有色矿山安全六大系统的探讨

摘 要： 建立坚强的技术保障体系，建立完善的矿井安全避险措施是当今矿山改造的当务之急。针对一金矿的电气六大系统改造做出详细的解决方案。

关键词： 人员定位；网络传输；风压检测；传感器

中图分类号：X328 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0610163－02

建设完善安全监控系统，实现对井下一氧化碳浓度、温度、风速等动态控制，为矿山安全管理提供依据。现结合实际对安全系统进行详细的阐述和设计。

1 监测监控系统

矿井下监测监控系统包含有监控和监测两个系统，根据建设性规范建议，此项目将人员定位、监控监测、通信联络“三网合一”。

在地表总调度室内设置监控主机、备用机、视频主机、服务器、UPS电源及输出设备，利用以太网，通过光纤与KJJ24型综合接入器连接，引入井下，下井光纤采用矿用光纤；在井下-50m中段和-170m中段各设置一台KJJ24型综合接入器， KJJ24型综合接入器内置光网综合交换机，能与视频、电话、监控分站等设备通过通信电缆或网线直接连接。

井下监控主要是对主井井口、竖井、马头门、各运输中段、主要采场、-170m中段水泵房及井下变电所等进行实时监控，利用远程视频监控系统，地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控。

本矿山监控系统采用全矩阵系统，所有摄像点可同时录像。采用硬盘录像机录像。安全防范监控室主机根据需要实现全屏、四画面、九画面（实现全屏或多画面，并能调动任意画面）提升机房内的显示画面通过光缆及视频光端机将视频信号送至监控终端。

在地面调度室内设置监控主机、备用机、打印机、传输接口、UPS电源、避雷器、计算机软件、本地终端及远程终端构成。

主要监控设施放置在调度室、总工室、矿长室。监控室与其他监测设备可以同时互不影响地看到实时数据，检索、打印历史数据和曲线，并对系统的参数、功能进行设置。

本系统井下部分主要为读卡分站、分站电源、一氧化碳传感器、矿山用风速传感器、温度传感器等组成。

2 井下监控系统

井下监控系统主要是对主井井口、竖井、马头门、各运输中段、主要采场、-170m中段水泵房、井下变电所等进行实时监控，利用远程视频监控系统，地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控.

3 井下监测系统

此次设计的矿山为金矿，根据地质资料情况，井下不含甲烷、硫化氢气体，根据矿山实际情况，主要安装有CO、风速、温度。

为保证井下作业人员安全，每个工作组再配2台（避免设备失灵）便携式气体检测报警仪，可以检测作业场所的空气，监测气体为氧气、一氧化碳和二氧化氮。人员进入采掘工作面时，携带便携式气体检测报警仪从进风侧进入，一旦报警应立即撤离。携式气体检测报警仪供配10台，型号为M4，供四个工作组使用，8用2备。

3.1 CO传感器

1）CO传感器的选择：选用GTH 500矿用一氧化碳传感器，该传感器是连续检测矿井下一氧化碳浓度的高精度仪表。传感器能在井下火灾、放炮以及通风不畅等多种因素可能引发后CO浓度过高进行早期的预测和预报。也可以独立使用于多种矿用火灾检测系统。

2）配置及安装要求：采用压入式通风的独头掘进巷道，在距离掘进工作面5～10m混合风流处和距离巷道出口10～15m回风流中各设置1个GTH 500型一氧化碳气体探测器；采用抽出式通风的独头掘进巷道，在风筒口与工作面的混合风流处设置1个GTH 500型一氧化碳气体探测器；一氧化碳传感器报警浓度设定为不高于0.0024%。通过控制电缆将监测信号输出到总调度室。

3.2 风速传感器

1）风速传感器的选择：选择KGF2矿山用风速传感器，采用超声波涡街原理的固定式矿用风速测量仪器，主要用于矿山井下各种坑道，风口，扇风机井口等处的风速的检测。

2）配置及安装要求：在矿井各中段采掘面设置风速传感器，当风速低于或超过《金属非金属矿山安全规程》的规定值时，发出报警信号。在矿井主通风机房设置风速和风压传感器，对全矿总风量实施动态监测。通过控制电缆将监测信号输出到中央调度室。

