安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在礦山的應(yīng)用研究

安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)選型

地下金屬礦山開采過程中存在各種危險因素．如高空墜落、機(jī)械車輛傷害、中毒爆炸傷害、礦井的水災(zāi)，塌方等，嚴(yán)重影響了井下作業(yè)人員的身心健康和生命安全。有必要選擇信號覆蓋面廣、抗干擾能力強(qiáng)、安全可靠的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，同時具備開放性、可擴(kuò)展性的基本條件．并且滿足金屬礦山近期和遠(yuǎn)期的產(chǎn)品發(fā)展技術(shù)升級需求。在生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大的同時。預(yù)留一定的擴(kuò)展空間。金屬礦山的危險性因素，要求安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在選型時．需要無死角進(jìn)行全方位監(jiān)控，認(rèn)為可采用視頻監(jiān)控、環(huán)境參數(shù)監(jiān)控、關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)控、地壓監(jiān)控等方式，全盤掌控與礦山生產(chǎn)相關(guān)的炸藥室、提升運(yùn)輸系統(tǒng)、有毒有害氣體、井下地況復(fù)雜地帶的巖石應(yīng)力、地表沉降、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、風(fēng)機(jī)等。以此為依據(jù)．系統(tǒng)的監(jiān)測監(jiān)控要求具備綜合性能力．譬如將井下各種傳感器檢測的數(shù)據(jù)．分別傳送到地面監(jiān)控分站和井下監(jiān)控分站，經(jīng)綜合整理后．實時傳輸?shù)降乇肀O(jiān)控中心．監(jiān)控中心將信息經(jīng)過整理后，以監(jiān)控大屏幕、打印機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式，實時展示出來。這種監(jiān)控方式的即時性特征非常明顯．而且信息的處理速度快．在目前國內(nèi)外很多金屬礦山開采中被廣泛應(yīng)用

安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方法

為了提高安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在金屬礦山開發(fā)中的應(yīng)用水平，認(rèn)為有必要對相關(guān)應(yīng)用方法進(jìn)行捋順．在設(shè)計好系統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)控點之后，布置好監(jiān)測監(jiān)控基站。以及做好監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的安裝維護(hù)工作。

監(jiān)測監(jiān)控點設(shè)計

結(jié)合安監(jiān)總局對金屬礦山監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的布置要求．以及綜合考慮金屬礦山在開發(fā)過程中存在的各種主客觀危害因素．需要設(shè)計好系統(tǒng)的監(jiān)測監(jiān)控點：

(1)視頻監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)控采用網(wǎng)絡(luò)型前端攝像機(jī)，信號傳輸均采用TCP／IP協(xié)議．通過千兆以太網(wǎng)傳輸至監(jiān)控中心該監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控對象是提升系統(tǒng)、關(guān)鍵地點、有害系統(tǒng)．通常安裝在井口調(diào)度室、提升絞車房、井口、井底、調(diào)車場、炸藥室、采場入口等，這些地點的事故發(fā)生率高．傷害程度高．其中提升系統(tǒng)和關(guān)鍵地點視頻監(jiān)控點設(shè)計的要求是能夠確保系統(tǒng)性能穩(wěn)定．而且不影響監(jiān)控清晰度．在光線不足的情況下．能夠自動啟動夜視功能

(2)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。固定式有毒有害氣體的監(jiān)測監(jiān)控點布設(shè)要求是能夠24小時不間斷監(jiān)測有毒有害氣體的濃度．并且在達(dá)到安全濃度之前。自動發(fā)出聲光報警信號．在每個生產(chǎn)中段和分段的進(jìn)、回風(fēng)巷靠近采場位置處以及在獨頭掘進(jìn)巷道．距離回風(fēng)出口5-10m回風(fēng)流處設(shè)置有毒有害氣體傳感器：通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)測內(nèi)容包括風(fēng)速、風(fēng)壓及風(fēng)機(jī)開停監(jiān)測．在井下各開采水平的通風(fēng)巷道、風(fēng)機(jī)機(jī)站處設(shè)置風(fēng)速傳感器、風(fēng)壓傳感器及風(fēng)機(jī)開停傳感器。風(fēng)速傳感器(.高風(fēng)速為15m／s)設(shè)置在井下總回風(fēng)巷、各個生產(chǎn)中段和分段的回風(fēng)巷處，風(fēng)壓傳感器設(shè)置在主要通風(fēng)機(jī)處．風(fēng)機(jī)開停傳感器設(shè)置在每臺風(fēng)機(jī)的電機(jī)靠近風(fēng)機(jī)的主回路上。

監(jiān)測監(jiān)控點設(shè)計

(3)關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)測監(jiān)控，包括開關(guān)量和水位，前者主要監(jiān)控風(fēng)機(jī)、水泵、提升系統(tǒng)等設(shè)備的開關(guān)．其布設(shè)的基本原則是能夠?qū)崟r監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況．并且能夠在發(fā)生緊急情況之后．自動發(fā)出聲光報警信號，緊急處理危險隋況，而后者主要監(jiān)控對象是井下水倉的水位．通過控制水泵開關(guān)．旨在掌握水倉水位的情況．其基本參數(shù)不能夠超過警戒水位。

