煤矿安全监控系统升级改造及应用

煤矿安全监控系统升级改造及应用

陈旭

淮河能源集团煤业公司朱集东煤矿 安徽淮南 232087

摘要：国家煤矿安监局组织制定《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》，该方案要求煤矿在用的安全监控系统应当进行升级改造。由于煤矿井下作业环境比较恶劣，为确保安全监控设备的稳定、可靠运行，应当保证升级改造方案的可行性和可操作性。基于此，本篇文章对煤矿安全监控系统升级改造及应用进行研究，以供参考。

关键词：煤矿监控系统；安全监控；系统升级

引言

煤矿安全监控系统是煤矿安全生产的重要保障，安全监控系统可对井下风量、有害气体浓度、粉尘浓度、温度、湿度等进行实时监测，从而有效防止井下重大安全事故的发生。但是目前我国多数煤矿回采年限长，矿井开采面积大，矿井内安装机械设备数量多，安全监控系统在安装使用时存在很多技术难题，主要表现在安全监控系统受干扰性严重，导致系统在使用过程中出现信号上传失真、精密度仪器损坏、监测数据精度低等现象，从而严重威胁着煤矿安全高效生产。

一、实施安全监控系统升级的必要性

1. 根据《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《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于进一步加强煤矿重大灾害防治有效防范重特大事故的通知》（安监总煤装〔2016〕10号）的精神，煤矿必须推广应用安全监测监控新技术新装备，提高安全监控系统技术性能和安全可靠性，促进安全监测监控多元融合和信息共享，提高煤矿安全预测预警水平，实现安全监测监控信息的深度分析和综合利用。（2）根据近来全国范围内发生的一系列瓦斯爆炸事故，事故矿井多为低瓦斯矿井，因此对于低瓦斯矿井的瓦斯防治工作尤为重要。并且，随着采掘深度的增加，瓦斯含量呈增加趋势，积极应对瓦斯防控，特别是对低瓦斯矿井瓦斯监测监控及防治措施管理十分必要，必须加大投入及升级改造的力度，有效杜绝瓦斯爆炸事故的发生，确保安全生产。

二、目前煤矿安全监控系统存在问题

1. 传感器性能不稳定，不满足升级改造要求

由于井下作业环境的影响，传感器遇到顶板淋水会造成传输数据出现失真的问题；由于井下的空间比较狭窄，存在变频器的地方，传感器都容易造成强磁场的具体干扰，造成距离比较近的传感器工作时发生异常。现今大多数的煤矿主要用带有催化元件的传感器来监测甲烷和一氧化碳气体，但是此类传感器具有一些缺点，比如稳定性能比较差、使用寿命较短和时常出现飘零现象。

2. 系统功能不完善

当前塔然高勒煤矿安全监控系统没有多系统融合功能，系统也不具备应急联动功能，当一个区域发生瓦斯超限，传感器报警将数据上传到融合服务器，经大数据分析瓦斯超限区域的人员定位识别卡、应急广播系统对人员进行提醒、喊话。系统软件中没有瓦斯涌出及火灾等的预测预警配置、显示界面。

3. 数字传输不统一，利用率低

因为部分传感器并并没有采用数字传感器，而且对数据利用和分析利用的效率比较低，在数据上传的过程中，还会受到周边环境的影响，结果就是关联度和使用率不太高，所以数据的使用效率很低。

三、升级改造方案

1. 完善多网多系统融合、应急联动

建立多网融合平台，融入矿井安全监控视频系统，应急广播系统及人员定位系统。以甲烷超限为试验，测试系统根据事故地点及人员定位系统进行分析并通过应急广播向相关区域发送指令的情况。

2. 传感器的升级改造

煤矿现有安全监控系统在传输、防护以及抗电磁干扰等方面均与《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》中给出的规定要求不符。因此，需要更换为与KJ823X系统相关联的传感器，以CAN总线进行数据传输。传感器的技术特征如下：传输数字化、分级报警、井下在线标校等，防护等级为IP65，且具有煤安标志。

3. 升级传感器防护等级，增强其抗干扰能力

完成了传感器外壳防护等级的升级，之前的为IP54等级，现在转向IP65等级，并且对仪表统一以及变送器实施了二次以及小型化设计，保障人们的安装、维护以及使用变得便捷化。并对其进行了EMC相关技术设计和检验，通过了3级静电放电抗扰度试验、3级浪涌（冲击）抗扰度试验以及2级电快速瞬变脉冲群抗扰度试验等等，所有检测评价等级均为A，高于国家升级改造技术要求。

4. 网络与线缆的改造

对煤矿中原有的光缆加以充分利用，组建成一个监测环网，起点设置在调度楼，经由主斜井至甩车场敷设一根光纤，即地面上1台核心交换机，井下中央变电所1台交换机，煤仓临时配电点1台交换机，通过光纤实现两两连接。监控分站与环网交换机之间采用MGXTW-4B型光纤，监控分站与现场传感器之间的通信线缆更换为具有屏蔽层的通信电缆；监控分站的电源线缆采用矿用阻燃橡套电缆，煤矿井下设备使用的电缆均为阻燃型且具有煤安标志。

5. 改善系统预警功能，依据警示灯颜色对预警等级进行划分，可分为五个级别

通过对矿井内部瓦斯数据的变动进行处理，同时制作相关统计表，以此来直观的了解瓦斯的相关信息，为后续工作提供有效的数据支持。依据瓦斯的分布情况制定有效的预防方案，确保矿井工作的顺利开展，同时有效提升开采过程的安全性。针对并联的相关设备系统拥有断电功效，若是发生异常问题，小范围内可以自行断电，确保不相连的线路与分站可以正常运转，保证监控工作能够继续进行。依据各个煤矿内部条件的差异，能够自行设定预警装置，以此来提高安全监控系统的准确性与实用性。针对施工工作者与施工装置随时定为，若是出现安全事故，能够结合错层面的信息，以此来保证数据的准确性，进而制定施救方案。此措施在一定程度上保证了施工工作者的生命安全，确保在出现安全事故期间，能够及时准确的判定其方位，有效的缩短了搜救用时。

四、升级改造后应用效果

1. 系统自动化、智能化水平明显提升

KJ70X系统实现的数据多网融合，应急情况下多系统联动，自评估、自诊断功能，大数据应用分析及加密功能大大增强了安全监控系统的自动化和智能化技术水平，快速准确的数据分析处理及系统联动有效缩短了应急情况下发送指令的时间，为事故预测预警及灾害抢险救援提供了重要保证。

（二）达到国家煤监局相关标准

升级改造后，各项功能均达到《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）的要求，满足安全生产的需要。

（三）架构简化、设备可靠性高，有效降低维护劳动强度

KJ70X系统有效简化信号传输结构，设备使用数量下降为原来的60%左右，数字化传输减少了电缆的使用；配套的高性能传感器、分站等设施功能强大、防护等级高，质量可靠，大大减轻了监控维护人员的劳动强度。

结束语

建立完善的可靠的安全监控系统是煤矿安全生产管理工作上的非常重要的一部分，但它还并不是核心工作，核心工作是执行煤矿安全生产管理，这项工作的落实有利于建设数字化矿山，应该加强安全监控的各方面融合，可以有效的使监控数据和综合利用加快保质的完成，还可以提高煤矿安全预测预警水平和安全管理效率。

参考文献

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