安全监控系统在现场的创新性应用

王旺旺 孔金浩 钟 辉

（新矿集团赵官能源有限责任公司，山东 齐河 251100）

煤矿安全监控系统具有模拟量、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，用于监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、风速、风压、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，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制，系统由主机、传输接口、分站、传感器、断电控制器、声光报警器、电源箱、避雷器等设备组成。在煤矿现场实际应用的过程中，安全监控系统远远没有发挥出其最大的效能，进行升级改造以后，安全监控系统的功能强大了，数据传输稳定，不易受到干扰，监测线缆使用量减少了50%以上，每台分站最多可以接到12路以上。结合现场的实际情况，通过创新实现了安全监控系统对设施预警、自动化防尘、瓦斯抽采管道放水的监控管理。

1 概况

赵官井田位于黄河北煤田中西部，齐河县赵官镇境内，设计年生产能力90万t，矿井于2005年10月1日开工建设，2009年10月25日建成投产。矿井于2007年6月安装了淄博瑞安特自控设备有限公司生产的KJ76N型煤矿安全监控系统，于2017年12月份完成安全监控系统升级改造。

2 安全监控系统升级改造后的优点

安全监控系统升级改造后，除具备《国家煤矿安监局关于印发〈煤矿安全监控系统升级改造技术方案〉的通知》（煤安监函〔2016〕5号）和山东煤矿安全监察局《关于转发国家煤矿安监局〈煤矿安全监控系统升级改造技术方案〉的通知》（鲁煤监技装〔2017〕13号）要求的13项功能外，还具有以下特点：

（1）系统更加简洁。传感器传输采用数字传输，实现了一条四芯通讯线缆最多可带12台传感器，单个传感器传输最大距离为3km，均是老系统的2倍。升级后的传感器功耗降低约20%～60%。传输线缆的使用量下降了50%以上。

（2）系统更加智能化。传感器在接入系统时不再像老系统一样进行拨号，接入的传感器自动识别传感器类型，并根据接入传感器的顺序，系统自动对传感器进行编号，省去与地面电话联系设定编号的过程，方便安装。

（3）系统运行更加迅速。软件任一界面刷新时间不大于5s，主备机之间可进行无缝切换。

（4）系统更加开放。可以并入除传感器、分站外的同一厂家生产的其他设备，可以实现模块化管理，具备了强大的扩展性。

3 现场的创新性应用

结合监控系统升级改造后具备的优点，在现场对监控系统的应用进行了扩展创新，利用监控分站配套新的辅助设备或辅助控制器实现对危险区域的安全预警、自动化防尘、抽采管路的自动放水等功能。

3.1 安全预警

井下的密闭前、风门前后都严禁人员休息，赵官矿井利用安全监控系统分站的剩余接口和升级改造节约下来的线缆实现了对现场人员进行提醒功能。并在现场得到了很好的应用。

密闭前、风门前的安全预警系统包括警示标志、音箱、线缆、传感器、分站等。

在风门、密闭前5m区域，放置音箱和传感器，通过监控分站为其供电，并接收传感器的开停信号，当人员进入该区域时，现场语音提示“风门、密闭前，严禁人员停留休息”等内容，提示语音可以根据需要自行设计，同时地面监控系统出现提示“某处风门、密闭前有人停留”，具体见图1。

图1 密闭前、风门前安全预警系统

3.2 自动化防尘

粉尘治理是矿井生产中的重要工作，粉尘治理的最有效手段是利用喷雾降尘，现场安装了自动喷雾装置，在采掘设备运行时，能够自动进行喷雾灭尘。但是在采区回风巷、矿井主要回风大巷内实现自动灭尘是当下需要解决的重要问题，仅靠人工定期防尘占用大量的劳动力。为此，赵官矿井借助监控系统设计了一种自动防尘系统，并实现了地面控制和防尘效果的监测。

主要回风大巷防尘系统包括粉尘传感器、电磁阀、水管、线缆、喷雾、分站等，粉尘传感器安装在主要回风巷的下风侧，喷雾安装在主要回风巷的上风侧，通过电磁阀与防尘管路连接，电磁阀的电源取自监控分站，一条主要回风巷道内可以安装多个喷雾和电磁阀，利用一台分站和粉尘传感器进行控制详见图2。

首先给粉尘传感器设定一个浓度值，当粉尘浓度超过设定值时，粉尘传感器将信号传给监控分站，监控分站直接动作或者关联到控制喷雾的其他分站，给电磁阀供电，现场喷雾自动开启，同时地面监控主机显示喷雾开启的情况，便实现了现场主要回风大巷的自动喷雾降尘。

3.3 瓦斯抽管路自动放水

进行瓦斯抽采的矿井，瓦斯抽采管路放水一般多采用人工进行放水，目前矿井应用的自动放水器都存在放水口或者进水口较小的问题，容易被管路内的矸石堵塞。赵官矿井借助监控系统配合现有的大型放水器设计了一种监控系统控制的自动瓦斯抽采管路放水系统，并能够通过放水的次数计算出管路的积水情况，同时可以用于大数据分析。

基于监控系统控制的自动瓦斯抽采管路放水系统由大型放水器、水位传感器、电磁阀、压风管、线缆、分站等组成，水位传感器安装在放水器内，当水位达到设定位置时，发出信号给分站，分站再上传地面监控主机，通过分站向电磁阀供电，电磁阀开启后，使压风进入大型放水器，将放水器内的水快速压出，水位传感器感应水位下降至设定水位时，发出信号给分站，电磁阀自动断电，完成一个放水循环。该装置能够通过放水量的多少及时对抽采钻孔进行检查，为瓦斯抽采提供了一个重要的技术数据。

图2 主要回风大巷自动防尘系统

4 结语

监控系统升级改造后，具备了简洁、智能化、运行迅速、开放的特点，赵官矿井根据现场的实际情况对监控系统进行了二次开发应用，对监控系统的扩展应用方面进行适当开发，可发挥监控系统的最大效能。