矿井生产安全监控和计算机管理学术

摘要:介绍了煤矿安全生产监测监控及生产自动化管理的特点:应用计算机技术、通信技术、网络传输及工业控制技术,对矿井各类资源和信息系统进行集成、控制和管理,实现矿井内外资源、信息共享和有效利用。通过该网络系统,相关人员能及时了解安全及生产情况,提高运行管理、预警分析和设备维护水平,降低运行管理成本,减轻工作人员劳动强度,实现矿井安全生产、高产高效
关键词:安全生产自动化管理
开滦北阳庄矿井为设计能力1.80Mt/a的低瓦斯大型现代化矿井,煤层具有二类自燃发火倾向性。根据矿井设计能力、开采技术条件、机械化装备水平等因素和《煤矿安全规程》、《煤炭工业矿井设计规范》等的要求,为了实现整个矿井的现代化综合管理,本矿井设计配备全矿井综合自动化系统。该系统由生产管理及信息系统、安全生产监测监控系统、计算机网络系统、程控调度通信系统及经营管理系统五个单元组成。
设计

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选用本安型矿井综合监控系统,使矿井在采、掘、运、风、水、电、安全等环节全面实现信息化。该系统通过主备二条光纤环路,组成双纤自愈环,实现光纤链路或设备故障时的快速保护倒换,确保系统的可靠性。在井下发生灾变时也能及时将矿井的各种监测数据传回地面。矿井内部设置计算机局域网,在调度指挥中心设WEB怎么写作器和数据库怎么写作器及两台工控机,各职能部门设置终端工作站,进行经营管理、技术管理、能源管理、事务管理和企业信息管理,实现矿井办公自动化。矿井设置KJ32型光纤工业电视系统,调度指挥中心设置两台视频怎么写作器,及大屏幕显示系统。设计选用KJ95安全监控系统,实现矿井生产安全监控,该系统在矿井调度指挥中心设置两台监控主机。
作为全矿井综合自动化系统的一部分,矿井安全、生产监控系统通过防火墙与矿局域网连接,达到在地面调度室对全矿各生产环节的“三遥”,并通过矿局域网与各级管理系统进行信息交换,实现矿井管控的一体化。
矿井综合监控系统设置两回电源,并设置UPS不间断电源作为应急电源。

1、安全监控

KJ95型煤矿综合监测监控系统中心站设于矿调度指挥中心,设有两台监控主机,实现矿井安全监测。由于该矿井煤层具有二类自燃发火倾向性,设计另设一套SG－2003型火灾束管监测系统实现防灭火信息监测。

1.1 安全监测、监控

井下在变电所、采煤工作面、掘进工作面、各胶带机机头硐室、采区变电所、各测风站等处共设16台分站。依照矿井的灾害种类及灾害程度,本系统对瓦斯、一氧化碳、温度、风速、粉尘、烟雾、风门开关、水位、煤位、主要设备的开停等参数进行监测监控。回采工作面及其回风巷、掘进工作面、采区回风巷、南翼回风巷、总回风巷等处设置瓦斯传感器。在回采工作面、掘进工作面及煤流转载点等处设置粉尘传感器。井下回采工作面、带式输送机机头硐室、回采工作面、掘进工作面设置温度和烟雾传感器,防止发生火灾。矿井采区进回风巷总回风巷及主通风机风硐设置风速和负压传感器。局扇设置开停传感器。地面在扇风机房设一台分站,井下所有胶带输送机均设自动灭火洒水装置。
井下安全生产监控系统形成独立环网,通过地面交换机接入矿井综合监控系统双光纤环网。安全监测、监控系统主传输采用MGTJS－4B1型光缆,各分站通过光纤网络适配器连接。

1.2 火灾束管系统

北阳庄煤矿煤层具有二类自燃发火倾向性,设计选用SG-2003型火灾束管监测系统。SG－2003型火灾束管系统由抽气“束管”、抽气泵、采样柜、控制箱、地面工作站组成。“束管”敷设至工作面隅角、采空区、密闭等处,对井下气体成分含量连续循环监测,通过计算及时预测预报发火点的温度变化,预报煤层自然发火,一旦发现有关指标超过或达到临界值等异常变化时立即发出预报,为煤矿自燃火灾和矿井瓦斯事故的防治提供科学依据。地面工作站接入矿井安全、生产监控系统。

2、生产监控系统

生产监控系实现矿井井下工作面、井上下煤流、地面生产和辅助生产系统的实时在线监测,与矿井综合信息网络连接。为实现对矿井各主要生产环节的实时在线监测控制及变电所的综合自动化,设置矿井生产监测监控系统。矿井地面变电所、生产系统控制、锅炉房热控、主井提升机、副井提升机、矿井排水控制均采用综合自动化系统,各系统设置工控机作为监控主机,接入生产安全监测监控系统。

2.1 工业电视系统

设计选用KJ32型光纤工业电视监视系统。该系统主要由视频怎么写作器、大屏幕显示系统、主控计算机、视频矩阵切换器、视频中心光接收机、摄像仪等设备组成。
井下在井地车场主井装卸载点、主胶带机机头、综采工作面设置光纤隔爆摄像仪,地面在副井井口房、生产系统的主要环节、扇风机房等处设置摄像仪,矿调度指挥中心设置大屏幕,对主要设备的生产安全状态进行室时监测。在矿井主要生产环节如扇风机房、上下井口、综采工作面、生产系统内等设置摄像仪,系统采用光缆传输,不但具有可远距离监视的优点,还可提高系统防雷、抗干扰性能。矿井工业电视系统接入矿井综合监控系统双光纤环路,各摄像仪通过交换机接入环网。

