蔣莊煤礦安全監控系統升級改造的探索與實踐

洪繼坤 姜 濤 李 強

（山東能源棗礦集團蔣莊煤礦，山東 滕州 277519）

1 礦井簡介

棗莊礦業（集團）有限責任公司蔣莊煤礦位于滕州市西崗鎮和微山縣歡城鎮境內，核定生產能力275萬t/a，礦井為低瓦斯礦井，煤層的自燃傾向性為自燃，通風方式為混合式。原裝備的安全監控系統為重慶煤科總院生產的KJ90N型，礦井按規定設置了專職的安全監控系統管理區隊，設區長、技術員各1人，副區長2人，系統維護員1人，并配有專職的安全監測工10人，監控中心室值班員5人，人員配備符合規定，全部經過機構部門培訓，持證上崗。

2 升級前情況

根據國家煤礦安監局《煤礦安全監控系統升級改造技術方案》（煤安監函〔2016〕5號）、《山東煤礦安全監控系統升級改造技術方案實施標準》（魯煤監技裝〔2017〕70號）、《山東煤礦安全監察局關于做好煤礦安全監控系統升級改造工作的通知》（魯煤監技裝〔2018〕24號）等文件的相關要求，蔣莊煤礦需要對在用的監控系統進行升級改造。

蔣莊煤礦在用安全監控系統，在2009年就已搭建了以工業環網為平臺的監控數據傳輸系統，但是在監控數據傳輸的整體流程中，從傳感器至分站之間的傳輸環節還是采用的頻率傳輸，數據傳輸過程中，易受外界環境干擾，造成傳輸的數據失真，不能保障準確性。

監控系統軟件、多數傳感器投入使用較早，軟件功能單一、設備防護等級低、有效傳輸距離近等因素，都是制約監控系統穩定運行的不利因素。

3 升級改造情況

自2017年8月開始，蔣莊煤礦積極開展調研，確定升級方案，共投入300余萬元對安全監控系統進行升級改造，擬建成“管理智能化、操作便捷化、運行穩定化”的保障礦井安全生產的新型安全監控系統，以此為基礎實施多系統融合，打造高效協同的礦井綜合安全生產管理系統。

為保障安全監控系統升級改造工作落實，蔣莊煤礦成立了工作領導小組，制定了“三步走”的工作思路。確保升級改造工作的有序開展。

（1）領會精神，制定工作方案

2017年12月至2018年2月，協調原系統生產廠家進行詳細研判，制定了《蔣莊煤礦安全監控系統升級改造方案》。2018年3月，確定所需的設備明細，上報集團公司招標采購，2018年6月，完成招標。

（2）細化流程，實施升級改造

2018年8月對礦井安全監控系統進行了升級改造。一是現場設備的硬件升級更換，二是對監控系統軟件的升級。

通過對監控主備機、監控分站、各類傳感器進行升級更換，以達到數字化傳輸、提高抗干擾能力和防護等級、系統自診斷的目標，進而實現系統運行穩定、具備分級報警分區域斷電、多網多系統融合的目標。

此次監控系統升級，對井下及地面25臺分站、199臺傳感器進行了升級更換。

監控設備硬件完成升級后，對監控系統軟件進行升級，由之前使用的KJ90N型升級為KJ90X型。系統升級后，實現了終端的可靠性與實時性；增強數據庫可遷移性，安全性（防止修改數據、支持多種數據庫）；可實現在線升級，維護更簡單。

（3）統籌考慮，做好多系統融合

根據文件要求，為確保系統融合工作的順利進行，制定了《蔣莊煤礦多網融合方案》，按要求滿足人員位置監測、調度通信、應急廣播的融合。當安全監控系統檢測到井下出現異常需要立即撤人時，安全監控系統可自動與應急廣播、通信聯絡、人員位置監測等系統實現礦井應急聯動，通過井下應急廣播系統、通信聯絡系統通知危險區域人員撤離，并利用人員位置監測系統雙向緊急呼叫功能，自動通知危險區域人員進行撤離。

4 升級改造期間技術保障

為確保系統升級的安全正常開展，2018年7月，提前編制了《蔣莊煤礦安全監控系統升級改造安全技術措施》、《安全監控系統升級改造期間安全應急預案》，保障礦井安全生產。

