徐州旗山礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控及評(píng)價(jià)

徐州旗山礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控及評(píng)價(jià)
徐琴 劉永鵬 姜群
（中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 能源與安全工程學(xué)院，江蘇 徐州 221008)

摘要：具體介紹了徐州市旗山煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，并對(duì)此作了簡(jiǎn)要的分析與評(píng)價(jià)。
關(guān)鍵字：監(jiān)測(cè)監(jiān)控 監(jiān)控系統(tǒng) 綜合評(píng)價(jià)
1. 引言
旗山煤礦位于徐州市東北26公里的賈汪區(qū)大吳鎮(zhèn)境內(nèi)。根據(jù)礦井實(shí)際開(kāi)采情況和勘探資料，井田內(nèi)目前有三個(gè)可采煤層，自上而下煤的編號(hào)為1、3、9煤，該礦井屬于低瓦斯礦井，整個(gè)礦井自然發(fā)火等級(jí)為一級(jí)發(fā)火礦井。
安全監(jiān)測(cè)工作具有重要意義。首先必要性：水、火、瓦斯、煤塵、頂板五大自然災(zāi)害，另外，機(jī)電、運(yùn)輸?shù)?a href=http://cltuan.cn/sggl/ target=_blank class=infotextkey>事故頻頻發(fā)生；其次法定性：國(guó)家安全生產(chǎn)法規(guī)、勞動(dòng)保護(hù)，《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定和保障；最后這也是煤炭工業(yè)發(fā)展的需要：《煤炭工業(yè)2000年發(fā)展規(guī)劃》指出：建設(shè)現(xiàn)代化礦井，其中主要的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)現(xiàn)代化，包括安全監(jiān)測(cè)裝備現(xiàn)代化和安全技術(shù)及管理現(xiàn)代化。因此，在當(dāng)今生活尤其在煤礦生產(chǎn)中安全監(jiān)測(cè)工作成了當(dāng)務(wù)之急。
2. 旗山礦監(jiān)控系統(tǒng)
旗山煤礦使用的安全監(jiān)控系統(tǒng)為KJ90煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)。
采用時(shí)分制分布式結(jié)構(gòu)，集安全、生產(chǎn)監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)信息管理及多種監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)為一體；除一般系統(tǒng)功能外，還具有自配套性強(qiáng)，模塊化設(shè)計(jì)，危險(xiǎn)狀態(tài)自動(dòng)加密采樣，災(zāi)害自動(dòng)預(yù)測(cè)，三級(jí)斷電控制、超強(qiáng)異地交叉斷電，斷電信息自動(dòng)反饋，光纖通信，實(shí)現(xiàn)Internet信息共享和多系統(tǒng)信息互聯(lián)等特點(diǎn)。
2.1. 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信號(hào)的傳輸
2.1.1信號(hào)傳輸概括
一、傳輸方式
傳輸方式有有線(xiàn)傳輸和無(wú)線(xiàn)傳輸， 有線(xiàn)傳輸有A: 同軸傳輸 B: 射頻傳輸 C: 網(wǎng)絡(luò)傳輸 D: 雙絞線(xiàn)傳輸 E: 光纖傳輸 無(wú)線(xiàn)傳輸有A: 微波傳輸 B: cdma網(wǎng)絡(luò)傳輸 C: 衛(wèi)星傳輸 。煤礦中有線(xiàn)傳輸占重要地位，而光纖傳輸又是有線(xiàn)傳輸?shù)闹黧w，下面介紹光纖傳輸。
二、傳輸接口
傳輸接口是為煤礦安全、生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、綜合信息管理系統(tǒng)等產(chǎn)品的中間設(shè)備，為井下設(shè)備與井上計(jì)算機(jī)提供通訊接口用。
煤礦用通信傳輸接口常選用KJJ42 作為煤礦安全、生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、綜合信息管理系統(tǒng)等產(chǎn)品的中間設(shè)備，為井下設(shè)備與井上計(jì)算機(jī)提供通訊接口用。
三、電纜的選擇
KJ90煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)傳輸干線(xiàn)選用二芯電纜，信號(hào)線(xiàn)也選用二芯電纜，具體選用的礦用信號(hào)電纜為：
a 電纜選用使用1.5 mm2截面銅芯電纜。
b 地面中心站到井下分站選用二芯電纜。經(jīng)計(jì)算，從地面中心站到井下22個(gè)分站應(yīng)裝設(shè)的電纜敷設(shè)長(zhǎng)度為44km。
c 傳感器信號(hào)電纜:由于KJ90系統(tǒng)傳感器傳輸距離的技術(shù)指標(biāo)是3km，經(jīng)統(tǒng)計(jì)從各分站安設(shè)地點(diǎn)到各有關(guān)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電纜敷設(shè)長(zhǎng)度都在1.5km以?xún)?nèi)，若以每臺(tái)傳感器平均按1km配線(xiàn)，則傳感器信號(hào)電纜總長(zhǎng)度可以估算為：110×1=110km。
四、接線(xiàn)盒
大多數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備均為殼體內(nèi)部采用接線(xiàn)端子，在殼體上預(yù)留NPT 1/2或M20出線(xiàn)孔的結(jié)構(gòu)。針對(duì)儀表的這種結(jié)構(gòu)，可以采用不同的接線(xiàn)盒。常用的有即插即用、現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行接線(xiàn)的高防護(hù)等級(jí)的端子式接線(xiàn)盒、在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行接線(xiàn)的低防護(hù)等級(jí)的端子式接線(xiàn)盒。
2.1.2旗山礦監(jiān)控信息傳輸
旗山礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)的傳輸確定采用光纖傳輸。安全性強(qiáng)，不受干擾。
2.2.傳感器與分站的計(jì)算
井下各類(lèi)傳感器的裝備數(shù)量取決于礦井相應(yīng)工作場(chǎng)所的數(shù)量。因此，設(shè)計(jì)必須按《礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)裝置使用管理規(guī)定》的要求，列出應(yīng)裝備傳感器的工作場(chǎng)所數(shù)量，按配備實(shí)際需要再考慮20％的備用量即為傳感器設(shè)計(jì)需要量。環(huán)境安全類(lèi)主要模擬量傳感器如瓦斯 風(fēng)速傳感器數(shù)量可按下表選取

