現(xiàn)代化礦井信息化建設(shè)技術(shù)研究

我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量豐富，也是世界上最早開(kāi)發(fā)利用煤炭的國(guó)家之一，隨著近年科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤礦企業(yè)對(duì)企業(yè)自身信息化建設(shè)越來(lái)越重視，企業(yè)的自動(dòng)化控制水平和信息化程度也逐年提升，建設(shè)“數(shù)字礦山”、“智能礦山”的稱為一種趨勢(shì)[1-3]。

　　1 礦井基本情況

　　 東灘煤礦隸屬于山東兗州煤業(yè)股份有限公司，行政區(qū)劃屬于濟(jì)寧市。該礦始建于1979年12月1日，1989年12月23日建成投產(chǎn)。原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力400萬(wàn)t/a，服務(wù)年限81年，現(xiàn)核定生產(chǎn)能力750萬(wàn)t/a。井田面積59.9606平方公里，開(kāi)采深度+49.85～-1350m。礦井采用一對(duì)提升豎井，兩個(gè)水平（第一水平-660m，第二水平-745m），上下山開(kāi)拓方式（下組煤設(shè)計(jì)采用暗斜井延深開(kāi)拓方式）。礦井通風(fēng)為對(duì)角抽出式，主、副井進(jìn)風(fēng)，北風(fēng)井和西風(fēng)井回風(fēng)。井田煤層傾角小，寬緩褶皺發(fā)育，上組煤 （山西組2、3煤層和太原組6煤層）和下組煤（太原組15上、16上、17煤層和18上2煤層）間距較大，上下組主采3煤層和17煤層。分兩個(gè)水平上、下山開(kāi)采。第一水平-660m，開(kāi)采上組煤，主采3上、3、3下煤層;第二水平-745m，開(kāi)采下組煤。

　　2 礦井信息化建設(shè)方案

　　2.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)

　　 主要監(jiān)測(cè)煤礦井下各種有毒有害氣體及工作面的作業(yè)條件，如瓦斯、一氧化碳、氧氣濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、溫度、巖煤溫度、頂板壓力、煙霧等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)如遇到超標(biāo)、超限或故障數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)將立即把相關(guān)信息通過(guò)短信或彩信的形式群發(fā)給相關(guān)人員，為管理人員準(zhǔn)確、快速的制定安全防范措施，提供第一手信息。如在瓦斯監(jiān)控方面安裝一套KJ90N監(jiān)控系統(tǒng)，雙機(jī)熱備，備用主機(jī)能在5min內(nèi)正常啟動(dòng)。中心站設(shè)置在監(jiān)測(cè)監(jiān)控室，監(jiān)控中心配置主、輔監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)各一套，并配置監(jiān)控終端。同時(shí)根據(jù)需要接入計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳，便于上級(jí)行業(yè)主管部門(mén)及時(shí)掌握各生產(chǎn)礦井的生產(chǎn)情況，對(duì)各礦井安全生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)督、及時(shí)指導(dǎo)安全生產(chǎn)、消除安全隱患。

　　2.2 生產(chǎn)監(jiān)控

　　 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)井上、井下各主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各種生產(chǎn)參數(shù)和重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，如煤倉(cāng)煤位、水倉(cāng)水位、供電電壓、供電電流、功率等模擬量;水泵、提升機(jī)、局扇、主扇、膠帶機(jī)、采煤機(jī)、開(kāi)關(guān)、磁力起動(dòng)器運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)等。即使領(lǐng)導(dǎo)出差在外也可以隨時(shí)隨地通過(guò)手機(jī)終端對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控，方便對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和決策。

　　2.3 人員定位

　　 煤礦井下作業(yè)的特殊性，決定了掌握井下情況對(duì)于煤礦安全生產(chǎn)管理十分重要。根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實(shí)際需求和特點(diǎn)，礦井人員管理系統(tǒng)應(yīng)采用2.4G有源射頻識(shí)別、微波通信、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通訊等多項(xiàng)技術(shù)，通過(guò)對(duì)井下遠(yuǎn)距離靜態(tài)、動(dòng)態(tài)目標(biāo)進(jìn)行非接觸式信息采集處理，在數(shù)據(jù)庫(kù)及軟件的支持下，安裝一套KJ277型人員管理系統(tǒng)，雙機(jī)熱備，備用主機(jī)能在5min內(nèi)正常啟動(dòng)并使用，所有入井人員全部攜帶識(shí)別卡實(shí)現(xiàn)對(duì)井下人員的管理，從而完成日常考勤管理、井下人員跟蹤定位、災(zāi)后搜救等功能。

