煤矿智能化安全生产管理系统分析

摘要：为了进一步提升矿井的安全性，很多煤矿引入了煤矿智能化安全生产管理系统。分析了瑞龙煤矿KJ73X型智能化安全生产管理系统的组成及其通信，可以为煤矿的智能化提供一定的参考。

关键词：煤矿安全；智能化；安全生产管理系统

煤矿安全开采是煤矿企业所要考虑到的首要问题，如何进一步提升煤矿开采的安全性显得尤为重要。在技术日益成熟的今天，提升煤矿安全管理是保证煤矿生产安全的重要前提。为了进一步提升煤矿的安全性，很多煤矿开始引入了煤矿智能化安全生产管理系统[1]，通过该系统可以对煤矿生产过程进行全面监控。本文围绕该系统的组成及通信展开了探讨。

1瑞龙煤矿智能化安全生产管理系统的组成

瑞龙煤矿矿井原有一套KJ73N型煤矿智能化安全生产管理系统[2-3]，现已对其进行升级改造，升级后型号为KJ73X。该系统主要由监控计算机、系统软件、环网交换机、监控分站、数据传输接口、各类传感器、断电器、执行器、光纤、电缆、接线盒、避雷器和其他必要设备组成。井下设置环网交换机3台，井上下共设置KJ73X-F型监控分站13台。该系统的组成如图1所示。1.1煤矿井下分站及传感器。在回采工作面轨道顺槽内距回采工作面不大于10m处、距回风大巷10～15m处、长度超过1000m的顺槽中部、回采工作面上隅角各设置1个甲烷传感器。轨道顺槽内距回采工作面不大于10m处及回采工作面上隅角甲烷传感器的报警CH4体积分数为≥1.0%，断电CH4体积分数为≥1.5%，复电CH4体积分数为＜1.0%。断电范围：工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备、掘进巷道内全部非本质安全型电气设备。轨道顺槽内距回风大巷10～15m处及轨道顺槽中部甲烷传感器的报警、断电CH4体积分数为≥1.0%，复电CH4体积分数为＜1.0%。断电范围：工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备、掘进巷道内全部非本质安全型电气设备。甲烷传感器垂直悬挂，距顶板（顶梁）不大于300mm，距巷道侧壁不得大于200mm。采煤机、掘进机上设置机载式甲烷断电仪。断电范围：采煤机及工作面刮板机电源、掘进机及掘进工作面转载机电源。回采工作面上隅角、胶带顺槽带式输送机滚筒下风侧10m处、转载及运输大巷带式输送机滚筒下风侧10m处、主井带式输送机滚筒下风侧10m处、回风井底采空区密闭墙外、主通风机风硐、回风大巷设一氧化碳传感器。一氧化碳传感器报警CO体积分数为≥0.0024%[4]。回采工作面顺槽带式输送机滚筒下风侧10m处、运输大巷带式输送机滚筒下风侧10m处、主井带式输送机滚筒下风侧10m处设烟雾传感器。回采工作面轨道顺槽内距回风大巷10m处，主通风机风硐设温度传感器，报警值30℃。水泵房、变电所和充电硐室温度传感器报警值34℃。在主通风机风硐、巷道的测风站设风速传感器。当风速低于或超过设计风速值的20%时发出声光报警信号。主通风机风硐设风压传感器2台，负压传感器安装在通风机风硐处，在超限时报警。井下主要风门设风门开关传感器。主要通风机、掘进工作面局部通风机、主排水泵等设置开停传感器。为监测被控设备是否断电，被控开关的负荷侧必须设置馈电传感器。在采煤机上安装机载式甲烷断电仪1个。掘进工作面设置馈电状态传感器2台、断电器2台。顺槽临时避难硐室设甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器等。1.2煤矿井下视频监视系统。在井下安装工业视频监视系统1套，分别对主井口、副井口、地面生产系统、井下变电所、水泵房、井下避难硐室、胶带输送机机头等重要生产环节和部门进行实时监控。工业视频监视系统控制装置安设在矿生产综合调度室内，显示设备采用拼接屏液晶显示器。控制设备包括画面分割处理器、矩阵切换/控制器、硬盘录像机、视频分配器等。为调度员配置主、分控制盘，可实现对全矿各个监控点画面的多点画面分割显示、单屏定时巡回切换显示；可通过硬盘录像机检索所存图像资料，进行画面回放。地面采用彩色低照度摄像机，井下采用黑白摄像机，其中井下采用隔爆型摄像机。1.3矿井人员定位监控系统。人员管理采用KJ251A型人员定位监控系统。系统在地面由监控中心站、矿用信息传输接口、打印机、避雷器、UPS（不间断电源）等组成；井下设KJ251-F读卡分站8台，KJF210B型读卡器37台。读卡分站与识别卡之间使用GFSK（高斯频移键控）传输方式，读卡分站与识别卡之间的识别距离0～50m，最大位移速度不小于25m/s，系统及分站并发识别数量不少于200。系统固定机容量128GB，矿井共配备KGE116D识别卡1100张。