表2-1 瓦斯風(fēng)速傳感器數(shù)量選擇表

根據(jù)《煤礦安全法規(guī)》和《礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)裝置使用管理規(guī)定》的要求，結(jié)合該礦現(xiàn)場(chǎng)情況與實(shí)際需要以及國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品的成熟程度、某些產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)使用的效益等諸多因素，井下暫時(shí)使用瓦斯風(fēng)速和設(shè)備開(kāi)停等傳感器。鑒于此礦井為低瓦斯礦井，配以20%的備用系數(shù)。計(jì)算具體數(shù)量如下：
a 瓦斯傳感器： （3 ＋10 ＋2） ＝18臺(tái)
b 風(fēng)速傳感器： （3＋2） ＝6臺(tái)
c 設(shè)備開(kāi)停傳感器： 8 ＝10臺(tái)
d 開(kāi)關(guān)量傳感器： （55＋8） ＝76臺(tái)
根據(jù)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展技術(shù)結(jié)合旗山礦實(shí)際情況確定其傳感器型號(hào)及數(shù)量如表2-2
表2-2傳感器型號(hào)及數(shù)量表

2.2.2 分站的數(shù)量
一般來(lái)說(shuō)，分站接入傳感器的數(shù)量可按四至六臺(tái)估算，因此我們可以用傳感器設(shè)計(jì)總量乘以0.2～0.4計(jì)算，作為分站的設(shè)計(jì)的數(shù)量。即：(18＋6＋10＋76) =22臺(tái)
2.3. 旗山礦監(jiān)控系統(tǒng)配制
井下主機(jī)或分站就安設(shè)在便于人員觀察、調(diào)試、檢驗(yàn)及支護(hù)良好、無(wú)滴水、無(wú)雜物的進(jìn)風(fēng)巷道或硐室中，安設(shè)時(shí)應(yīng)加墊支架，使其距巷道底板不小于300mm或吊掛在巷道中。井下主機(jī)或分站垂直懸掛，距頂板不得大于300mm，距巷道側(cè)壁不小于200mm。風(fēng)速、差壓、溫度、一氧化碳傳感器應(yīng)懸掛在能正確反映該點(diǎn)測(cè)值的地點(diǎn)
1、每一個(gè)采區(qū)，一翼回風(fēng)巷及總回巷的測(cè)風(fēng)站，應(yīng)安設(shè)瓦斯和風(fēng)速傳感器。
2、風(fēng)速傳感器應(yīng)設(shè)置在巷道前后10m 內(nèi)無(wú)分支風(fēng)流、無(wú)拐彎、無(wú)障礙、斷面無(wú)變化、能準(zhǔn)確計(jì)算測(cè)風(fēng)斷面的地點(diǎn)。傳感頭風(fēng)流指向與風(fēng)流方向應(yīng)一致，偏角不得大于5度。
3、綜采工作面應(yīng)在采機(jī)上安設(shè)機(jī)械式瓦斯斷電儀。
4、礦井主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)硐內(nèi)應(yīng)安設(shè)風(fēng)速和差壓傳感器。
5、地面抽放與井下抽放站機(jī)房?jī)?nèi)，都應(yīng)在距房子頂部300mm處安設(shè)瓦斯傳感器；抽放泵輸入路中應(yīng)安設(shè)高濃度瓦斯、流量、差壓、溫度傳感器。
6、瓦斯傳感器應(yīng)設(shè)置在巷道上方
7、開(kāi)停傳感器卡固在被測(cè)設(shè)備的負(fù)荷電纜上。 卡固開(kāi)停傳感器時(shí)，必須在動(dòng)力電纜非密集地方，否則將受其它電纜的干擾，信號(hào)不穩(wěn)定。
3. 系統(tǒng)概算與評(píng)價(jià)
3.1.監(jiān)控系統(tǒng)概算
旗山礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)主要由地面中心站、井下采集分站及傳感器組成。其中中心站與客戶(hù)端軟件由集團(tuán)公司通訊計(jì)算機(jī)處編寫(xiě)；采集分站KJ2007F由北京瑞賽長(zhǎng)城航空測(cè)控技術(shù)有限公司生產(chǎn)，共計(jì)安裝13臺(tái)；傳感器由煤科院重慶分院生產(chǎn)，共計(jì)107個(gè)，其中模擬量傳感器23個(gè)、開(kāi)關(guān)量傳感器72個(gè)、控制量傳感器12個(gè)。
旗山煤礦井下監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的主要參數(shù)有瓦斯、一氧化碳、通風(fēng)負(fù)壓、風(fēng)速、風(fēng)門(mén)開(kāi)閉、局部通風(fēng)機(jī)開(kāi)停及水位等，井下共安裝了KG9701型低濃度瓦斯傳感器12個(gè)，CW—1型風(fēng)速傳感器7個(gè)，KG9201型一氧化碳傳感器2臺(tái)；KG9501B型負(fù)壓傳感器2個(gè)，主要用于中央風(fēng)井；KG9901型水位傳感器2個(gè)，安裝在-700東巷蓄水池；KTC—90型風(fēng)機(jī)開(kāi)停傳感器18個(gè)；KG92—1風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)傳感器42個(gè)，用于礦井主要風(fēng)門(mén)；井下共安裝KDD—1型瓦斯超限斷電器6個(gè)，主要用于煤巷掘進(jìn)工作面； KDD—2型瓦斯超限斷電器7個(gè)，主要用于回采工作面。