　　2.4 緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)

　　 在井底車(chē)場(chǎng)左側(cè)設(shè)置有永久避難硐室。避難硐室避險(xiǎn)人數(shù)均按礦井最大班下井人數(shù)設(shè)計(jì)，可服務(wù)兩采煤工作面及兩掘進(jìn)工作面。避難硐室按設(shè)計(jì)要求施工安裝，硐室全長(zhǎng)60m，其中室生存室長(zhǎng)40m（寬3.0m）、兩個(gè)過(guò)渡室均為長(zhǎng)3.0m（寬3.0m）。避難硐室備有相應(yīng)的食品、飲用水、自救器、設(shè)置人體排泄物收集處理裝置、監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)施以及急救箱、照明設(shè)施、工具箱、滅火器等輔助設(shè)施。系統(tǒng)有專人看管和維護(hù)，運(yùn)行正常。

　　2.5 壓風(fēng)自救系統(tǒng)

　　 按照《煤礦安全規(guī)程》要求在建立的壓風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在地面建造壓風(fēng)機(jī)房，選用1臺(tái)ERC-150SWL型螺桿式空氣壓縮機(jī)（Q=19.2m3/min，P= 0.85MPa，N=110kW，U=380V）、1臺(tái)JN110-8型螺桿式空氣壓縮機(jī)（Q=19.8m3/min，P= 0.85MPa，N=110kW，U=380V）。壓縮機(jī)均有智能控制系統(tǒng)，能夠滿足壓風(fēng)自救系統(tǒng)需求。供氣主管選用，支管選用。

　　2.6 供水施救系統(tǒng)

　　 按照供水施救系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，為了減少項(xiàng)目投資，供水施救管路采用與消防、防塵管路共用的建設(shè)方案，同時(shí)為保證水質(zhì)符合飲水標(biāo)準(zhǔn)，在地面主管上采用三通閘閥連接至生活飲水管網(wǎng)上，遇到緊急情況時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)生活用水與防塵用水的供水轉(zhuǎn)換，對(duì)井下被困人員提供生活飲用水，解決被困人員的飲水安全問(wèn)題。

　　2.7 通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)

　　 地面通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)使用程控交換機(jī)，容量為80門(mén)，在地面調(diào)度室、監(jiān)控室、主要通風(fēng)機(jī)房、絞車(chē)房、會(huì)議室等地點(diǎn)裝設(shè)HCD129P型電話機(jī)，實(shí)現(xiàn)礦內(nèi)互通，在井下配電硐室、絞車(chē)房、井底車(chē)場(chǎng)、膠帶運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)、井下采、掘工作面等重要場(chǎng)所裝設(shè)直拔地面調(diào)度室的KTH-33本質(zhì)安全型電話機(jī)。

　　2.8 語(yǔ)音廣播系統(tǒng)

　　 該系統(tǒng)的主要功能是建立語(yǔ)音中心，廣播用戶通過(guò)語(yǔ)音中心選擇在網(wǎng)絡(luò)中的收聽(tīng)用戶接受語(yǔ)音數(shù)據(jù)，收聽(tīng)用戶可以通過(guò)視頻服務(wù)器、數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)客戶端或者其他語(yǔ)音客戶端收聽(tīng)語(yǔ)音信息，通過(guò)語(yǔ)音中心可以有效地減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　 未來(lái)要加大專業(yè)人才培訓(xùn)，隨著信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，為了與國(guó)內(nèi)煤炭先進(jìn)行業(yè)學(xué)習(xí)、接軌，要派信息化施工負(fù)責(zé)人到先進(jìn)煤炭企業(yè)學(xué)習(xí)。另外，要建立健全信息化建設(shè)的保障機(jī)制，重點(diǎn)加強(qiáng)企業(yè)骨干力量信息化專業(yè)技術(shù)的培訓(xùn)，加強(qiáng)礦山輔助軟件礦山CAD、CASS、Autodesk 3DMax等技術(shù)的應(yīng)用。