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浅谈矿井安全监控系统存在问题及改进

文档作者：吴立忠文档来源：开滦(集团)有限责任公司唐山矿业分公司		点击数：	更新时间： 2024年06月10日
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上一篇：谢一矿安全监控系统的改进

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第2期
2013年6月
水力采煤与管道运输
珏YDRAULIC COAL MINlNG ＆ PIPELINE TRANSP0RTATION
NO．2
Jun．2013
浅谈矿井安全监控系统存在问题及改进
吴立忠
(开滦(集团)有限责任公司唐山矿业分公司河靶唐山063000)
摘要：阐述了我国矿井安全监控系统在煤矿使用中的重要作用，存在的问题及改进建议。
关键词：安全监控 信号 传感器
中图分类号：TD76 文献标识码i B 文章编号：1006—0898(2013)02—0060—03
1 引言
随着国家对煤矿企业安全生产要求的不断
提高和企业自身发展的需要，我国煤矿企业陆续
装备了矿井安全监控系统。此系统在预防瓦斯
事故中发挥了重要作用，但近年来在个别煤矿中
或因监控设备性能缺陷，或因系统的一些功能并
没有得到充分发挥，致使瓦斯事故层出不断，造
成了重大人员伤亡和巨大财产损失。其原因虽
是多方面的，但与矿井安全监控系统存在的问题
却有密切关系。
2 矿井安全监控系统的组成和功用
矿井安全监控系统主要由各类传感器、监控
分站、通讯接口、监控主站、断电控制器、声光报
警器等设备组成(如图1所示)，用于对煤矿井下
甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、风速、
温度、风门状态、局部通风机开停等参数进行监
测，用计算机对采集到的数据进行分析、处理，同
时对局部生产环节或生产过程进行控制，保障煤
矿安全生产。
图l 矿井安全监控系统组成示意图
3 矿井安全监控系统存在问题
3．1 矿用传感器质量不过关
6O
矿用传感器是将煤矿需要被检测的物理量
转换为电信号并输出的装置，是监控系统的首要
环节。矿用传感器按被测物理量的不同主要分
为甲烷、风速、温度、氧气、一氧化碳等模拟量传
感器和烟雾、风门开关、馈电等开关量传感器。
传感器的性能好坏反应为监测数据的准确性，直
接关系到煤矿的安全生产。例如甲烷传感器，矿
井安全监控系统的关键是对煤矿甲烷的监测监
控，甲烷传感器是煤矿瓦斯综合治理和预防瓦斯
事故的关键技术装备。我国煤炭资源丰富，47％
以上的煤矿属于高瓦斯或瓦斯突出矿井。依靠
人工检测只能是间断性的，而甲烷传感器不仅能
实时连续监测，还能对瓦斯超限信号及时进行报
警和断电控制，便于防止事故的发生和扩大，对
保障矿井安全起着人工无法替代的作用。由于
我国矿井监控系统起步相对较晚，技术相对落
后，甲烷传感器大部分采用国产载体催化元件，
国产载体催化元件一直以来存在工作稳定性差、
使用寿命短和调校频繁等缺点，这严重制约了矿
井有害气体的正常检测。传感器使用寿命短势
必会出现煤矿频繁购买新传感器，造成了资金和
材料的严重浪费，更为严重的是个别地方或小型
煤矿迫于经济压力不去采购新传感器，而继续让
应淘汰或带病传感器超期服役，给矿井的安全埋
下巨大的隐患。
3．2 通信协议不规范，可集成性差
由于矿井安全监控系统不但要实现将传感
器对不同参数的检测结果回传至监控分站，由监
控分站上传至公司调度室的监控主站，还要实现
监控主站对监控分站的控制，因此要求对监控系
统通信双方要制定通信协议。现有厂家的监控
系统几乎都采用各自专用通信协议，很难找到两
个相互兼容的监控系统。如KJ65N 和KJ4／
KJ2000系统，尽管两种系统均采用FSK技术，信
