备主要承担两个任　务．一是在环境监测方面．要对煤矿井下各种　有毒有害气体及工作面的作业条件．如瓦斯　气体、一氧化碳、氧气浓度、风速、负压、温度、　岩煤温度、顶板压力、烟雾等做到实时监测；　二是在生产监控方面．要监控井上、下主要生　产环节的各种生产参数和重要设备的运行状　态参数，如煤仓煤位、水仓水位、风门开关状　态、机电设备馈电状态、机电设备开停、供电　电压、供电电流、功率等模拟量以及提升机、

KJ599煤矿安全监控系统

系统介绍：

山东科大中天电子公司以煤矿安全监控预警与智能化安全开采成套技术及其全过程实施管理信息化为主导产业，强力打造专家服务团队、技术研发团队与现场实施团队，不断拓展实用矿山压力控制等理论与研究方法体系，确保公司的产品研制与现场应用始终处于同行业领先水平。

科大中天以井下岩层运动为中心，自主研发了“KJ385矿山压力位移监测系统”，并通过“煤矿重大事故远程预警与实施管理信息系统”将矿压、瓦斯、水文等数据进行实施分析，实现了煤矿安全高效开采的信息化、智能化、可视化。

KJ599煤矿安全监控系统（以下简称系统）的设计、制造按照AQ6201-2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》等相关标准进行，完全符合国家的相关标准要求。该系统不仅能够准确、及时地反映井下环境参数，达到对灾害的早期预测、对事故进行必要的处理，而且还能为生产调度及时提供各种设备的运行状况，进而有效地指挥生产。

主要用途和适用范围：

系统具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能。用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、风速、负压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。系统将计算机检测技术、数据通讯技术和传感器技术融为一体。实现了复杂环境下对煤矿安全状况的自动监测和分析。 适用于我国各类大、中、小型煤矿的安全监测监控。

附：2014年近三月煤矿事故统计（5月到7月）

5月1日21时左右，江西省宜春市袁州区西村镇东杉煤矿（乡镇煤矿）发生一起其他事故，死亡1人。

5月3日16时40分，重庆市银海煤业有限公司连铭煤矿（乡镇煤矿，证照齐全）2名工人在井下N1312采煤工作面回风巷掘进工作面掘进回风巷时，因风筒出风口距工作面达20几米，引起风量不足，导致1名工人深度昏迷，经抢救无效于20时40分死亡。

煤矿井下智能化安全监测系统的开发

煤矿作为我国主要能源之一，在经济发展中起着重要的支撑作用。然而，由于煤矿井下工作环境的特殊性，井下作业不但存在着高温、高湿、高压等安全风险，还面临着煤炭自燃、瓦斯爆炸等安全隐患。因此，开发井下智能化安全监测系统是确保煤矿生产安全的重要任务。

一、井下安全监测系统的必要性

井下安全监测系统的开发，能够实现对井下作业环境、瓦斯浓度、温湿度等重要指标进行实时监测和预警。这样的系统可以实时了解井下的安全情况，为井下工人提供一个高效监控和预警的手段，最大限度地减少事故的发生，降低矿工的伤亡风险。

二、井下智能化安全监测系统的设计原则

在开发井下智能化安全监测系统时，需要遵循以下设计原则：

1. 实时监测：系统应能够实时采集并传输井下各项安全指标的数据，确保信息的及时性和准确性。

2. 自动化预警：系统应具备自动化预警功能，及时发出警报信号，提醒相关人员采取适当的安全措施。

3. 多级报警：系统应具备多级报警功能，根据情况的严重程度，设置不同的报警级别，以便不同级别的应急响应。

4. 数据存储：系统应具备数据存储功能，将历史数据保存并进行备份，方便事故的溯源和后续的分析和研究。 5. 易于操作：系统界面应简洁直观，操作便捷，能够方便地为操作人员提供所需信息。

三、井下智能化安全监测系统的关键技术

井下智能化安全监测系统的开发需要运用到一系列的关键技术，包括：

1. 无线传输技术：采用无线传输技术可以实现井下各个监测点之间的数据传输，减少布线工作，提高系统的灵活性和可扩展性。

2. 数据采集技术：通过传感器实时采集井下各项安全指标的数据，包括瓦斯浓度、温湿度、风速等，确保数据的真实可靠。

3. 数据处理与分析技术：对采集到的数据进行处理与分析，提取有用的信息，帮助决策者更好地了解井下的安全状况。

理论研究　Ｉ　ＩＮ－＂　Ｃｈｉｎａ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｖｉｅｗ　

矿井基建阶段安全监测监控系统的建设　

杨　涛　（淮北矿业集团毫州煤业股份有限公司刘店煤矿安徽淮北）　

中图分类号：ＴＤ７６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９ｌ４ｘ（２Ｏ１４）０４—０５８６—０１　

近几年来，随着几起在建矿井发生的煤与瓦斯突出及瓦斯爆炸事故，国家　对在建矿井安全生产的管理力度在不断加强，对矿井基建期间瓦斯监测监控的　要求也在不断提高。　在基建矿井建立煤矿安全监测监控系统，是依靠科技进步提高煤矿整体安　全技术装备与管理水平，从根本上解决煤矿安全问题的重要手段之一，是改善　煤矿安全环境和建立包括煤矿安全隐患全面查排、实时监督管理、安全保障等　内容的安全管理体系是长治久安防止煤矿安全事故的最重要的两个方面。　淮北矿业集团刘店煤矿地处安徽省毫州市涡阳县，为安徽省“８６１　重点工　程，所采的涡阳煤田煤层，地质构造复发，瓦斯富含极不均匀，局部瓦斯积聚现　