（1）更換設備時，提前排定好作業計劃，停止前，提前做好安排，針對被停設備涉及的區域，采取好人工檢測措施。

（2）根據測點覆蓋的區域，提前做好瓦檢員巡查線路的調整，確保巡查路線能夠覆蓋傳感器正常監測區域。巡查期間，要認真檢查好現場氣體情況，每隔3h向監控中心室匯報現場氣體情況，監控值班員要實時做好記錄。

（3）現場單位的管理人員、跟班人員、放炮員、兼職瓦檢員、流動電工等要按標準要求攜帶并使用好甲烷便攜儀，安全監控設備停止運行期間，動態做好現場氣體的人工監測。

（4）作業地點人工監測現場氣體時，應遵循下述預案：巡查人員及現場佩戴便攜儀人員在發現現場甲烷濃度大于等于1.0%時，立即通知現場作業單位停止現場一切作業行為，撤出人員，并向礦調度室匯報；當現場甲烷濃度大于等于1.5%（回風側甲烷濃度大于等于1.0%）時，現場單位應安排電工切斷工作區域內各類非本質安全型設備的電源，當現場甲烷濃度下降到1.0%以下時，方可對工作區域送電、恢復現場作業。

（5）礦井總回巡查時，發現現場甲烷濃度大于等于0.75%，立即向礦調度室匯報，由礦調度室組織相關區域作業單位停止現場一切作業行為，撤出人員。

（6）如更換監控設備時造成附近作業地點或附近區域監控數據中斷上傳的，應及時調涉及區域的瓦檢員或生產單位的兼職瓦檢員，在現場進行人工監測，發現氣體異常的，按上述第4條及時處理。

（7）設備升級更換后數據傳輸誤差超過規定的安全技術措施：

①安全監測工或瓦斯檢查工每天應使用光瓦或便攜儀對甲烷傳感器進行數值對比，當兩者誤差超過0.1%時，要以讀數較大者為依據。

② 對比人為安全監測工時，發現傳感器數值誤差超過0.1%的，應立即對傳感器進行調校，使兩者數值誤差符合要求。對比人為瓦斯檢查工時，發現傳感器數值誤差超過0.1%的，應立即向監控中心室匯報數據對比情況，監控值班員應第一時間向工區值班領導匯報數據對比情況，由工區值班安排安全監測工在8h內對傳感器進行調校完畢，使兩者數值誤差符合要求。

③ 當傳感器調校后，數值誤差仍大于0.1%的，安全監測工應立即對故障傳感器進行更換。

5 系統升級后的新功能應用

5.1 系統升級后的優點

（1）實現了模擬量傳感器至分站之間的數字傳輸，增強了監控數據在這個傳輸環節上的抗電磁干擾能力，可以滿足以下試驗地面設備3級靜電抗擾度試驗，評價等級為A；2級電磁輻射抗擾度試驗，評價等級為A；2級脈沖群抗擾度試驗，評價等級為A；交流電源端口3級、直流電源與信號端口2級浪涌（沖擊）抗擾度試驗，評價等級為B。

（2）傳感器的防護等級由IP54提升到IP65，提升后，減小了現場作業環境對傳感器工作狀態的影響，避免了因淋水、磕碰造成的傳感器的誤報警。

（3）投入使用了激光甲烷傳感器、多參數傳感器等先進傳感技術的設備。

（4）系統具備的分級報警、邏輯報警、區域斷電等功能，可以提高監控系統運行的智能化水平。

5.2 新功能的日常應用

（1）傳感器自適應功能的應用，在傳感器調校時，將傳感器調至調校檔后，系統會自動識別傳感器的調校狀態，此時使用標準氣樣對傳感器調校造成的數據超限情況，系統將不會記錄為氣體超限情況，不會觸發系統報警。

（2）遠程控制分站備用電源測試的功能應用，通過在系統軟件端手動控制分站電源箱的放電，實現在地面測試井下分站的備用電源工作狀態，方便了日常的維護工作。

5.3 重點完善的新功能

蔣莊煤礦為低瓦斯礦井，氣體超限現象幾乎不存在，充分完善利用好甲烷超限分級報警、分區域報警、分區域控制斷電等新功能，將會為減少傳感器誤報警影響礦井安全生產的情況提供更有力的保障。