煤矿监控关键科学技术问题分析

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摘要：本文通过论述目前国内煤矿生产中进行煤矿检测的意义，分析国内在进行煤矿监控中使用到的监控系统，研究其特点及关键技术，为后期更合理的进行煤矿监控提供理论指导。

关键词：煤矿监控；产量检测；人员定位

我国煤炭资源丰富，在北方广泛分布，而且煤层浅易于开采。建国之后，尤其是改革开放以来，我国的经济得到快速发展，能源的需求也导致煤炭行业和能源行业取得巨大的发展，但是长期以来只顾眼前发展，不顾身后安全的问题也得到各界越来越多的关注。最近几年，煤矿事故频发严重威胁煤矿工人的人身安全和煤炭行业的健康发展。煤炭行业存在多种多样的危险，瓦斯中毒、煤尘爆炸、矿井坍塌等等都威胁着煤矿从业人员的安全，制约着行业发展。为了更好的满足能源需求，确保行业健康持续发展，必须采取合理措施对煤矿进行监控，随时掌握煤矿的状况，研究分析其安全程度，在危险发生之前进行预测，及时进行处理，降低煤矿事故的发生概率。

1煤矿监控的意义

从2001年到2010年十年的时间中，我国煤矿发生事故的次数以及事故死亡人数的统计结果显示，事故次数从最初的3000多近4000次下降到2010年的1400多次，事故频率明显降低。死亡人数和百万吨死亡率也出现了明显的下降。主要就是因为在新世纪以来，国家行业对于煤矿安全问题越来越重视，制定了更严格的管理法规，采取了一定的监控方案。通过对发生重大矿难事故的原因进行调查之后发现，很多都是由于没有采取合理的监控措施或者是监控设备失灵导致。比如2012年贵州响水煤矿发生矿难，造成23人死亡，5人受伤，根据后来的调查结果显示，该煤矿有安装的煤矿监控设备，在矿难发生之前，安装的瓦斯监控系统曾经发出过警报，但是工作人员没有进行合理的处理，只是作为监控系统故障处理，最终导致了矿难的发生。相反的在河北沙河北沟煤矿，在2004年的5月中旬，监控发现总回风中的一氧化碳含量异常增加，由于监控系统的存在预警，监控人员迅速通告煤矿，对现场情况进行了迅速检查并对井下作业人员及时撤离，由专业人员进行故障排除，避免了恶性事故的发生。

2煤矿监控系统

煤矿监控系统涉及内容比较复杂，由许多小系统配合构成。其中比较重要的是关于煤矿运行的煤矿安全监控、煤矿电力供应的监控、煤矿传送带运输状况的监控；关于煤矿工作人员安全的作业人员管理系统；煤矿生产中煤炭产量和生产过程的监控。

2.1煤矿安全监控系统

煤矿安全监控系统的监控对象主要是煤矿内空气中的主要气体的含量，比如甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气、烟雾浓度等；煤矿内空气流通状况，比如风压和风速以及空气温度等；还有煤矿通风设备的运行状态，风门风筒和通风机等设备的开启或者关闭。通过检测煤矿内瓦斯含量及通风设备的状态，当含量过高或者设备停转的时候，煤矿安全监控系统可以反馈到出现故障区域的电源设备，进行断电和闭锁。这样可以防止出现火花导致瓦斯爆炸；同时系统会反馈给警报系统，提醒工作人员及时撤离，避免出现危险造成人员伤亡。同时煤矿安全监控系统对于煤矿故障之后进行应急救援和发生事故之后进行原因调查也十分重要。监控系统可以在发生事故的时候及时记录出现事故的时间，如果是发生爆炸可以确定爆炸起点和起火的原点。能够进行科学的事故原因调查分析。

2.2煤矿工作人员管理系统

人员管理系统主要是监测井下人员所处的位置。通过对人员位置的监控，可以及时了解每个人员的运动轨迹，了解是否处于安全位置，同时可以记录工作人员在某一地点的时间。通过集中的监控可以监测在某一个区域人员是否过于集中。而且系统还有相应的存储记忆功能，能够永久保存，随时查阅。还可以根据具体情况对被监控人员发出报警信号，提醒人员注意安全隐患。一旦出现安全事故，可以对工作人员进行定位，便于开展及时有效的救助，节省搜救时间。

2.3煤矿产量远程监控系统

利用远程监控系统，能够实时掌握各个煤矿的实际煤炭产量。避免出现煤炭产量过高造成产能过剩影响煤矿设备的安全；同时可以加强对实际产量的监测，根据产量实时核算煤矿的税费基金等。而且可以对所有的产量进行统计记录，在后期可以随时进行查询。避免出现瞒报产量的问题，保证煤矿整体产量的合理配置。

3煤矿监控特点及关键科学技术问题

煤矿生产主要在地下进行，属于特殊工作。煤矿的矿井内部存在各种易燃气体和腐蚀性气体，对于信号的监测造成很大困难；而且整体工作环境恶劣，底下淋水情况比较严重，空气中粉尘比较大；地下环境中磁场强度明显比地上要高，对监控设备的影响比较大。综合看来，煤矿的监控系统使用比其他工业监控难度要大，主要表现在以下几个方面：信号传输距离远，需要从地下到地上，还要考虑煤矿矿井内部的情况；电磁干扰严重，监控设备主要以电子传感器进行敏感信号的监控，很多时候会由于地下磁场的干扰造成监测失灵或者信号错误；监控对象日常情况下变化不大，容易使检测人员产生松懈，但是一旦出现变化就会造成很大的危险。为了实现监控系统安全准确运行，现在煤矿行业针对煤矿监控系统的相关技术问题进行专业的研究，以便于利用科学技术解决相关问题。目前最主要的几个关键问题是：

3.1监控信息的传输和处理

研究合理的布线方式，利用有线、无线和以太网结合的方式进行信号的传输，提高信号传输的速度；关于信号的处理主要是研究各种信号所代表的煤矿状态，通过这些信号判断煤矿是否存在安全隐患，并进行及时的反馈处理，预防事故发生。

3.2传感器的布置

需要对煤矿各个位置的信号进行监测，避免出现监控盲区，造成安全隐患。因此在安装布置传感器的时候需要选择合适的位置。

3.3生命探测和人员定位

为了在发生矿难之后及时展开对被困人员的搜救，设计合理的生命探测和人员定位系统。通过对人员的定位，缩短搜救的时间，提高被困人员救助效率。

4结语

通过分析可知，对于煤矿进行严格监控势在必行。而实现监控也面临各种困难。科技人员需要加强对煤矿监控关键技术的研究，提高监控系统的准确运行，预防危险事故的发生。

参考文献：

[1]栗继祖,王金云.煤矿安全事故预警、监控与应急响应关键技术研究[J].太原理工大学学报,2009,40(2):180-183

作者：安少帅 雷云 单位：西安科技大学电气与控制工程学院 毕节中城能源有限责任公司 中国神华神东煤炭集团公司锦界煤矿综采一队