煤矿安全监控系统升级改造探索

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摘要:更及时精确地反馈现场情况、更智能全面地分析区域环境变化、更准确高效地控制现场断电，是提高矿井生产安全保障的有力支撑。为此，蒋庄煤矿启动了监控系统升级改造工作，系统改造提升了矿井安全生产的保障水平，对分级报警、区域报警、区域控制断电等新功能进行实践性的试用，减少了系统误报警影响安全生产的情况。

关键词:蒋庄煤矿;安全监控系统;升级改造

1矿井简介

枣庄矿业（集团）有限责任公司蒋庄煤矿位于滕州市西岗镇和微山县欢城镇境内，核定生产能力275万t/a，矿井为低瓦斯矿井，煤层的自燃倾向性为自燃，通风方式为混合式。原装备的安全监控系统为重庆煤科总院生产的KJ90N型，矿井按规定设置了专职的安全监控系统管理区队，设区长、技术员各1人，副区长2人，系统维护员1人，并配有专职的安全监测工10人，监控中心室值班员5人，人员配备符合规定，全部经过机构部门培训，持证上岗。

2升级前情况

根据国家煤矿安监局《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》（煤安监函〔2016〕5号）、《山东煤矿安全监控系统升级改造技术方案实施标准》（鲁煤监技装〔2017〕70号）、《山东煤矿安全监察局关于做好煤矿安全监控系统升级改造工作的通知》（鲁煤监技装〔2018〕24号）等文件的相关要求，蒋庄煤矿需要对在用的监控系统进行升级改造。蒋庄煤矿在用安全监控系统，在2009年就已搭建了以工业环网为平台的监控数据传输系统，但是在监控数据传输的整体流程中，从传感器至分站之间的传输环节还是采用的频率传输，数据传输过程中，易受外界环境干扰，造成传输的数据失真，不能保障准确性。监控系统软件、多数传感器投入使用较早，软件功能单一、设备防护等级低、有效传输距离近等因素，都是制约监控系统稳定运行的不利因素。

3升级改造情况

自2017年8月开始，蒋庄煤矿积极开展调研，确定升级方案，共投入300余万元对安全监控系统进行升级改造，拟建成“管理智能化、操作便捷化、运行稳定化”的保障矿井安全生产的新型安全监控系统，以此为基础实施多系统融合，打造高效协同的矿井综合安全生产管理系统。为保障安全监控系统升级改造工作落实，蒋庄煤矿成立了工作领导小组，制定了“三步走”的工作思路。确保升级改造工作的有序开展。（1）领会精神，制定工作方案2017年12月至2018年2月，协调原系统生产厂家进行详细研判，制定了《蒋庄煤矿安全监控系统升级改造方案》。2018年3月，确定所需的设备明细，上报集团公司招标采购，2018年6月，完成招标。（2）细化流程，实施升级改造2018年8月对矿井安全监控系统进行了升级改造。一是现场设备的硬件升级更换，二是对监控系统软件的升级。通过对监控主备机、监控分站、各类传感器进行升级更换，以达到数字化传输、提高抗干扰能力和防护等级、系统自诊断的目标，进而实现系统运行稳定、具备分级报警分区域断电、多网多系统融合的目标。此次监控系统升级，对井下及地面25台分站、199台传感器进行了升级更换。监控设备硬件完成升级后，对监控系统软件进行升级，由之前使用的KJ90N型升级为KJ90X型。系统升级后，实现了终端的可靠性与实时性；增强数据库可迁移性，安全性（防止修改数据、支持多种数据库）；可实现在线升级，维护更简单。（3）统筹考虑，做好多系统融合根据文件要求，为确保系统融合工作的顺利进行，制定了《蒋庄煤矿多网融合方案》，按要求满足人员位置监测、调度通信、应急广播的融合。当安全监控系统检测到井下出现异常需要立即撤人时，安全监控系统可自动与应急广播、通信联络、人员位置监测等系统实现矿井应急联动，通过井下应急广播系统、通信联络系统通知危险区域人员撤离，并利用人员位置监测系统双向紧急呼叫功能，自动通知危险区域人员进行撤离。