2.2 井下生产监控

井下采用微机控制的生产环节可通过交换机接入环网系统,实现对生产环节的实时监控。井下部分生产监控与安全监控共用KJ95系统。通过设置设备开停传感器,监控采煤机和掘进机、局部扇风机、井下胶带机等设备的开停。设计分别在井下变电所、大巷皮带机机头变电所、采区变电所设置电力监控分站,通过交换机接入井下环网,监控变电所内配电设备的运行状态。主要风门设置风门开关传感器,监测风门开关状态,各煤仓设置煤位传感器。各传感器均就近接入相应的分站。通过井筒光缆接入地面监控主机,实现在地面调度中心对井下生产状态进行实时监控。

2.3 生产系统自动化

地面生产系统采用以plc可编程控制器为核心的控制系统。系统可实现集中控制和就地手动控制,就地手动控制方式用于调试与检修。集中控制又可实现集中自动控制与集中手动控制两种方式。集中自动控制沿所选流程逆煤流方向依次延时起车,顺煤流方向依次延时停车,各设备之间相互闭锁,具有就地禁起和起车预告功能,故障时自动发出声光报警。生产系统内配置2台工控机,作为生产系统自动控制监控主机,实时监控各设

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备工作状态及各煤仓煤位。监控主机通过环网交换机与与生产、安全监控系统联网,实现矿井综合自动化管理。

2.4 变电站综合自动化

地面35kV变电所选用微机综合保护装置,实现各种保护功能、测量功能、自诊断功能及网络通讯功能。能够实现保护、监控、通讯并行处理。变电所内设置两台工控机对整个系统进行集中监控管理,工控机通过交换机接入矿生产、安全监控系统,实现远程监控。

2.5 主、副井提升机监控

主、副井提升机电控及提升信号系统均采用微机控制系统,实现各种控制功能及各种保护功能,并完成设备工作状态监测。电控系统设置工控机作为控制主机并通过环网交换机接入矿生产、安全监控系统,实现远程监控。

2.6 工业场地锅炉热控

锅炉房配备水处理控制柜、上煤系统控制柜和每台锅炉的控制柜。分别实现上煤系统控制、锅炉热工检测及控制和水处理系统的热工检测及控制。根据矿井综合自动化管理的要求,锅炉房内设置集中监控管理,数据传输至调度中心站,实现实现远程监控。

2.7 其他环节生产监控

设计在主、副井井口房和扇风机房设置KJ95监控分站,对主扇风机开停状态和井筒温度进行实时监测。矿井污水处理系统、生活消防水泵房电控均采用plc控制系统,该系统可与矿井生产、安全监控系统联网,实现信息共享和远程监控。

3、计算机管理系统

为适应矿井现代化管理的需要,完成对生产、供应、销售、仓储人档等部门的科学管理与指挥,矿井设置计算机管理系统。
计算机管理系统将矿井环境监控子系统各生产环境自动控制系统通过高速环网和平台软件整合,将各子系统的主机作为网络的一个节点,各自动化系统的控制器通过环网交换机接入光纤环网,实现全矿管控一体化。设计在调度指挥中心设置两台数据库怎么写作器,一台WEB怎么写作器。网络安全专设一台防火墙。
整个系统分为信息层、控制层和设备层三层结构。信息层是以矿井调度指挥中心为核心的局域网。信息层通过环网交换机与控制层相连,通过路由器及防火墙与广域网互连。控制层建立一条贯穿于井上井下的高速冗余环网,将各子系统的主机作为网络的一个节点,使各子系统整合在工业以太光纤环网中。通过通信协议完成控制层与设备层的数据采集。达到在调度室对安全生产监测及各子系统的“三遥”,同时通过信息层与控制层网关设备与信息层进行信息交换。设备层用于连接现场设备,实现同设备层的信息化集成。
控制层包括了矿井主要生产环节及相关环节,主要有主运输控制系统、主副井绞车控制系统、安全生产监测监控系统、地面生产系统、地面变电所自动化系统等。
计算机管理系统对主要职能部门配备微机,并在矿井内部形成局域网。局域网可根据需要扩展,并可与外部网络联接。使资源共享,为矿领导提供综合信息,便于查询、预测和决策支持。根据生产管理需要在人事档案、业务处理、企业经营、经营管理、生产调度等部门设有计算机终端,联合建筑、煤样化验室、锅炉房、任务交待室、消防材料库、机修间、食堂、器材库等部门的计算机经网线连接到局域网,实现本矿资源共享和数据交换。该系统应用计算机技术、通信技术、网络传输及工业控制技术,对矿井各类资源和信息系统进行集成、控制和管理,实现矿井内外资源、信息共享和有效利用。实现了从生产第一线、调度、管理科室和领导办公室的层层联网及信息共享。通过该网络系统,相关人员能及时了解安全及生产情况,根据趋势图表,提高运行管理、预警分析和设备维护水平,降低运行管理成本,减轻工作人员劳动强度,实现矿井安全生产、高产高效。