摘要：本篇文章詳細(xì)的闡述了 KJ90NA 型礦井監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理及特點(diǎn)，詳細(xì)介紹了其主要設(shè)備，從而得出其優(yōu)勢所在。并分析了系統(tǒng)在煤礦井下釆掘工作面各回風(fēng)巷等生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測及信息管理中的實際作用，為有效預(yù)防事故發(fā)生提供了保證。
??????? 關(guān)鍵詞：KJ90NA；安全監(jiān)控技術(shù)；唐公溝煤礦；安全生產(chǎn)；
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??????? 引言
??????? 80年代以來,我國煤礦監(jiān)控系統(tǒng)己經(jīng)完成了從引進(jìn)、消化到自主開發(fā)的全過程,但是由于煤礦長期粗放經(jīng)營和國家在煤礦信息技術(shù)應(yīng)用上投入不足,前煤礦行業(yè)安全生產(chǎn)軟硬件研發(fā)和服務(wù)保障系統(tǒng)仍然相對滯后,有關(guān)生產(chǎn)、管理的自動化與信息化水平相對較低,難以滿足煤礦安全生產(chǎn)的需求和技術(shù)升級的需要[1]。2010年政府出臺了《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》,強(qiáng)調(diào)建設(shè)并完善能源行業(yè)安全避險“六大系統(tǒng)”。當(dāng)前國內(nèi)大部分煤礦的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)普遍采用的是有線局域網(wǎng)通訊方式及現(xiàn)場監(jiān)控模式[2]。史國勇介紹了KJ86煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在四臺煤礦的應(yīng)用[3]，田金澤介紹了森透里昂監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦中的應(yīng)用[4]，寧宗柱介紹了安全供電監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在謝一煤礦中的應(yīng)用[5]。
??????? 1 礦井及KJ90NA型系統(tǒng)簡介
??????? 唐公溝煤礦生產(chǎn)能力60萬t/a，屬于低瓦斯礦井，煤塵無爆炸危險性，屬于不易自然煤層。按照《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，為確保煤礦安全、高效生產(chǎn)，設(shè)計采用現(xiàn)有的一套礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控設(shè)備KJ90NA進(jìn)行完善，對井下生產(chǎn)環(huán)境各類安全參數(shù)及礦井主要生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控，實時采集數(shù)據(jù)、傳輸、處理、顯示和記錄，為有關(guān)人員及時準(zhǔn)確全面了解掌握井下生產(chǎn)環(huán)境狀況，達(dá)到對各類災(zāi)害的早期預(yù)測并采取安全措施，防止事故的發(fā)生。
??????? KJ90型煤礦監(jiān)控系統(tǒng)是煤科總院重慶分院在吸收國內(nèi)外各種煤礦監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上研制開發(fā)的,并在實際推廣應(yīng)用中不斷進(jìn)行了完善和發(fā)展,目前已發(fā)展到第四代。該系統(tǒng)1994年獲得四川省科技進(jìn)步三等獎,是煤炭部首批定點(diǎn)生產(chǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)之一,已在陽泉、邢臺、淮北、西山、盤江、七臺河等局礦推廣30多套,它以其技術(shù)的先進(jìn)性和實用性深受煤礦用戶的歡迎。
??????? 2 KJ90NA型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)的組成和功能
??????? 2.1系統(tǒng)的組成
??????? KJ90NA型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要由地面中心站、實時多屏多畫面系統(tǒng)、圖型工作站、多媒體遠(yuǎn)程終端、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸接口裝置、井下系列化監(jiān)控分站以及系列化礦用環(huán)境安全參數(shù)監(jiān)測、生產(chǎn)監(jiān)控等傳感器、控制器、電源等組成。地面中心站的主要功能是集中、連續(xù)地對地面及井下各種環(huán)境參數(shù)、工況參數(shù)和監(jiān)測子系統(tǒng)的信息進(jìn)行實時采集、分析處理、動態(tài)顯示、統(tǒng)計存儲、超限報警、斷電控制和統(tǒng)計報表的查詢、打印,與此同時還可作為局級網(wǎng)絡(luò)的二級子網(wǎng)絡(luò)與之實現(xiàn)遠(yuǎn)程互聯(lián)。