学文网【摘 要】安全是煤炭生产的头等大事，而且安全保障对于煤炭的生产起着重要的支撑及推动作用，近年来，煤矿安全逐渐成为了国家及现代煤矿企业所关注的重点问题。为了有效预防各种煤矿井下作业安全事故的发生，煤矿企业纷纷实施了井下作业的安全监测监控系统，并将其作为有效预防井下作业安全生产事故的重要措施之一。本文分别对于煤矿安全监测监控系统的设计原则及依据、系统的分类及组成以及系统的选型及布置进行了详细的阐述。
【关键词】煤矿；安全；监测监控；系统；设计方案
0.引言
煤矿安全监测监控系统是以计算机网络及通信技术为基础，并与煤矿井下作业的实际情况有效结合而建立的一套集信息采集、传输、管理、控制等为一体的综合信息管理系统。随着计算机技术、电子技术、传感器技术以及信息传输技术的快速发展，煤矿的安全监测监控系统已逐渐由对单一参数的监测发展为多参数单方面的监控系统。
1.煤矿安全监测监控系统设计的原则及依据
1.1设计的原则
设计时需要根据煤矿井的实际情况，比如煤矿井的井田范围、井型、服务年限、煤层的厚度、倾角、顶板及底板情况、矿井通风方式及井田开拓方式、采煤区的布置及采煤方法、采煤及掘进工作面的布置及生产情况，以及矿井的瓦斯、粉尘、自然发火、地压、水等的情况，而选择不同的设计思路及设计方法。
1.2设计依据
煤矿安全监测监控系统的设计要严格依据国家的相关法规进行，比如《煤矿安全规程》及相关煤矿安全生产法规、《矿井通风安全装备标准》、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》以及有关煤矿的安全装备产品手册等。
2.煤矿安全监测监控系统的分类及组成
2.1系统的分类
由于煤矿安全监测监控系统可以根据监控目的、使用环境及网络结构等的不同而有不同的分类，比如按照监测监控的目的可以将其分为轨道运输监测监控系统、环境安全监测监控系统、提升运输监测监控系统、排水监测监控系统、人员位置监测监控系统、火灾监测监控系统、煤与瓦斯突出监测系统等。
2.2系统的组成
煤矿监测监控系统主要组成部分有：传感器、执行机构、电源控制箱、监控分站、主站、主机、打印机、多屏幕、模拟盘、LYS电源、网络接口电及接线盒等。
2.3系统的功能
概括地说，矿井的安全监测监控系统的功能主要有：监测矿井状态（包括整个矿井系统的各种状态参数）、矿井参数超限报警及自动控制、手动遥控断电及通电、自检、数据存储、列表显示、模拟量实时曲线及历史曲线显示、统计分析、短信报警及检测等。
3.监测监控系统的选型及布置
3.1系统选型的原则
一般煤矿安全监测监控系统由传感器、地面中心站、井下分站及通信电缆等组成，在对这几部分进行选择应遵循以下的原则：（1）瓦斯传感器的类型一般有传统的黑白元件与红外线两种，黑白元件的瓦斯传感器虽然价格便宜，但是寿命短而且量程有限；红外传感器使用寿命长、安全可靠、量程长、耐冲击，适宜在高瓦斯的矿井使用，且在使用过程中为避免灰尘影响应定期更换探头过滤器；（2）断电方式的选择：一般选用智能型传感器中心分站控制断电及就地断电双重方式，配置用于断电的控制单元来就地断电；（3）地面中心站应选用最新配置的工控机；（4）井下分站的选择：对于高瓦斯矿井，应选用本安型的井下分站；而对于低瓦斯矿井则可选用隔爆型分站；（5）通信选择：通信方式的选择可选用现场总线的方式，其采用了数字通信的方式，可根据使用地点的不同而选用多种拓补结构；通信协议可采用国际标准的护寻址，并与管理信息网进行无缝连接。
3.2系统设备的布置
3.2.1传感器的布置要点及工作面传感器的布置
传感器的布置要点：