3.2.綜合評(píng)價(jià)
3.2.1旗山礦監(jiān)控系統(tǒng)評(píng)價(jià)
該系統(tǒng)運(yùn)行基本可靠，但仍處在試運(yùn)行階段。系統(tǒng)具有模擬量、開(kāi)關(guān)量監(jiān)測(cè)功能；系統(tǒng)具有聲光報(bào)警、模擬量和開(kāi)關(guān)量手動(dòng)與自動(dòng)控制等功能。
傳感器的安設(shè)符合《煤礦安全規(guī)程》要求，在重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域已加密布置了傳感器；傳感器入井前，嚴(yán)格進(jìn)行校驗(yàn)，符合標(biāo)準(zhǔn)后方可入井，不符合標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)禁入井；傳感器入井后嚴(yán)格按照《規(guī)程》對(duì)傳感器定期進(jìn)行校驗(yàn)，確保傳感器運(yùn)行可靠。
該系統(tǒng)誤碼率符合規(guī)范要求，系統(tǒng)通訊較穩(wěn)定、抗干擾能力較強(qiáng)，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性；該系統(tǒng)目前已全集團(tuán)公司安全監(jiān)測(cè)聯(lián)網(wǎng)，集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)、礦領(lǐng)導(dǎo)、各相關(guān)單位都可以通過(guò)專(zhuān)網(wǎng)實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)信息。
該系統(tǒng)斷電控制可靠，傳輸制式采用FSK制式，兼容性、實(shí)時(shí)性、可擴(kuò)充性強(qiáng)、現(xiàn)已逐步實(shí)施監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息共享，綜合調(diào)度指揮。
3.2.2.煤礦安全監(jiān)察監(jiān)控
“安全第一，預(yù)防為主”，安全監(jiān)察是有效實(shí)施安全法規(guī)與相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的重要組織保障。煤礦安全一直是煤炭經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的一個(gè)突出問(wèn)題，隨著煤礦安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)成為獨(dú)立的行政執(zhí)法主體，我國(guó)從根本上確立了國(guó)家對(duì)煤礦安全監(jiān)督監(jiān)察的機(jī)制。煤礦安全監(jiān)察監(jiān)控的實(shí)施必須依據(jù)《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》《煤礦安全監(jiān)察條例》《安全生產(chǎn)許可條例》等法律法規(guī)，在監(jiān)控系統(tǒng)的安裝過(guò)程中，依據(jù)《礦井通風(fēng)安全裝備標(biāo)準(zhǔn)》及其說(shuō)明和《礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)裝置使用管理規(guī)定》等煤礦安全法規(guī)實(shí)現(xiàn)裝備的安全。為了達(dá)到煤礦安全監(jiān)察的目的，提高煤礦職工的安全素質(zhì)和安全預(yù)防的知識(shí)是關(guān)鍵，因此應(yīng)加強(qiáng)煤礦安全知識(shí)教育、宣傳和技術(shù)培訓(xùn)。煤礦安全監(jiān)察的技術(shù)方法目前主要停留在經(jīng)驗(yàn)的方法上，沒(méi)有運(yùn)用科學(xué)的管理和預(yù)測(cè)方法對(duì)煤礦安全進(jìn)行監(jiān)察，我們應(yīng)采用科學(xué)的預(yù)防預(yù)測(cè)技術(shù)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。綜合運(yùn)用模糊評(píng)價(jià)法以及D=L*E*C對(duì)作業(yè)環(huán)境的危險(xiǎn)性量化評(píng)價(jià)，從而選擇合適的監(jiān)控系統(tǒng)。
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