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2013年6月 吴立忠：浅谈矿井安全监控系统存在问题及改进 第2期
息传输波特率均为1200bps或2400bps，但其传
输信息的调制频率不同和传输信息的收发电压
幅值不同也造成这两种系统的分站不能兼容。
在矿井装备了某厂家的监控系统后，由于受到通
讯协议的限制，即使系统存在问题，得不到良好
的技术服务或遇到性价比更好的优质监控系统，
也别无选择地只能依赖于原厂家。由于监控系
统是由大量设备组装而成并服务于特殊必威体育官方网站
的
机电设备，造价昂贵，矿井投入后不会轻易更换。
很多监控系统的制造商正是看中了这一点，对系
统的研发固步自封、技术支持能力不足，致使矿
井安全监控系统技术进步缓慢。很多煤矿面临
监控系统数据延迟、信号不稳定、误报警等诸多
问题，这样就无法及时准确地了解井下情况，为
矿井的安全生产带来了隐患，只有矿井在为了安
全生产的需要时，才不得不废弃原有系统而斥巨
资更换所有矿井安全监控设备。因此，通信协议
的不规范后果是不能实现监控系统优胜劣汰，不
能适时进行软硬件升级改造，甚至造成设备重复
购置等问题。
3．3 信号传输媒介局限于普通信号电缆
由于矿井安全监控系统要将对煤矿环境参
数及机电设备运行状态的监测结果上传至计算
机，用计算机对采集到的数据进行分析、处理，同
时对局部生产环节或生产过程进行控制，所以监
控系统的信号传输是矿井安全监控系统是否能
正常运行的重要环节。现在我国大部分安全监
控系统使用FSK或基带信号的传输方式，采用普
通信号电缆进行通讯。由于煤矿井下的工作环
境恶劣，监控系统使用的信号电缆经常会由于淋
水或顶板等自然灾害的威胁造成监控系统通讯
受阻，尤其当信号电缆出现虚连等软故障时，处
理起来会非常棘手，严重时监控系统通讯电缆要
检修一个多星期才能将通讯信号处理正常。
3．4 监控系统不符合AQ1029标准要求
虽然矿井安全监控系统是保障煤矿安全生
产的重要设备，但由于监控设备是一种精密电子
设备，并且煤矿是一个特殊环境的作业场所，经
常会出现监测设备故障等问题。由于监控系统
要实现瓦斯超限和故障闭锁等功能，所以在个别
煤矿管理者眼中认为安全监控系统是煤矿生产
的拦路虎。又由于监控系统的制造商对系统的
研发固步自封，监控设备质量不过关，为了保留
住市场，制造商经常会在监控系统的功能上做文
章。虽然瓦斯超限断电和故障闭锁是对监控系
统功能的基本要求，但有些监控系统却可以对此
功能经系统的软件自由设置，这就造成有时监控
系统的闭锁功能不能实现，不能保障煤矿的安全
生产。在个别煤矿迫于生产压力，这种“功能”
被随意应用，有的煤矿企业故障闭锁功能甚至长
期处于关闭状态。殊不知有时煤矿瓦斯达到爆
炸浓度只是瞬间的事，监控系统的这种“功能”
可能会给国家和人民造成不可挽回的损失。
4 对安全监控系统的改进建议
4．1 提高传感器稳定性
传感器是矿井安全监控系统的首要环节，国
家科研院所和生产企业应加大科研投入力度，进
一步提高传感器应用的可靠性，并且国家应对能
够生产高性能传感器的企业进行大力扶持。高
性能的传感器能够为煤矿的生产提供可靠的数
据参考，降低系统维护次数，减少维护人员的数
量，并且切实有效地保障煤矿的安全。
4．2 统一安全监控系统通信协议
矿井安全监控系统通信协议不规范将造成
矿井安全监控系统技术提高缓慢、设备重复购
置、不能随意进行设备升级等后果。建议国家对
监控系统通信协议进行规范，统一监控系统通信
协议，统一采用SQL数据库，采用统一数据格式。
设计和开发监控系统的厂家必须参照统一的标
准进行设计和生产，生产标准也应该根据需要及
时更新和完善。这样可以实现监控设备优胜劣
汰，方便对系统进行升级改造和与上级监管系统
联网，便于监管部门对煤矿进行监督检查。
4．3 信号传输媒介多样化
矿井安全监控系统信号传输媒介多样化主
要体现为不再局限于普通信号电缆，如采用光纤
加普通信号电缆或无线通讯等。光纤通讯具有
传输速率高、通信可靠无干扰、抗雷击性能好等
优点。虽然光纤通讯存在系统造价高、光纤断线
