銅川煤礦安全監控系統應用與分析

李 音

（銅川市煤炭安全監控中心，陜西 銅川 727031）

0 引言

煤礦安全監控系統是煤礦實現日常安全生產的重要保證基礎［1］。伴隨著煤炭產業飛速的發展，對煤礦安全監控系統的可靠性、功能性、有效性要求越來越高。因此，根據當前煤礦安全監控系統在日常安全生產實際應用中存在的相關問題，現提出針對性的建議。

1 煤礦安全監測監控系統

1.1 功能簡介

煤礦安全監控系統的主要功能是煤礦企業對井下安全生產環境中所存在的有害氣體（瓦斯、一氧化碳）的濃度和生產中影響安全的因素（風速、煙霧、粉塵、溫度）通過相關傳感器進行動態實時監控；同時對煤礦井下的采煤掘進、運輸、提升、通風等多種環節下各類型機電設備以及相關工作狀態進行實時監控，并進行相關設備運行狀態控制［2-4］。通常主要以專業工控主機進行分析和處理獲取的實時數據并發出預警、斷電閉鎖的一種監控預警系統［5］。煤礦安全監控系統能有效為煤礦企業安全管理人員和政府相關管理部門提供實時準確的當前井下安全生產中的即時參數與電氣生產設備動態運行信息，并為指導安全生產工作提供準確可靠的現場情況，有效保障預先采取防范措施，確保落實安全生產。另外通過對被測傳感器的預警報警參數設定及分析，系統能實現實時準確的自動報警并實現設備斷電閉鎖，有效防治和減少安全生產事故的發生或進一步擴大［5-7］；同時一旦發生安全生產事故，安全監控系統也能夠及時提供最佳救災和避災路線，能為搶救傷者及疏散井下生產人員、設備器材提供準確的決策信息。

1.2 運行狀況

銅川市煤礦安全監控系統初建于2006年6月，后于2013年進行了進一步的升級改造，將煤礦安全監控、人員定位、視頻監控、產量監控等功能得到進一步完善。目前，在全市14處地方礦井中，13處礦井實現了三級聯網，即煤礦、區煤炭局監控中心、市能源局監控中心聯網。實現了煤礦井下瓦斯、一氧化碳、風速、溫度等數據的實時傳輸，地面通風機、局扇、運輸皮帶等電器設備開機停機的運行狀態監控；實時視頻監控和人員定位系統聯網，確保及時有效地處理煤礦井下有毒有害氣體濃度數值、井下人員數量及動態定位、設備運轉動態等情況。

2 當前煤礦安全監測監控系統的功能

2.1 主要參數的實時動態監控

煤礦企業只要進行井下煤層的采掘開采，必然會有一定量的瓦斯、一氧化碳等有害氣體產生。傳統的井下瓦檢員監測測量也只能做到即時的間斷性的監測，無法提供預警。煤礦安全監控系統則能時刻有效地監控監測到井下各生產區域內的相關有害氣體濃度，當煤礦井下的瓦斯或一氧化碳濃度高于安全監控系統設定的預警值時，監控系統會立刻自動進行聲光報警，同一時刻，煤礦監控中心值守人員將對報警情況進行分析并及時反饋至安全技術專員，使安全隱患能夠得到及時處理［8-9］。特別是在煤礦井下采煤工作面的上隅角，日常采煤工作極易導致瓦斯和一氧化碳等有害氣體的積聚，也常因無法實時監控而導致危害安全的事故。傳統的人工監測測量，除了容易產生危險而且測量的氣體數值有誤差，無法有效保證檢測的實時性和準確性。煤礦安全監控系統通過安裝在采煤工作面上隅角的瓦斯傳感器和一氧化碳傳感器能夠隨時實時有效監測到該區域的瓦斯和一氧化碳濃度，并在瓦斯或一氧化碳氣體濃度大于或等于系統要求設定的預警濃度時，安全監控系統將自動進行聲光報警。促使煤礦安全管理人員根據系統報警情況及時有效地采取相應安全措施，保障煤礦生產安全。目前銅川市監控系統遠程連接傳感器共600多個，如果其中某礦的瓦斯傳感器數據超過報警值，根據報警分級響應原則，監控系統值班員將于第一時間致電相關煤礦調度中心，責令立即撤出井下工作人員，查明報警原因，同時匯報市局領導，請示相關指示，從而保障煤礦的安全生產。

2.2 井下設備的閉鎖功能

當煤礦井下采煤工作面瓦斯聚集濃度突然超過報警值或井下局部風機因故障停止工作并導致井下采煤掘進巷道停風時，安全監控系統會瞬時切斷當前煤礦生產區域內的全部設備電源，同時進行電氣設備的安全閉鎖和瞬時進行監控平臺報警。從而降低甚至避免了因井下違章作業、設備失爆、電器設備故障以及電器設備高溫運行所導致的瓦斯爆炸［10-11］；有效地降低和減少了因采掘電器設備的運行所產生的異常火花而導致的事故；并且通過及時預警井下工作人員，迅速采取安全措施有效規避和預防事故的發生。例如，2019年4月24日14點16分，印臺區下轄的喬子梁煤礦5905工作面因出現瓦斯超限報警，安全監控系統立刻實現電氣設備閉鎖功能，自動切斷相關區域電源，有效地避免了事故風險。

