煤礦智能化安全生產管理系統分析

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摘要：為了進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管理系統。分析了瑞龍煤礦KJ73X型智能化安全生產管理系統的組成及其通信，可以為煤礦的智能化提供一定的參考。

關鍵詞：煤礦安全；智能化；安全生產管理系統

煤礦安全開采是煤礦企業所要考慮到的首要問題，如何進一步提升煤礦開采的安全性顯得尤為重要。在技術日益成熟的今天，提升煤礦安全管理是保證煤礦生產安全的重要前提。為了進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管理系統[1]，通過該系統可以對煤礦生產過程進行全面監控。本文圍繞該系統的組成及通信展開了探討。

1瑞龍煤礦智能化安全生產管理系統的組成

瑞龍煤礦礦井原有一套KJ73N型煤礦智能化安全生產管理系統[2-3]，現已對其進行升級改造，升級后型號為KJ73X。該系統主要由監控計算機、系統軟件、環網交換機、監控分站、數據傳輸接口、各類傳感器、斷電器、執行器、光纖、電纜、接線盒、避雷器和其他必要設備組成。井下設置環網交換機3臺，井上下共設置KJ73X-F型監控分站13臺。該系統的組成如圖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距回采工作面不大于10m處、距回風大巷10～15m處、長度超過1000m的順槽中部、回采工作面上隅角各設置1個甲烷傳感器。軌道順槽內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警CH4體積分數為≥1.0%，斷電CH4體積分數為≥1.5%，復電CH4體積分數為＜1.0%。斷電范圍：工作面及其回風巷內全部非本質安全型電氣設備、掘進巷道內全部非本質安全型電氣設備。軌道順槽內距回風大巷10～15m處及軌道順槽中部甲烷傳感器的報警、斷電CH4體積分數為≥1.0%，復電CH4體積分數為＜1.0%。斷電范圍：工作面及其回風巷內全部非本質安全型電氣設備、掘進巷道內全部非本質安全型電氣設備。甲烷傳感器垂直懸掛，距頂板（頂梁）不大于300mm，距巷道側壁不得大于200mm。采煤機、掘進機上設置機載式甲烷斷電儀。斷電范圍：采煤機及工作面刮板機電源、掘進機及掘進工作面轉載機電源?；夭晒ぷ髅嫔嫌缃?、膠帶順槽帶式輸送機滾筒下風側10m處、轉載及運輸大巷帶式輸送機滾筒下風側10m處、主井帶式輸送機滾筒下風側10m處、回風井底采空區密閉墻外、主通風機風硐、回風大巷設一氧化碳傳感器。一氧化碳傳感器報警CO體積分數為≥0.0024%[4]?；夭晒ぷ髅骓槻蹘捷斔蜋C滾筒下風側10m處、運輸大巷帶式輸送機滾筒下風側10m處、主井帶式輸送機滾筒下風側10m處設煙霧傳感器?；夭晒ぷ髅孳壍理槻蹆染嗷仫L大巷10m處，主通風機風硐設溫度傳感器，報警值30℃。水泵房、變電所和充電硐室溫度傳感器報警值34℃。在主通風機風硐、巷道的測風站設風速傳感器。當風速低于或超過設計風速值的20%時發出聲光報警信號。主通風機風硐設風壓傳感器2臺，負壓傳感器安裝在通風機風硐處，在超限時報警。井下主要風門設風門開關傳感器。主要通風機、掘進工作面局部通風機、主排水泵等設置開停傳感器。為監測被控設備是否斷電，被控開關的負荷側必須設置饋電傳感器。在采煤機上安裝機載式甲烷斷電儀1個。掘進工作面設置饋電狀態傳感器2臺、斷電器2臺。順槽臨時避難硐室設甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、氧氣傳感器等。1.2煤礦井下視頻監視系統。在井下安裝工業視頻監視系統1套，分別對主井口、副井口、地面生產系統、井下變電所、水泵房、井下避難硐室、膠帶輸送機機頭等重要生產環節和部門進行實時監控。工業視頻監視系統控制裝置安設在礦生產綜合調度室內，顯示設備采用拼接屏液晶顯示器。控制設備包括畫面分割處理器、矩陣切換/控制器、硬盤錄像機、視頻分配器等。為調度員配置主、分控制盤，可實現對全礦各個監控點畫面的多點畫面分割顯示、單屏定時巡回切換顯示；可通過硬盤錄像機檢索所存圖像資料，進行畫面回放。地面采用彩色低照度攝像機，井下采用黑白攝像機，其中井下采用隔爆型攝像機。1.3礦井人員定位監控系統。人員管理采用KJ251A型人員定位監控系統。系統在地面由監控中心站、礦用信息傳輸接口、打印機、避雷器、UPS（不間斷電源）等組成；井下設KJ251-F讀卡分站8臺，KJF210B型讀卡器37臺。讀卡分站與識別卡之間使用GFSK（高斯頻移鍵控）傳輸方式，讀卡分站與識別卡之間的識別距離0～50m，最大位移速度不小于25m/s，系統及分站并發識別數量不少于200。系統固定機容量128GB，礦井共配備KGE116D識別卡1100張。