后熔接受井下防爆环境制约等缺点。但煤矿可
以采用光纤加普通信号电缆的方式进行通讯，在
支护良好巷道内的通信干线使用光纤，监控分站
通过普通信号电缆和光端机就近并人监控系统
环网。这样可以在很大程度上降低监控系统的
故障率，并且当光纤断线后在地面就可以快速的
判断出故障点，为监控系统故障处理缩短时间。
4．4 市场秩序亟待规范
61
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第2期
2013年6月
水力采煤与管道运输
HYDRAULIC COAL MINING ＆ PIPELINE TRANSPORTAT10N
NO．2
Jun．2013
矿井中央泵房自动化排水系统设计
贾文荣
(开滦钱冢曾矿业分公司河北唐山063301)
摘要：根据矿井排水特点及水泵运行控制逻辑关系，对钱家营矿业分公司一600水平和一850
水平中央泵房进行自动化排水系统工程设计，从而实现自动化和远程控制排水的目标，达到
高效节能、本质安全和减人提效的最终目的。
关键词：排水就地 半自动 全自动
中图分类号：TD67 文献标识码：B 文章编号：1006—0898(2013)02—0062—05
O 引言
开滦钱家营矿业公司是一个年产600万t的
特大型现代化矿井，其井下主排水系统由一450、
一600、一850 3个水平的3个中央泵房构成。
一450水平作为一个独立的排水系统，一850排水
系统先把污水排放到一600水平，经过一600排
水系统中继排到地面。对于这两个水平的中央
泵房排水设备，布置了多台多级离心水泵，分工
作、备用、检修3组。操作控制方式之前均采用
手动，由于启动过程复杂，存在环节多、操作繁
琐、看护工力多、效能低、监测保护系统不全等诸
多缺陷，已不适应高产高效矿井发展需要。因
此，有必要对中央泵房进行自动化控制改造。
1 原泵房排水设备
1．1 —600中央泵房排水设施及设备布置
正常涌水量20．9m ／min(一600水平的涌水
量包含一850 水平的)；最大涌水量
37．67m ／min。一600水仓容积1 2343m 。
一600水平泵房内安装有10台水泵，3台工
作，3台备用，2台检修，另外新增加了2台作为
备用。安装有3趟+426×18mm管路经副井直
接排到地面，另外1趟+426×18mm管路经主井
直接排到地面。
水泵型号HGB250×3，流量600m ／h，扬程
700m，数量8台。配套电机型号YB2 5603—2，
1600kW，6kV，数量8台。喂水泵型号HGK一
200，扬程20m，流量600m’／h，45 kW。每台主电
机配一套润滑站。
新增水泵型号MD420—96 ×8，流量
450m ／h，扬程750m，数量2台。配套电机型号
YB2 5602—4，1400kW，6kV，数量2台。
10台电动／手动出水闸阀，小井及管路为电
由于煤矿监控系统的市场非常巨大，大大小
小的生产厂家的不断出现，并良莠相杂，为了生
存进行着恶性市场竞争，其结果不仅损坏了厂家
的利益，而且由于生产企业的系统研发后劲不
足、技术支持能力降低，最终影响用户的正常使
用。不合格的生产厂家被取缔不但可以使煤矿
企业使用上优质的监控设备，真正保障煤矿的安
全生产，还可以促进生产企业的竞争力，研发优
秀的监控系统。
5 结束语
矿井安全监控系统是煤矿生产、安全及管理
方面的一个实时监控系统。监控系统技术的进
62
步不但需要国家资金和技术的大力支持，还需要
国家提供良好的竞争市场和有效的法律法规的
约束。只有合格的矿井安全监控系统才可以使
管理层快速、及时、准确地获取生产相关数据，提
高决策的科学性，从而避免或减少因决策失误而
造成的安全事故，保障安全生产。
作者简介：
吴立忠(1980一)，男，现任开滦唐山矿业分公司安全监测技
术员，高级技师，2008年毕业于中国矿业大学机械电子工程专
业。

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