图１　

图２　…　—　碡｜ｊｌ鹰，嘲　目一鬻　ｌＩ　

５８６　ｉ科技博览　图３　勰　■　《＃■　象严重。且由于刘店煤矿为在建矿井，掘进工作面全部为外委项目单位施工，各　单位所用的瓦斯断电闭锁装置型号不统一，不能构成系统，对瓦斯监测监控存　在较多的盲区和不确定因素，难以进行有效的监督管理。瓦斯监测监控问题一　直是煤矿安全建设的主要问题，不仅严重威胁矿工的生命财产安全，也严重制　约着矿井的建设速度。　为了从根本上解决我矿安全监测监控问题，需要从建井伊始就要统一建立　煤矿安全监测监控系统，从而改善在建矿井的安全环境。因此我矿，在矿井建设　二期工程一开始就，全面装备了ＫＪｌＯ０Ｎ安全监测监控系统，对矿井的安全监测　监控工作统一管理，根除了各单位所用的瓦斯断电闭锁装置型号不统一，不能　构成系统，对瓦斯监测监控存在较多的盲区和不确定因素，难以进行有效的监　督管理的问题。　ＫＪ１００Ｎ系统选用由北京阳光金力公司生产的具有自主知识产权的ＭｃＴＰ　光纤多媒体、多通道传输平台构建底层控制网，使这种系统在宽带、反应速度、　可靠性、传输距离、系统节点容量、集成能力、兼容性、故障自恢复能力等方面性　能较现有传统监控系统有质的提高。　根据矿井建设的需求，我矿安全监控系统在井下南、北两翼形成一个整体　安全监控光环网，安装１２套安全监控分站，各分站之间通过通关光缆连接直接　将监控信号传输到调度机房。当安全监控系统环网形成后，矿用本安型安全监　控分站和接入系统的主要接点设备多点组成双纤自愈环，当一处光纤出故障　时，系统可以自动倒换　传统安全监控系统拓扑结构如（图１）所示：　但是在建设过程中根据我矿工程的实际情况，由于南北巷道不是同时贯　通，巷道完全形成时间不统一，矿井将在４到７个月内无法铺设光缆行程环网，系　统处在可靠性最差的链状结构下，这样的链状结构给安全监控系统正常运行造　成很大的隐患。由于是链状结构分站和ＭＣＴＰ—Ｍ设备无法实现组成双纤自愈　环，当一处光纤出故障时，系统不能自动倒换。　具体情况如下：　１、链状结构中间的任意一台分站发生故障或停电后电源电池耗尽，这台分　站和与这台分站相链接的后面分站通讯将全部中断。　２、当链状结构的光缆断开、损坏或尾纤出现问题，损坏地方的分站通讯信　号将全部中断。现阶段还是基建矿井，各施工单位情况不同，井下停电较为频　繁，巷道变化也比较大，巷道内经常铺设，吊挂电缆和其它生产设备、管道等一　些大型设备，这些客观因素很容易造成光缆的损坏和断损。　根据以上原因，矿井安全监控系统方案更改为井下南、北两翼的１个光环　网，修改为在机房内再增加ｌ台宽带接人器。机房到井下变电所的３６芯光缆再用　两芯光纤，使南翼和ｊＥ翼各自独立成两个环网。南、北翼通讯互不干扰，以提高　系统通讯的可靠性。北翼独立成环可以提前系统验收的时间，以符合矿井联合　试运转前，安全监控系统必须验收合格的规定。　矿井安全监控系统改变后拓扑结构如（图２所示：　后又考虑矿井为基本建设矿井，井下巷道变化快，分站及光缆布置位置变　化随之也不固定，若还采用分站直接成环的话，将造成光缆延接频繁，整根光缆　因接头过多，信号传输衰减过大，影响信号传输的稳定性和可靠性。因此，对修　改方案有调整为，在南翼和北翼布置两台ＫＪＪ５０－Ｂ型多通道工业环网综合接入　器，并与地面中心机房内的ＭＣＴＰ－Ｂ建立一个独立永久的安全监控系统的光　环网网络。各分站与井下ＫＪＪ５０－Ｂ之间以星形结构或相切环连接。各分站将数　据传输到井下ＫＪＪ５０－Ｂ的ＤＳＭ数据板上，通过安全监控环网传输到地面中心　站ＭＣＴＰ－Ｍ，直接转换为２３２信号给地面中心站监控主机。方案变更后主环网　独立运行，大大提高了系统的可靠性，各分站之间通讯互相不干扰，某台分站如　果发生故障不影响其它分站的通讯，便于分站的维护和检测。也避免了增加分　站时，调整光环网引起的通讯故障・消除了由于过多地增、减分站而造成光缆经　常的熔接、对接造成光损耗太大引起的通讯不稳定和系统的维护量，大大地减　少了同时发生两处光缆损坏的机率，系统运行更加安全、可靠。　方案变更后拓扑结构如（图３）所示：　经多次修改，现矿井已形成以永久采区变电所摆放ＫＪＪ５ｏ＿＿Ｂ型多通道工业　环网综合接入器组建永久主环网，各分站以星形或相切环与主环相连的安全监　测监控系统结构．此种结构具有主环相对稳定，分站接人方法灵活多变，既能以　可靠性较高的环网与主环相连，也能以较简单方便的星形结构与主环相莲。极　大的提高了矿井安全监控系统运行的可靠性与稳定，为矿井安全监测监控系统　的稳定运行奠定了良好的硬件基础。