2瑞龍煤礦智能化安全生產管理系統通信分析

2.1行政與調度通信中繼方式。瑞龍煤礦位于山西省壽陽縣境內。壽陽縣公用網發展比較完善，具有完善的通信系統，可為瑞龍煤礦礦井的對外通信提供通信鏈路或光纖線路。中繼線容量按用戶線數量的10%設置，設2×2Mbit/s（60話路）數字中繼，中繼信令采用中國No.7信令；本礦行政電話交換機至本礦調度電話交換機中繼采用1×2Mbit/s數字中繼接口，中繼信令為中國No.7信令。行政電話交換機共配置5個E1接口。該礦設維護終端和測量臺。2.2行政與調度通信系統。礦井采用1套CTTMVX30型數字程控交換機及SH-3000D型煤礦調度通信系統實現礦井調度通信。通信交換機設置在礦調度室內，與當地市話聯網，在礦井地面變電所、地面主要通風機房、主副井提升機房、壓風機房、井下主要水泵房、井下主變電所、井底車場、運輸調度室、采區變電所、水泵房、帶式輸送機集中控制硐室等主要機電設備硐室、采煤工作面、掘進工作面、采區和水平最高點、避難硐室等處設置直通礦調度室的有線調度電話。為地面生產管理、消防、救護、運銷、基建等專用調度人員配備手機，實現相關部門間移動通信，也可作為煤礦應急通信系統。通信電纜采用HYA-0.4型市話通信電纜，敷設方式采用沿建筑物外墻掛設方式，至通風機房等偏遠地點采用電桿架設方式。礦井安裝有1套KT257型礦用無線通信系統，井下基站和交換機通過光纜連接至調度機房，采用數字中繼實現和礦用調度電話的通話一體化，用以實現無線有線混合調度功能。井下共安裝礦用無線基站10臺，信號覆蓋井下區域。礦井為各級安全管理人員和工程技術人員共配發KTG礦用本安型手機100部。通信光纖經光纖耦合器進風行人斜井入井，井口設置防雷設施。井下設備主要包括礦用本安型交換機、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。地面光纖引入后，采用礦用本安型交換機組成環網。無線通信系統通過相應接口與礦井生產調度總機相連，實現全礦井上、井下固話與無線手機的互相通信。礦井現有1套ZB12D型礦井數字網絡廣播系統，利用井下通信系統線路進行傳輸。分別在大巷、避災路線的底板最高點、緊急避險設施處、變電所、水泵房、回采工作面等位置設置語音廣播設備，可播放背景音樂、對講廣播、緊急廣播等。當井下發生突發事故時，調度室人員可通過廣播系統對井下進行全體廣播，分區廣播，以及事故點、危險點的單獨廣播，可迅速指導現場人員處理事故，指揮現場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產損失，避免次生災害帶來的更大損失。

3結語

隨著人工智能時代的到來，煤礦開采也正朝著智能化的方向發展。為了進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管理系統。重點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管理系統，并探討了該系統所使用的通信方式，可以為煤礦智能生產管理系統的設計提供一定的參考。

參考文獻：

［1］葉群.淺談智能視頻監控技術在煤礦安全生產中的應用［J］.電腦知識與技術，2020，16(15)：241-242.

［2］邵光磊，唐耀勇，張皓.楊村煤礦KJ90X安全監測監控系統升級改造［J］.山東煤炭科技，2018(11)：32-33.

［3］黃傳良，葛威.KJ73N礦井安全監控系統抗變頻干擾技術應用研究［J］.輕工科技，2013，29(12)：67-68.

［4］趙立永，鄧永紅，段緒華.煤礦安全生產監控系統的發展歷程分析研究［J］.華北科技學院學報，2011，8(3)：41-44.

作者:田兆豐 單位:山西蘭花科技創業股份有限公司望云煤礦分公司