4升级改造期间技术保障

为确保系统升级的安全正常开展，2018年7月，提前编制了《蒋庄煤矿安全监控系统升级改造安全技术措施》、《安全监控系统升级改造期间安全应急预案》，保障矿井安全生产。（1）更换设备时，提前排定好作业计划，停止前，提前做好安排，针对被停设备涉及的区域，采取好人工检测措施。（2）根据测点覆盖的区域，提前做好瓦检员巡查线路的调整，确保巡查路线能够覆盖传感器正常监测区域。巡查期间，要认真检查好现场气体情况，每隔3h向监控中心室汇报现场气体情况，监控值班员要实时做好记录。（3）现场单位的管理人员、跟班人员、放炮员、兼职瓦检员、流动电工等要按标准要求携带并使用好甲烷便携仪，安全监控设备停止运行期间，动态做好现场气体的人工监测。（4）作业地点人工监测现场气体时，应遵循下述预案：巡查人员及现场佩戴便携仪人员在发现现场甲烷浓度大于等于1.0%时，立即通知现场作业单位停止现场一切作业行为，撤出人员，并向矿调度室汇报；当现场甲烷浓度大于等于1.5%（回风侧甲烷浓度大于等于1.0%）时，现场单位应安排电工切断工作区域内各类非本质安全型设备的电源，当现场甲烷浓度下降到1.0%以下时，方可对工作区域送电、恢复现场作业。（5）矿井总回巡查时，发现现场甲烷浓度大于等于0.75%，立即向矿调度室汇报，由矿调度室组织相关区域作业单位停止现场一切作业行为，撤出人员。（6）如更换监控设备时造成附近作业地点或附近区域监控数据中断上传的，应及时调涉及区域的瓦检员或生产单位的兼职瓦检员，在现场进行人工监测，发现气体异常的，按上述第4条及时处理。（7）设备升级更换后数据传输误差超过规定的安全技术措施：①安全监测工或瓦斯检查工每天应使用光瓦或便携仪对甲烷传感器进行数值对比，当两者误差超过0.1%时，要以读数较大者为依据。②对比人为安全监测工时，发现传感器数值误差超过0.1%的，应立即对传感器进行调校，使两者数值误差符合要求。对比人为瓦斯检查工时，发现传感器数值误差超过0.1%的，应立即向监控中心室汇报数据对比情况，监控值班员应第一时间向工区值班领导汇报数据对比情况，由工区值班安排安全监测工在8h内对传感器进行调校完毕，使两者数值误差符合要求。③当传感器调校后，数值误差仍大于0.1%的，安全监测工应立即对故障传感器进行更换。

5系统升级后的新功能应用

5.1系统升级后的优点

（1）实现了模拟量传感器至分站之间的数字传输，增强了监控数据在这个传输环节上的抗电磁干扰能力，可以满足以下试验地面设备3级静电抗扰度试验，评价等级为A；2级电磁辐射抗扰度试验，评价等级为A；2级脉冲群抗扰度试验，评价等级为A；交流电源端口3级、直流电源与信号端口2级浪涌（冲击）抗扰度试验，评价等级为B。（2）传感器的防护等级由IP54提升到IP65，提升后，减小了现场作业环境对传感器工作状态的影响，避免了因淋水、磕碰造成的传感器的误报警。（3）投入使用了激光甲烷传感器、多参数传感器等先进传感技术的设备。（4）系统具备的分级报警、逻辑报警、区域断电等功能，可以提高监控系统运行的智能化水平。

5.2新功能的日常应用

（1）传感器自适应功能的应用，在传感器调校时，将传感器调至调校档后，系统会自动识别传感器的调校状态，此时使用标准气样对传感器调校造成的数据超限情况，系统将不会记录为气体超限情况，不会触发系统报警。（2）远程控制分站备用电源测试的功能应用，通过在系统软件端手动控制分站电源箱的放电，实现在地面测试井下分站的备用电源工作状态，方便了日常的维护工作。

5.3重点完善的新功能

蒋庄煤矿为低瓦斯矿井，气体超限现象几乎不存在，充分完善利用好甲烷超限分级报警、分区域报警、分区域控制断电等新功能，将会为减少传感器误报警影响矿井安全生产的情况提供更有力的保障。

【参考文献】

［1］国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2016.

作者:洪继坤 姜涛 李强 单位:山东能源枣矿集团蒋庄煤矿