在布置传感器时，应该严格按照使用说明书进行操作。比如，根据甲烷由于密度小而上方甲烷浓度较大的特点，将甲烷传感器安置在粉尘较小的环境，且距离煤壁、顶板及巷道侧壁的距离大于3米；温度传感器布置在巷道中随意的位置或煤壁温度偏高处；风速传感器布置在巷径、风速均匀且温度相对较低的环境，且进风口距离巷道顶部2米左右。
工作面传感器的布置：
采煤工作面甲烷传感器的布置：在进行布置采煤工作面甲烷传感器时，必须在低瓦斯、高瓦斯及煤与瓦斯突出的矿井的回风巷及工作面均设置甲烷传感器；当采煤工作面采用串联通风时，必须在被串联的工作面设置甲烷传感器；采煤机则需设置便携式的甲烷检测报警仪或者机载式的甲烷断电仪。
长壁采煤工作面甲烷传感器的布置：对于U型采煤工作面甲烷传感器的设置，在低瓦斯、高瓦斯及煤与瓦斯突出的矿井均需设置甲烷传感器，甲烷传感器的类型根据工作面的实际情况而定。
用两条巷道回风的采煤工作面甲烷传感器的布置：甲烷传感器的设置方式与U型采煤工作面的方式一致，在工作面混合回风流处及采用三条巷道回风的工作面，设置另一个甲烷传感器；而采用三条巷道回风的采煤工作面与采用第二条回风巷甲烷传感器的设置与第二条相同。
在专用排瓦斯巷的采煤工作面设置甲烷传感器，瓦斯与煤和瓦斯探井采煤的工作面回风巷的长度大于1000米，则在回风巷中不可增设甲烷传感器。
非长壁甲烷传感器的设置可按照相关规定执行，但是在低瓦斯矿井的采煤工作面至少设置一个传感器，高瓦斯采煤工作面至少设置2个甲烷传感器。
掘进工作面在进行地面甲烷传感器的设置时，应该在瓦斯矿井的煤巷、半煤岩巷及瓦斯涌出的岩巷进行甲烷传感器的设置；高瓦斯及煤与瓦斯突出的矿井设置甲烷传感器。
在进行掘进机的布置时，均要设置机载式的甲烷断电仪或者便携式的甲烷检测报警仪。
3.2.2电缆的选用及使用方法
一般根据井筒之间的距离选用电缆，距离较长的可选用MHY32主输电缆，距离较短者可选用MHYBV钢丝恺装井筒电缆，并将电缆延到较干燥通风的环境，且用绝缘胶布带封固线头；当井下的巷道呈现出斜坡或平巷时，选用MHY32主传输电缆；监控分站的出线部门则选用MHYVR的通信电缆。另外，电缆使用时注意提升井筒的电缆放到位之后将其固定到井壁，以免由于长时间垂挂而拉断电缆线。
3.2.3调度监控室的布置
地板铺设时应选用“抗静电材料”；各种电线电缆尤其是信号传输电缆严谨拧绞在一起；现场220伏的线路布线须先出草***；整个系统应单点接地，即地线从机房引出连接到室外地线坑，而不与其他设备共用地线。
3.2.4系统接地装置施工
于距离建筑物底部3米多的地方挖2米见方的土坑，底部均匀撒上6-8千克的工业用盐，并在其上铺设铜丝网，然后埋土30多厘米厚浇水，最上方则可保留60-80厘米的土，最后将系统的地线与地线坑引线相连接。
4.煤矿安全监测监控系统的应用
煤矿安全监测监控系统的选择设计需要根据煤矿井的实际情况选择合适的监控设备，比如某矿井根据自身条件选择了KJ95N型的煤矿安全监测监控系统。该系统采用了时分制分布式的结构，主要由地面中心站、网络终端、通信接口、***形工作站、系统监控分站以及各种传感器及控制执行器等组成，是一种集矿井的安全监控、生产工况监控、多种检测子系统以及网络信息管理为一体的综合性煤矿监测监控系统，具有较强的先进性、功能性及实用性，已经在煤炭行业进行了大量的推广及应用。 [科]
【参考文献】
[1]李小孩.煤矿安全生产监测监控系统设计[J].科技与企业，2012，23（15）：112-115.
[2]李波.煤矿安全监控系统分析与设计[D].北京邮电大学.硕士论文，2009.
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