煤礦智能化安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)分析

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摘要：為了進(jìn)一步提升礦井的安全性，很多煤礦引入了煤礦智能化安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)。分析了瑞龍煤礦KJ73X型智能化安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)的組成及其通信，可以為煤礦的智能化提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：煤礦安全；智能化；安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)

煤礦安全開采是煤礦企業(yè)所要考慮到的首要問題，如何進(jìn)一步提升煤礦開采的安全性顯得尤為重要。在技術(shù)日益成熟的今天，提升煤礦安全管理是保證煤礦生產(chǎn)安全的重要前提。為了進(jìn)一步提升煤礦的安全性，很多煤礦開始引入了煤礦智能化安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)[1]，通過該系統(tǒng)可以對(duì)煤礦生產(chǎn)過程進(jìn)行全面監(jiān)控。本文圍繞該系統(tǒng)的組成及通信展開了探討。

1瑞龍煤礦智能化安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)的組成

瑞龍煤礦礦井原有一套KJ73N型煤礦智能化安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)[2-3]，現(xiàn)已對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造，升級(jí)后型號(hào)為KJ73X。該系統(tǒng)主要由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)軟件、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、監(jiān)控分站、數(shù)據(jù)傳輸接口、各類傳感器、斷電器、執(zhí)行器、光纖、電纜、接線盒、避雷器和其他必要設(shè)備組成。井下設(shè)置環(huán)網(wǎng)交換機(jī)3臺(tái)，井上下共設(shè)置KJ73X-F型監(jiān)控分站13臺(tái)。該系統(tǒng)的組成如圖1所示。1.1煤礦井下分站及傳感器。在回采工作面軌道順槽內(nèi)距回采工作面不大于10m處、距回風(fēng)大巷10～15m處、長(zhǎng)度超過1000m的順槽中部、回采工作面上隅角各設(shè)置1個(gè)甲烷傳感器。軌道順槽內(nèi)距回采工作面不大于10m處及回采工作面上隅角甲烷傳感器的報(bào)警CH4體積分?jǐn)?shù)為≥1.0%，斷電CH4體積分?jǐn)?shù)為≥1.5%，復(fù)電CH4體積分?jǐn)?shù)為＜1.0%。斷電范圍：工作面及其回風(fēng)巷內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備、掘進(jìn)巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備。軌道順槽內(nèi)距回風(fēng)大巷10～15m處及軌道順槽中部甲烷傳感器的報(bào)警、斷電CH4體積分?jǐn)?shù)為≥1.0%，復(fù)電CH4體積分?jǐn)?shù)為＜1.0%。斷電范圍：工作面及其回風(fēng)巷內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備、掘進(jìn)巷道內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備。甲烷傳感器垂直懸掛，距頂板（頂梁）不大于300mm，距巷道側(cè)壁不得大于200mm。采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)上設(shè)置機(jī)載式甲烷斷電儀。斷電范圍：采煤機(jī)及工作面刮板機(jī)電源、掘進(jìn)機(jī)及掘進(jìn)工作面轉(zhuǎn)載機(jī)電源。回采工作面上隅角、膠帶順槽帶式輸送機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè)10m處、轉(zhuǎn)載及運(yùn)輸大巷帶式輸送機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè)10m處、主井帶式輸送機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè)10m處、回風(fēng)井底采空區(qū)密閉墻外、主通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐、回風(fēng)大巷設(shè)一氧化碳傳感器。