2.3 監控傳感器數據的實時存儲

煤礦安全監控系統除了對煤礦井下安全數據進行實時精確的監控外，還對井下全部傳感器的歷史數據進行存儲備份并上傳至區、縣和市級監控中心服務器中。而且對各類型的煤礦安全數據保存時間至少為2年以上。安全監控系統不僅進行數據存儲和備份外，更主要的還是通過對井下各傳感器的數據進行量化分析和數據統計，從而得出井下各監測點位的實時動態數據及其變化規律。并且通過對安全監控系統中的模擬量、數字量、開關量的分析，掌握安全監控系統中各機電設備、電氣設備的開停和運行情況。尤其是可以隨時掌握井下風機和風門等類型的設備運行情況，這些數據都為煤礦企業各級安全管理人員和政府主管的業務部門提供了可靠有效地動態信息，同時也為保障煤礦企業的安全生產提供了及時精確的來自生產一線的數據資料和相關安全信息，有效提升安全關口前移，預先采取各類措施保障安全生產。例如，2019年1～6月，銅川市能源局監控中心共處理報警33次，瓦斯報警13次，一氧化碳報警20次。（其中存在誤報警7次，下達撤人指令11次。）通過定期對各煤礦企業有害氣體曲線分析，甄別報警真實性，掌握局部氣體變化規律，將異常情況及時與職能科室溝通，盡最大努力對生產安全事故預測預警。

2.4 多網、多系統融合

安全監控系統可實現井下有線和無線傳輸網絡有機融合、監測監控與GIS技術有機融合。在地面統一平臺上融合環境監測、人員定位、應急廣播等系統。實現信息共享和數據挖掘。一旦出現煤礦井下瓦斯濃度超限、生產設備斷電等必須立即撤出井下人員的緊急情況，井下人員定位、井下安全應急廣播、煤礦井下通信等安全系統立刻會進行應急聯動協同作業，有效地確保井下工作人員按預定的避災路線撤出井下。

3 存在的問題和建議

3.1 存在的問題

硬件設備老化嚴重：該監控系統于2013年升級完成后距今已有6年多，目前整體系統已經落后于省內其他地市。雖然設備軟件系統通過更新升級依舊可以流暢運行，但是硬件設備老化嚴重，故障率逐步上升。一旦出現軟硬件故障，就無法可靠有效地進行實時動態監測。

監控系統架構設計不足：隨著當前對煤礦安全生產的要求越來越高，之前的系統設計架構無法滿足后期新規程新要求的需要。功能性無法得到進一步拓展提升。且當前監控系統存在一定的技術局限性，例如：傳感器因操作不當引起的誤報警和數據傳輸的故障引發的系統故障時有發生。

系統功能性落后：通過進一步的升級改善，可以有效改善傳感器穩定性和精度，提升功能模塊作用，提高數據傳輸速度，更好發揮其千里眼的作用，切實為煤礦安全生產保駕護航。

3.2 改善措施與建議

重視安全監控系統：安全監控系統是確保煤礦安全生產的重要手段，作為煤礦安全第一責任人的煤礦管理人員，應提高思想認識，采取實際行動。抓安全生產的關鍵就是要落實和強化煤礦安全監控系統的軟硬件設備建設、日常系統的可靠運行以及相關監控系統設備校準、維護及備件備機的建設更新，確保系統運行正常、數據準確、連鎖可靠、上傳數據及時。

加大資金投入：完成煤礦現有安全監控系統的升級改造工作，同時對市局的安全監控聯網系統進行升級改造，減少斷網幾率，確保信息及時傳輸。同時對監控系統中的設備耗材及備件保障力度也需進一步強化落實。嚴格按照煤礦安全規程，對設備進行點檢和維護，有效保障系統正常運行及日常維護。

加強人員培訓：安全監控系統監控人員素質與技術水平，決定著系統健康運行的程度。只有高素質的人才隊伍，才是安全監控系統的可靠保證。這就要求加強人才培訓，不斷學習，提高安全監控系統維護能力與監控人員的自身技術水平、傳感器校準能力和按章工作能力。

4 結語

在煤礦的日常安全生產中，安全監控系統可在一定程度上預防煤礦事故的發生，并在煤礦安全事故發生后起到可靠的現場損害風險評估控制和保障減災救災的作用，有效提高煤礦安全生產效率。隨著相關領域內的科學技術的飛速發展和不斷進步，煤礦生產中的安全監控系統的應用性和功能性也在日漸提升，安全監控系統在煤礦生產中的應用范圍也必然得到進一步的推廣和擴大。