KG9301型溫度傳感器采用半導(dǎo)體感溫原理,適用于煤礦井下及地面較惡劣條件下的溫度監(jiān)測,能就地以數(shù)字方式顯示監(jiān)測的溫度值,并將其轉(zhuǎn)換成模擬信號輸送到分站及地面中心站,實現(xiàn)實時遙測。KTC-90型開停傳感器適用于煤礦等具有瓦斯、煤塵爆炸危險場所的各種機(jī)電設(shè)備(如采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、局扇、水泵等)開/停狀態(tài)的連續(xù)實時監(jiān)測。靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng),可輸出多種信號制。CW-1型風(fēng)速傳感器采用超聲壓電原理,無轉(zhuǎn)動部件。測量精度高、范圍寬、檢出量不受環(huán)境溫度、氣壓、粉塵影響,具有就地顯示和輸出標(biāo)準(zhǔn)信號的功能。KG8005(KG8005A)型亞微粒子煙霧傳感器,是國內(nèi)首創(chuàng)、達(dá)到國際先進(jìn)水平的最新煙霧傳感器，能早期、準(zhǔn)確、及時預(yù)報自然發(fā)火及各種皮帶火災(zāi)。KG9501風(fēng)流壓力傳感器用于煤礦井下巷道及瓦斯抽放管道負(fù)壓或絕對壓力的監(jiān)測及老塘漏風(fēng)、隔墻密閉質(zhì)量的連續(xù)監(jiān)測。
??????? 2.2系統(tǒng)的主要功能
??????? (1)具有最小實時數(shù)據(jù)存儲間隔為1s的數(shù)據(jù)密采功能。
??????? (2)具有實時多屏多畫面顯示,最多可帶顯示器16臺,并可配接大屏幕液晶投影系統(tǒng)。
??????? (3)地面中心站的監(jiān)控信息和工業(yè)監(jiān)控圖像可通過射頻、視頻驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)入閉路電視系統(tǒng)。
??????? (4)具有可通過AV端子輸出到電視機(jī)上的多媒體遠(yuǎn)程終端,在配有工業(yè)電視系統(tǒng)時,可就地對遠(yuǎn)程攝像頭的各種動作進(jìn)行控制。在插放VCD的同時,用戶可隨時查看KJ90系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及監(jiān)視信息。
??????? (5)系統(tǒng)擁有可獨(dú)立工作的大、中、小型系列化分站。
??????? (6)系統(tǒng)具有獨(dú)特的三級斷電功能,可進(jìn)行傳感器就地斷電、分站程控斷電、中心站手控斷電和分站之間的交叉斷電。
??????? (7)可掛接火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)、瓦斯抽放監(jiān)測系統(tǒng)、電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)、通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測系統(tǒng);監(jiān)測網(wǎng)在地面還可以與礦的財務(wù)、房屋等管理計算機(jī)相聯(lián),與上級(局級)計算機(jī)網(wǎng)相聯(lián)形成礦內(nèi)的監(jiān)測管理網(wǎng)。
??????? (8)通過電話線,具有遠(yuǎn)程診斷功能。
??????? (9)系統(tǒng)可接分站64個,傳輸距離20km,傳輸方式為基帶、差分移相鍵控。
??????? 3? KJ90NA型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)在唐公溝煤礦的應(yīng)用
??????? 3.1唐公溝煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)選擇原則
??????? ① 設(shè)計選型以井下安全生產(chǎn)環(huán)境參數(shù)監(jiān)控為主，并對地面、井下主要生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。
??????? ② 設(shè)計選擇具有可靠性、先進(jìn)性、擴(kuò)展性、抗干擾性的設(shè)備，適應(yīng)礦井巖深、擴(kuò)建、發(fā)展的可變性。
??????? ③ 結(jié)合礦井實際，操作簡單，經(jīng)濟(jì)適用。
??????? 3.2? KJ90NA型煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的功能
??????????? ① 對井下生產(chǎn)環(huán)境安全參數(shù)連續(xù)監(jiān)測監(jiān)控，其環(huán)境安全參數(shù)主要有：瓦斯、風(fēng)速、主要風(fēng)門開閉狀態(tài)、通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐負(fù)壓等，當(dāng)采掘工作面瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.0%是聲光報警，達(dá)到1.5%是切斷電源，<1。0%時復(fù)電。