一氧化碳傳感器報(bào)警CO體積分?jǐn)?shù)為≥0.0024%[4]。回采工作面順槽帶式輸送機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè)10m處、運(yùn)輸大巷帶式輸送機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè)10m處、主井帶式輸送機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè)10m處設(shè)煙霧傳感器。回采工作面軌道順槽內(nèi)距回風(fēng)大巷10m處，主通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐設(shè)溫度傳感器，報(bào)警值30℃。水泵房、變電所和充電硐室溫度傳感器報(bào)警值34℃。在主通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐、巷道的測(cè)風(fēng)站設(shè)風(fēng)速傳感器。當(dāng)風(fēng)速低于或超過設(shè)計(jì)風(fēng)速值的20%時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。主通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐設(shè)風(fēng)壓傳感器2臺(tái)，負(fù)壓傳感器安裝在通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐處，在超限時(shí)報(bào)警。井下主要風(fēng)門設(shè)風(fēng)門開關(guān)傳感器。主要通風(fēng)機(jī)、掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)、主排水泵等設(shè)置開停傳感器。為監(jiān)測(cè)被控設(shè)備是否斷電，被控開關(guān)的負(fù)荷側(cè)必須設(shè)置饋電傳感器。在采煤機(jī)上安裝機(jī)載式甲烷斷電儀1個(gè)。掘進(jìn)工作面設(shè)置饋電狀態(tài)傳感器2臺(tái)、斷電器2臺(tái)。順槽臨時(shí)避難硐室設(shè)甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、氧氣傳感器等。1.2煤礦井下視頻監(jiān)視系統(tǒng)。在井下安裝工業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)1套，分別對(duì)主井口、副井口、地面生產(chǎn)系統(tǒng)、井下變電所、水泵房、井下避難硐室、膠帶輸送機(jī)機(jī)頭等重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)和部門進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。工業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)控制裝置安設(shè)在礦生產(chǎn)綜合調(diào)度室內(nèi)，顯示設(shè)備采用拼接屏液晶顯示器。控制設(shè)備包括畫面分割處理器、矩陣切換/控制器、硬盤錄像機(jī)、視頻分配器等。為調(diào)度員配置主、分控制盤，可實(shí)現(xiàn)對(duì)全礦各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)畫面的多點(diǎn)畫面分割顯示、單屏定時(shí)巡回切換顯示；可通過硬盤錄像機(jī)檢索所存圖像資料，進(jìn)行畫面回放。地面采用彩色低照度攝像機(jī)，井下采用黑白攝像機(jī)，其中井下采用隔爆型攝像機(jī)。1.3礦井人員定位監(jiān)控系統(tǒng)。人員管理采用KJ251A型人員定位監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)在地面由監(jiān)控中心站、礦用信息傳輸接口、打印機(jī)、避雷器、UPS（不間斷電源）等組成；井下設(shè)KJ251-F讀卡分站8臺(tái)，KJF210B型讀卡器37臺(tái)。讀卡分站與識(shí)別卡之間使用GFSK（高斯頻移鍵控）傳輸方式，讀卡分站與識(shí)別卡之間的識(shí)別距離0～50m，最大位移速度不小于25m/s，系統(tǒng)及分站并發(fā)識(shí)別數(shù)量不少于200。系統(tǒng)固定機(jī)容量128GB，礦井共配備KGE116D識(shí)別卡1100張。