2瑞龙煤矿智能化安全生产管理系统通信分析

2.1行政与调度通信中继方式。瑞龙煤矿位于山西省寿阳县境内。寿阳县公用网发展比较完善，具有完善的通信系统，可为瑞龙煤矿矿井的对外通信提供通信链路或光纤线路。中继线容量按用户线数量的10%设置，设2×2Mbit/s（60话路）数字中继，中继信令采用中国No.7信令；本矿行政电话交换机至本矿调度电话交换机中继采用1×2Mbit/s数字中继接口，中继信令为中国No.7信令。行政电话交换机共配置5个E1接口。该矿设维护终端和测量台。2.2行政与调度通信系统。矿井采用1套CTTMVX30型数字程控交换机及SH-3000D型煤矿调度通信系统实现矿井调度通信。通信交换机设置在矿调度室内，与当地市话联网，在矿井地面变电所、地面主要通风机房、主副井提升机房、压风机房、井下主要水泵房、井下主变电所、井底车场、运输调度室、采区变电所、水泵房、带式输送机集中控制硐室等主要机电设备硐室、采煤工作面、掘进工作面、采区和水平最高点、避难硐室等处设置直通矿调度室的有线调度电话。为地面生产管理、消防、救护、运销、基建等专用调度人员配备手机，实现相关部门间移动通信，也可作为煤矿应急通信系统。通信电缆采用HYA-0.4型市话通信电缆，敷设方式采用沿建筑物外墙挂设方式，至通风机房等偏远地点采用电杆架设方式。矿井安装有1套KT257型矿用无线通信系统，井下基站和交换机通过光缆连接至调度机房，采用数字中继实现和矿用调度电话的通话一体化，用以实现无线有线混合调度功能。井下共安装矿用无线基站10台，信号覆盖井下区域。矿井为各级安全管理人员和工程技术人员共配发KTG矿用本安型手机100部。通信光纤经光纤耦合器进风行人斜井入井，井口设置防雷设施。井下设备主要包括矿用本安型交换机、矿用本安型无线基站、矿用光纤耦合器箱及矿用本安型手机。地面光纤引入后，采用矿用本安型交换机组成环网。无线通信系统通过相应接口与矿井生产调度总机相连，实现全矿井上、井下固话与无线手机的互相通信。矿井现有1套ZB12D型矿井数字网络广播系统，利用井下通信系统线路进行传输。分别在大巷、避灾路线的底板最高点、紧急避险设施处、变电所、水泵房、回采工作面等位置设置语音广播设备，可播放背景音乐、对讲广播、紧急广播等。当井下发生突发事故时，调度室人员可通过广播系统对井下进行全体广播，分区广播，以及事故点、危险点的单独广播，可迅速指导现场人员处理事故，指挥现场人员有序地撤离或等待救援，有效减少事故造成的生命及财产损失，避免次生灾害带来的更大损失。

3结语

随着人工智能时代的到来，煤矿开采也正朝着智能化的方向发展。为了进一步提升煤矿开采的安全性，很多煤矿引入了煤矿智能化安全生产管理系统。重点介绍了瑞龙煤矿目前正在使用的KJ73X型煤矿智能化安全生产管理系统，并探讨了该系统所使用的通信方式，可以为煤矿智能生产管理系统的设计提供一定的参考。

参考文献：

［1］叶群.浅谈智能视频监控技术在煤矿安全生产中的应用［J］.电脑知识与技术，2020，16(15)：241-242.

［2］邵光磊，唐耀勇，张皓.杨村煤矿KJ90X安全监测监控系统升级改造［J］.山东煤炭科技，2018(11)：32-33.

［3］黄传良，葛威.KJ73N矿井安全监控系统抗变频干扰技术应用研究［J］.轻工科技，2013，29(12)：67-68.

［4］赵立永，邓永红，段绪华.煤矿安全生产监控系统的发展历程分析研究［J］.华北科技学院学报，2011，8(3)：41-44.

作者:田兆丰 单位:山西兰花科技创业股份有限公司望云煤矿分公司