??????? ② 對主要生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)連續(xù)監(jiān)測，如：刮板輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)、局扇、主排水泵、地面通風(fēng)機(jī)、主副井提升機(jī)等。
??????? ③ 對供電狀態(tài)連續(xù)監(jiān)測，地面變電所、井下中央變電所配電裝置電壓、電流及裝置運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。
??????? ④ 井下分站具有風(fēng)電瓦斯閉鎖功能。
??????? 3.3? 唐公溝煤礦監(jiān)控系統(tǒng)配置
?????????? 1）安全生產(chǎn)監(jiān)控地面中心站
?????????? 地面中心站設(shè)在調(diào)度樓內(nèi)，站內(nèi)設(shè)備配置：裝備2臺原有的監(jiān)控主機(jī)（一主一備，設(shè)置防火墻），顯示器兩臺，服務(wù)器一臺，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，不間斷電源一臺，雷擊保護(hù)裝置一臺，系統(tǒng)軟件一套，錄音電話、打印機(jī)兩臺、傳真機(jī)、消防設(shè)備和聲光保健箱。
??????? 2）傳輸系統(tǒng)
??????? 監(jiān)控主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)接入廣域網(wǎng)與上一級監(jiān)控中心連接。三級聯(lián)網(wǎng)線路：該礦監(jiān)控中心到神東煤炭集團(tuán)公司采用廣電光纜。傳輸干線選擇礦用屏蔽四芯阻燃通信電纜，數(shù)字傳輸信號通過分站接到各傳感器上，井下系統(tǒng)干線由地面中心站經(jīng)副立井井筒敷設(shè)至井下各分站，地面、副立井井筒及井下巷道中干線電纜選型：MHYVP1×4×7/0.37型礦用阻燃通信電纜。
??????? 3）分站布置
??????? 該礦共設(shè)置7個監(jiān)控分站。地面布置設(shè)置在地面主通風(fēng)機(jī)房、帶式輸送機(jī)井口房共2個監(jiān)控分站，井下設(shè)置中央變電所、主斜井井底、采區(qū)變電所、3001首采工作面、順槽掘進(jìn)工作面共5個監(jiān)控分站。
??????? 4）傳感器
??????? ① 地面分站傳感器的布置
??????? 回風(fēng)立井風(fēng)機(jī)房：主扇風(fēng)硐設(shè)置負(fù)壓傳感器；1號主扇電機(jī)（一級）、1號主扇電機(jī)（二級）、2號主扇電機(jī)（一級）、2號主扇電機(jī)（二級）設(shè)置開停傳感器；安全出口風(fēng)門處設(shè)置風(fēng)門傳感器。
??????? 帶式輸送機(jī)井口房：主斜井膠帶輸送機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè)10-15m處分別設(shè)置CO傳感器和煙霧傳感器；原煤轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)筒10-15m處分別設(shè)置CO傳感器和煙霧傳感器；上篩帶式輸送機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè)10-15m處分別設(shè)置CO傳感器和煙霧傳感器；大塊上倉帶式輸送機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè)10-15m處分別設(shè)置CO傳感器和煙霧傳感器；中塊上倉帶式輸送機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè)10-15m處分別設(shè)置CO傳感器和煙霧傳感器；末煤上倉帶式輸送機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè)10-15m處分別設(shè)置CO傳感器和煙霧傳感器。
??????? ② 井下分站傳感器的布置
??????? 中央變電所設(shè)置溫度傳感器；中央水泵房主排水泵房1#排水泵、2#排水泵、3#排水泵、分別設(shè)置開停傳感器；一采區(qū)膠帶大巷皮帶機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè)10-15m處分別設(shè)置CO傳感器和煙霧傳感器；上倉斜巷皮帶機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè)10-15m處分別設(shè)置CO傳感器和煙霧傳感器；井下總回風(fēng)大巷測風(fēng)處設(shè)甲烷傳感器、CO傳感器和風(fēng)速傳感器。
??????? 3101首采工作面：回采工作面上隅角、回風(fēng)順槽距工作面<10cm、回風(fēng)順槽距回風(fēng)大巷口10-15m設(shè)置甲烷傳感器；回采工作面上隅角、回風(fēng)順槽距工作面<10cm設(shè)置CO傳感器；回采工作面設(shè)置溫度傳感器；運(yùn)輸順槽皮帶滾筒下風(fēng)側(cè)10-15m分別設(shè)置CO傳感器和煙霧傳感器；回采工作面刮板機(jī)回路動力開關(guān)設(shè)置饋電斷電器；工作面采煤機(jī)回路動力開關(guān)設(shè)置饋電斷電器；一采區(qū)軌道巷與工作面回風(fēng)順槽聯(lián)絡(luò)風(fēng)門處設(shè)置風(fēng)門傳感器。