2瑞龍煤礦智能化安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)通信分析

2.1行政與調(diào)度通信中繼方式。瑞龍煤礦位于山西省壽陽縣境內(nèi)。壽陽縣公用網(wǎng)發(fā)展比較完善，具有完善的通信系統(tǒng)，可為瑞龍煤礦礦井的對(duì)外通信提供通信鏈路或光纖線路。中繼線容量按用戶線數(shù)量的10%設(shè)置，設(shè)2×2Mbit/s（60話路）數(shù)字中繼，中繼信令采用中國(guó)No.7信令；本礦行政電話交換機(jī)至本礦調(diào)度電話交換機(jī)中繼采用1×2Mbit/s數(shù)字中繼接口，中繼信令為中國(guó)No.7信令。行政電話交換機(jī)共配置5個(gè)E1接口。該礦設(shè)維護(hù)終端和測(cè)量臺(tái)。2.2行政與調(diào)度通信系統(tǒng)。礦井采用1套CTTMVX30型數(shù)字程控交換機(jī)及SH-3000D型煤礦調(diào)度通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)礦井調(diào)度通信。通信交換機(jī)設(shè)置在礦調(diào)度室內(nèi)，與當(dāng)?shù)厥性捖?lián)網(wǎng)，在礦井地面變電所、地面主要通風(fēng)機(jī)房、主副井提升機(jī)房、壓風(fēng)機(jī)房、井下主要水泵房、井下主變電所、井底車場(chǎng)、運(yùn)輸調(diào)度室、采區(qū)變電所、水泵房、帶式輸送機(jī)集中控制硐室等主要機(jī)電設(shè)備硐室、采煤工作面、掘進(jìn)工作面、采區(qū)和水平最高點(diǎn)、避難硐室等處設(shè)置直通礦調(diào)度室的有線調(diào)度電話。為地面生產(chǎn)管理、消防、救護(hù)、運(yùn)銷、基建等專用調(diào)度人員配備手機(jī)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)部門間移動(dòng)通信，也可作為煤礦應(yīng)急通信系統(tǒng)。通信電纜采用HYA-0.4型市話通信電纜，敷設(shè)方式采用沿建筑物外墻掛設(shè)方式，至通風(fēng)機(jī)房等偏遠(yuǎn)地點(diǎn)采用電桿架設(shè)方式。礦井安裝有1套KT257型礦用無線通信系統(tǒng)，井下基站和交換機(jī)通過光纜連接至調(diào)度機(jī)房，采用數(shù)字中繼實(shí)現(xiàn)和礦用調(diào)度電話的通話一體化，用以實(shí)現(xiàn)無線有線混合調(diào)度功能。井下共安裝礦用無線基站10臺(tái)，信號(hào)覆蓋井下區(qū)域。礦井為各級(jí)安全管理人員和工程技術(shù)人員共配發(fā)KTG礦用本安型手機(jī)100部。通信光纖經(jīng)光纖耦合器進(jìn)風(fēng)行人斜井入井，井口設(shè)置防雷設(shè)施。井下設(shè)備主要包括礦用本安型交換機(jī)、礦用本安型無線基站、礦用光纖耦合器箱及礦用本安型手機(jī)。地面光纖引入后，采用礦用本安型交換機(jī)組成環(huán)網(wǎng)。無線通信系統(tǒng)通過相應(yīng)接口與礦井生產(chǎn)調(diào)度總機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)全礦井上、井下固話與無線手機(jī)的互相通信。礦井現(xiàn)有1套ZB12D型礦井?dāng)?shù)字網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)，利用井下通信系統(tǒng)線路進(jìn)行傳輸。分別在大巷、避災(zāi)路線的底板最高點(diǎn)、緊急避險(xiǎn)設(shè)施處、變電所、水泵房、回采工作面等位置設(shè)置語音廣播設(shè)備，可播放背景音樂、對(duì)講廣播、緊急廣播等。當(dāng)井下發(fā)生突發(fā)事故時(shí)，調(diào)度室人員可通過廣播系統(tǒng)對(duì)井下進(jìn)行全體廣播，分區(qū)廣播，以及事故點(diǎn)、危險(xiǎn)點(diǎn)的單獨(dú)廣播，可迅速指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)人員處理事故，指揮現(xiàn)場(chǎng)人員有序地撤離或等待救援，有效減少事故造成的生命及財(cái)產(chǎn)損失，避免次生災(zāi)害帶來的更大損失。

3結(jié)語

隨著人工智能時(shí)代的到來，煤礦開采也正朝著智能化的方向發(fā)展。為了進(jìn)一步提升煤礦開采的安全性，很多煤礦引入了煤礦智能化安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)。重點(diǎn)介紹了瑞龍煤礦目前正在使用的KJ73X型煤礦智能化安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)，并探討了該系統(tǒng)所使用的通信方式，可以為煤礦智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定的參考。

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作者:田兆豐 單位:山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司望云煤礦分公司