(4)井下巖移和應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)。采用液壓式鉆孔應(yīng)力計和位移計與數(shù)據(jù)記錄儀相結(jié)合的方式來監(jiān)測開采過程中的礦柱及巷道應(yīng)力及位移變化隋況，由數(shù)據(jù)記錄儀、數(shù)據(jù)傳輸接口、鉆孔式應(yīng)力計和位移計四部分構(gòu)成數(shù)據(jù)記錄儀長期安裝在井下．可配接4O支獨立的鉆孔應(yīng)力計或位移計．根據(jù)預(yù)先設(shè)定的記錄周期定時巡檢礦(巖)體應(yīng)力、巷道支架載荷、錨桿錨索受力、巖石位移等數(shù)據(jù)，并實時記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)以RS485或TcP／IP的方式送至監(jiān)控主機(jī)，監(jiān)控主機(jī)上的專用軟件及時分析應(yīng)力和巖移數(shù)據(jù)．根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)變化。判斷采空區(qū)頂板的相對沉降、頂板巖體開裂破壞情況以及頂板巖體的冒落情況等，并對異常情況產(chǎn)生報警。

監(jiān)測監(jiān)控點設(shè)計

(5)地表沉降監(jiān)測。采用高精度全站儀和棱鏡相結(jié)合的方法對采礦巖石移動界限內(nèi)相關(guān)監(jiān)測點的沉降進(jìn)行觀測．根據(jù)觀測精度要求，在采空區(qū)中心按200mx200m的網(wǎng)格進(jìn)行布設(shè)安全觀測點．在重點地表構(gòu)筑物附近多設(shè)置觀測點。另外，在巖石移動界限范圍外的安全區(qū)域設(shè)置2～3處基準(zhǔn)觀測點(其中1個用來定向)，利用高精度全站儀來觀測數(shù)據(jù)并記錄．再輸入至監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行處理分析，并對沉降趨勢做預(yù)測和報警

監(jiān)測監(jiān)控基站的布置

結(jié)合金屬礦山礦井巷道布置．以及各種需要監(jiān)測監(jiān)控的系統(tǒng)參數(shù)．采用統(tǒng)一調(diào)度的方式．布置好監(jiān)測監(jiān)控的基站，包括以下三個方面：

(1)安全監(jiān)控中心基站．一般與井口綜合樓采礦地表監(jiān)控中心合并，需要具有高性能、高穩(wěn)定性的工控機(jī)1O臺，視頻監(jiān)控，井下有毒有害氣體監(jiān)測系統(tǒng)及通風(fēng)監(jiān)控、井下巖移和應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)、地表沉降監(jiān)測系統(tǒng)、關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)各2臺(冗余)，設(shè)不間斷電源，能在停電的情況下。仍可工作2小時以上。

(2)地面分站，即在地面通風(fēng)機(jī)房監(jiān)控室、地面生產(chǎn)系統(tǒng)控制室等．設(shè)置地面分站．通過單元傳輸?shù)慕涌?。形成覆蓋面廣的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)．是金屬礦井作業(yè)規(guī)模擴(kuò)大之后必須設(shè)立的分站。

(3)井下分站．設(shè)置于井下各水平分段巷道內(nèi)及通風(fēng)機(jī)站旁，與傳感器的距離保持在300m以內(nèi)．而且要方便調(diào)試、檢驗和觀察，自帶備用電池，**正常電源中斷后，能連續(xù)工作2小時。分站在采集傳感器數(shù)據(jù)的同時也為傳感器提供電源．并將檢測信號轉(zhuǎn)換成TCPdP協(xié)議信號后采用光纖以太網(wǎng)的模式由鎧裝光纖送至地表監(jiān)控中心。

總線通信介質(zhì)

為了**安全監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和布線的簡單統(tǒng)一．采用多芯光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，將通信總線光纖，從兩個不同路徑(如回風(fēng)井和副井)分別送人各個監(jiān)控分站．將各個系統(tǒng)參數(shù)實時傳送至監(jiān)控中心。

監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的安裝維護(hù)

監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用．離不開科學(xué)的安裝維護(hù)，需要安排專業(yè)的檢查維修人員進(jìn)行定期維護(hù)．包括井下各個傳感器、聲光報警器、系統(tǒng)傳輸信號電纜、地面通訊線路等．而且金屬礦井內(nèi)要安排24小時的值班人員．負(fù)責(zé)每天對框架生產(chǎn)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況的檢查，控制系統(tǒng)存在的誤差．以及協(xié)助安全監(jiān)控部門進(jìn)行故障排除。

結(jié)束語

綜上所述．認(rèn)為安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計的時候．需要無死角進(jìn)行全方位監(jiān)控．設(shè)冗余監(jiān)控上位機(jī)，光纖環(huán)網(wǎng)，不間斷電源，將環(huán)境監(jiān)測上位機(jī)與風(fēng)機(jī)監(jiān)控上位機(jī)、井下排水監(jiān)控上位機(jī)同時設(shè)置在地表監(jiān)控中心．**了監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和可操作性．再做好監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的安裝維護(hù)工作，一定會大大提高礦山開采作業(yè)的安全性。

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