3.3 温度传感器

1）温度传感器的选择：选用KGW5矿山用温度传感器系采用PN结测量温度原理的固定式矿山用温度测量仪器。

2）配置及安装要求：传感器应安装在井下便于观察、无淋水的地点。

4 监控检测系统的使用和维护

井下各种传感器以标准RS485或CAN总线接入井下KJ83-F2矿用本安型分站，KJ83-F2矿用本安型分站具有数据采集、分析控制、遥控输入、液晶显示等功能，当监控系统发生故障或数据传输线路断线时，分站可以独立工作。分站通过矿用网线接入井下KJJ24型综合接入器，由矿用多通道综合接入系统将监测数据传送到地面监控室。

人员定位系统设计要求：

依据建设规范要求：“井下最多同时作业人数少于30人的金属非金属地下矿山应建立完善人员出入井信息管理制度，准确掌握井下各个区域作业人员数量”。金矿井下单班最大人数为28人，在各中段生产场所、及每中段入口及-170m中段水泵房及变电所处设置读卡器，明确各个重点区域的人数。

井下作业人员必须随身携带标识卡，标识卡对应人员的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片、有效期等基本信息；根据矿山坑口总人数119人，配备119张标识卡。

系统具有检测、传输距离远、识别无“盲区”、信号穿透力强、对人体无电磁污染、环境适应性强、可同时识别众多目标、便于网络连接等特点。完全可以满足矿井下人员自动化管理的要求，并且可以联网运行。

5 系统设备简述

1）系统设备构成。该产品由软件系统和硬件二大部分组成。

2）系统设备工作原理。系统主机通过通信电缆连接井下分站设备。当携带标识卡的井下工作人员进入分站的探测区域时，分站接收天线便可接收到标识卡发来的载波信号，将信号进行分析、处理，并通过通信网络将信号发送到地面监控室，系统软件将各分站提供的数据进行数据处理、分析判断并进行人员数量、位置、报警显示，数据显示。

6 系统设备主要技术指标

1）读卡器。读卡器用于统计巷道出入人数，安装在井下重点区域。读卡器接收来自识别卡的无线消息，传输给基站，也将基站消息转发给定位卡。① 与基站传输距离长，可达2km。② 当传输网络中断时，可存储定位卡信息，确保信息不丢失。

2）身份识别卡。定位卡相当于“井下身份证”，所有下井人员各携一张，该卡不断地自动向通信基站发送信号，报告其实时地理位置信息，使系统全程掌握人员的活动路线和时间。

7 通信联络系统的建设

金矿由于生产规模相对较小，开采深度不深，巷道布置简单，单班最大人数不足30人，因此项目不设井下避险硐室、人员定位系统。根据该矿实际情况，此次设计不设无线通讯联络系统，仅仅完善有线通讯联络系统。

在各中段马头门和主要生产场所、水泵房、井下变电所安装有线电话，电话通过ZXECS交换服务器进行工作，该服务器在满足基本功能后，还能提供语音邮箱、呼叫中心、话务台等更多服务。

8 通信光缆与电缆敷设要求避险系统的建设

传输光缆和信号电缆采用穿镀锌钢管敷设，钢管采用螺纹连接、卡箍固定。

敷设时须遵循以下原则：

光缆和信号电缆悬挂点的间距：在小于45°倾角的巷道为1.0～1.5m；大于45°倾角的巷道为1.5m；竖井间距为6m。

光缆和信号电缆与电力电缆的净间距不小于1.0m，与风、水管平行敷设时，必须安装在他们的上方，净间距大于0.3m。线缆互相连接采用本安接线盒。

系统在传输接口、入井口、电源等处有可靠的接地及防雷装置，电源避雷器安装在井上进电处，用于电源避雷；信号避雷器串联安装在通信线路中，用于信号避雷。

总之，根据矿山开拓系统，结合通讯联络系统建设规范要求，主干传输线路共设置2条光缆，1条光缆通过主竖井进入井下，另1条光缆通过回风井进入井下。2条光缆从各中段两端分别连接中段KJJ24接入器，1用1备，其中任何一条光缆发生故障时，另外一条光缆的容量能担负井下各通信终端的通信能力。

参考文献：

[1]王林祥，金属非金属矿山井下避险六大系统安装使用和监督检查必备手册，中国矿大学出版社.

[2]冶金工业部长沙有色冶金设计院编制，有色冶金企业电气设计手册.