??????? 主斜井井底：井底煤倉上方設(shè)置甲烷傳感器、井底煤倉各類運(yùn)煤設(shè)備動力開關(guān)設(shè)置饋電傳感器；井下一采區(qū)回風(fēng)大巷測風(fēng)站設(shè)置甲烷傳感器、CO傳感器和風(fēng)速傳感器。
??????? 采區(qū)變電所：運(yùn)輸順槽掘進(jìn)工作面<5m、運(yùn)輸順槽掘進(jìn)工作面距回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷口10-15m設(shè)置甲烷傳感器；運(yùn)輸順槽掘進(jìn)工作面風(fēng)筒末端設(shè)置風(fēng)筒傳感器；運(yùn)輸順槽掘進(jìn)工作面1#局扇一、二級，2#局扇一、二設(shè)置開停傳感器；運(yùn)輸順槽掘進(jìn)工作面動力總開關(guān)設(shè)置饋電斷電器；掘進(jìn)工作面皮帶滾筒下風(fēng)側(cè)10-15m設(shè)置CO傳感器和煙霧傳感器；乳化液泵站設(shè)置溫度傳感器，采區(qū)變電所設(shè)置溫度傳感器；采區(qū)水泵房主排水泵房1#排水泵、2#排水泵分別設(shè)置開停傳感器。
??????? 順槽掘進(jìn)工作面：回風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面<5m、回風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面距回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷口10-15m設(shè)置甲烷傳感器；回風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面風(fēng)筒末端設(shè)置風(fēng)筒傳感器；回風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面1#局扇一、二級，2#局扇一、二設(shè)置開停傳感器；回風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面動力總開關(guān)設(shè)置饋電斷電器；掘進(jìn)工作面皮帶滾筒下風(fēng)側(cè)10-15m設(shè)置CO傳感器和煙霧傳感器。
??????? 采煤機(jī)、綜掘機(jī)設(shè)置機(jī)載式甲烷斷電儀。
??????? 3.4 井下人員考勤定位監(jiān)控系統(tǒng)、產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)
??????? 為確保煤礦井下作業(yè)人員安全，自動檢測下井時間、路徑、作業(yè)地點(diǎn)等相關(guān)信息，設(shè)計采用現(xiàn)有的KJ151型井下人員定位跟蹤管理及考勤管理系統(tǒng)。由地面監(jiān)控室、傳輸系統(tǒng)、井下定位分站及無線信息采集設(shè)備組成。
??????? 地面監(jiān)控室配置主機(jī)臺，服務(wù)器1臺，數(shù)據(jù)傳輸接口1臺，打印機(jī)1臺，顯示器1臺，機(jī)房避雷器1臺，不間斷電源1臺，監(jiān)控系統(tǒng)軟件1套。
??????? 4 結(jié)束語
??????? KJ90NA型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)集環(huán)境監(jiān)測、生產(chǎn)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)化管理、圖像監(jiān)視為一體,能掛接瓦斯抽放、火災(zāi)監(jiān)測等多種子系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)新穎,配置靈活,工作可靠,具有很高的性能價格比。
??????? 系統(tǒng)在唐公溝煤礦工作面實際應(yīng)用中多次探測到高瓦斯、高 CO 區(qū)域，由于及時釆取了應(yīng)急措施，避免了重大安全事故的發(fā)生，特別是與井下人員定位系統(tǒng)連接時，可以使地面管理人員隨時了解井下人員情況，大大提高了煤礦的現(xiàn)代化管理水平。
??????? KJ90 NA型礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)比人工探測儀探測的數(shù)據(jù)更及時、可靠，處理速度更快，杜絕了漏檢的安全隱患，極大地提高了煤礦井下的安全性，同時又改變了傳統(tǒng)煤礦企業(yè)的瓦斯管理模式，使原有的分散、就地監(jiān)測更新為集中監(jiān)測，并且減輕了工作人員的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率。另外，煤礦主要領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)職能科室也可隨時查看井下各環(huán)節(jié)的瓦斯情況，有效預(yù)防事故的發(fā)生，為管理和決策提供了科學(xué)、可靠、快速的依據(jù)。
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