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安全監測監控系統在礦山的應用研究
發表時間:2019-03-13 來源:中國礦業114網

安全監測監控系統選型

地下金屬礦山開采過程中存在各種危險因素.如高空墜落、機械車輛傷害、中毒爆炸傷害、礦井的水災,塌方等,嚴重影響了井下作業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、安全可靠的安全監測監控系統,同時具備開放性、可擴展性的基本條件.并且滿足金屬礦山近期和遠期的產品發展技術升級需求。在生產規模擴大的同時。預留一定的擴展空間。金屬礦山的危險性因素,要求安全監測監控系統在選型時.需要無死角進行全方位監控,認為可采用視頻監控、環境參數監控、關鍵設備監控、地壓監控等方式,全盤掌控與礦山生產相關的炸藥室、提升運輸系統、有毒有害氣體、井下地況復雜地帶的巖石應力、地表沉降、風速、風壓、溫度、風機等。以此為依據.系統的監測監控要求具備綜合性能力.譬如將井下各種傳感器檢測的數據.分別傳送到地面監控分站和井下監控分站,經綜合整理后.實時傳輸到地表監控中心.監控中心將信息經過整理后,以監控大屏幕、打印機、互聯網遠程監控的方式,實時展示出來。這種監控方式的即時性特征非常明顯.而且信息的處理速度快.在目前國內外很多金屬礦山開采中被廣泛應用


 

安全監測監控系統應用方法

為了提高安全監測監控系統在金屬礦山開發中的應用水平,認為有必要對相關應用方法進行捋順.在設計好系統監測監控點之后,布置好監測監控基站。以及做好監測監控系統的安裝維護工作。

 

監測監控點設計

結合安監總局對金屬礦山監測監控系統的布置要求.以及綜合考慮金屬礦山在開發過程中存在的各種主客觀危害因素.需要設計好系統的監測監控點:

(1)視頻監測監控系統。視頻監控采用網絡型前端攝像機,信號傳輸均采用TCP/IP協議.通過千兆以太網傳輸至監控中心該監控系統監控對象是提升系統、關鍵地點、有害系統.通常安裝在井口調度室、提升絞車房、井口、井底、調車場、炸藥室、采場入口等,這些地點的事故發生率高.傷害程度高.其中提升系統和關鍵地點視頻監控點設計的要求是能夠確保系統性能穩定.而且不影響監控清晰度.在光線不足的情況下.能夠自動啟動夜視功能

(2)環境監測系統。固定式有毒有害氣體的監測監控點布設要求是能夠24小時不間斷監測有毒有害氣體的濃度.并且在達到安全濃度之前。自動發出聲光報警信號.在每個生產中段和分段的進、回風巷靠近采場位置處以及在獨頭掘進巷道.距離回風出口5-10m回風流處設置有毒有害氣體傳感器:通風系統監測內容包括風速、風壓及風機開停監測.在井下各開采水平的通風巷道、風機機站處設置風速傳感器、風壓傳感器及風機開停傳感器。風速傳感器(最高風速為15m/s)設置在井下總回風巷、各個生產中段和分段的回風巷處,風壓傳感器設置在主要通風機處.風機開停傳感器設置在每臺風機的電機靠近風機的主回路上。


 

監測監控點設計

(3)關鍵設備監測監控,包括開關量和水位,前者主要監控風機、水泵、提升系統等設備的開關.其布設的基本原則是能夠實時監控設備運行狀況.并且能夠在發生緊急情況之后.自動發出聲光報警信號,緊急處理危險隋況,而后者主要監控對象是井下水倉的水位.通過控制水泵開關.旨在掌握水倉水位的情況.其基本參數不能夠超過警戒水位。

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


 

監測監控點設計 

(5)地表沉降監測。采用高精度全站儀和棱鏡相結合的方法對采礦巖石移動界限內相關監測點的沉降進行觀測.根據觀測精度要求,在采空區中心按200mx200m的網格進行布設安全觀測點.在重點地表構筑物附近多設置觀測點。另外,在巖石移動界限范圍外的安全區域設置2~3處基準觀測點(其中1個用來定向),利用高精度全站儀來觀測數據并記錄.再輸入至監控主機進行處理分析,并對沉降趨勢做預測和報警


 

監測監控基站的布置

結合金屬礦山礦井巷道布置.以及各種需要監測監控的系統參數.采用統一調度的方式.布置好監測監控的基站,包括以下三個方面:

(1)安全監控中心基站.一般與井口綜合樓采礦地表監控中心合并,需要具有高性能、高穩定性的工控機1O臺,視頻監控,井下有毒有害氣體監測系統及通風監控、井下巖移和應力監測系統、地表沉降監測系統、關鍵設備監控系統主機各2臺(冗余),設不間斷電源,能在停電的情況下。仍可工作2小時以上。

(2)地面分站,即在地面通風機房監控室、地面生產系統控制室等.設置地面分站.通過單元傳輸的接口。形成覆蓋面廣的礦井安全監控系統網.是金屬礦井作業規模擴大之后必須設立的分站。

(3)井下分站.設置于井下各水平分段巷道內及通風機站旁,與傳感器的距離保持在300m以內.而且要方便調試、檢驗和觀察,自帶備用電池,保證正常電源中斷后,能連續工作2小時。分站在采集傳感器數據的同時也為傳感器提供電源.并將檢測信號轉換成TCPdP協議信號后采用光纖以太網的模式由鎧裝光纖送至地表監控中心。


 

總線通信介質 

為了保證安全監控系統的可靠性和布線的簡單統一.采用多芯光纖環網結構,將通信總線光纖,從兩個不同路徑(如回風井和副井)分別送人各個監控分站.將各個系統參數實時傳送至監控中心。


 

監測監控系統的安裝維護

監測監控系統的應用.離不開科學的安裝維護,需要安排專業的檢查維修人員進行定期維護.包括井下各個傳感器、聲光報警器、系統傳輸信號電纜、地面通訊線路等.而且金屬礦井內要安排24小時的值班人員.負責每天對框架生產安全監測監控系統運行情況的檢查,控制系統存在的誤差.以及協助安全監控部門進行故障排除。


 

結束語 

綜上所述.認為安全監測監控系統在設計的時候.需要無死角進行全方位監控.設冗余監控上位機,光纖環網,不間斷電源,將環境監測上位機與風機監控上位機、井下排水監控上位機同時設置在地表監控中心.保證了監測監控系統的可靠性和可操作性.再做好監測監控系統的安裝維護工作,一定會大大提高礦山開采作業的安全性。


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