矿井主排水远程监控系统研究.pdf

总 第1 7 2期 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 5 2 7 9 8 2 0 1 3 1 2 0 2 0 矿井主排水远程监控 系统研究 任俊伟 ( 潞安矿业集团公司 安监一局， 山西 长治0 4 6 2 0 4 ) 摘要： 矿井主排水系统是煤矿生产中的四大系统之一， 担负着井下积水排除的重要任务， 对整个矿井的 安全生产运行具有十分重要的意义。该系统是一个集监测、 控制 、 保护、 管理为一体的自动化排水系统， 为 生产管理人员提供实时的矿井排水信息。 关键词 ： 井下主排 水； 综合 自动化 ； 安全 生产 中图分类号 ： T D 7 4 4 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 5 2 7 9 8 ( 2 0 1 3 ) 1 2 0 0 5 4 - 0 2 在煤矿地下开采 的过程 中， 由于地层 中含水的 涌出， 雨水和江河水的渗透 ， 水砂充填和水力采煤矿 井 的井下供水 ， 将有大量的水昼夜不停地 汇集在井 下。尤其是煤炭开采过程 中， 由于地层结构被破坏 ， 岩层断裂 ， 使采区与储水层连通 ， 发生突水事故 ， 涌 水量会 突然增加 。如果不能及 时地将 这些积水排 出 ， 矿井安全生产就可能受到影响 ， 严重时会造成重 大的安全事故 。因此 ， 如何提高矿井主排水系统 的 自动化程度 ， 做到科学运行 、 管理 ， 且满足煤矿安全 生产的要求 ， 便成了急需解决的问题。 1 常村矿井综合 自动化系统平台介绍 常村矿井综合 自动化平台以矿井工业 以太环网 为主干传输网络 ， 可将矿井各安全 、 生产子系统监测 监控数据、 工业电视视频图像、 生产调度通信、 矿井主 排水 、 瓦斯抽采等系统信息上传至生产调度中心， 进 行实时综合监控 ， 为常村矿井安全生产、 有效预防和 及时处理各种突发事故与 自燃灾害提供有效监控手 段 。常村矿井综合 自动化系统网络结构如图 1所示。 WI F I N信 工业电视 安全监控 全矿并 人员定位 服务器 服 务器服务器 服务器服务器 图 I 常村矿井综合自动化系统网络结构 5 4 系统采用环网结构 ， 分别在地面和井下各构建 一 个环网， 并与地面环 网核心交换机连接。在井底 中央变电所、 N 采区变电所 、 S 。 变 电所 、 S ， 采区 2号 变电所 、 s 机头变 电所 、 S翼 4号机头变 电所、 N 采 区回采工作面 、 S 采区回采工作面布置 8台赫斯曼 千兆环网交换机构建矿井井下 以太环网， 为常村矿 井生产调度决策提供信息保障。 2 矿井主排水系统远程监控方案研究 常村煤矿针对本矿的实际情况 ， 开发了一套矿 井主排水 自动控制系统 ， 利用现有 的工业 以太网环 网， 将主排水系统信息接人到全矿矿井综合 自动化 信息平台， 可以在生产调度指挥 中心对水泵的运行 工况进行远程集 中监测、 监控， 为地 面生产 、 管理人 员提供实时的主排水系统信息。 2 1 矿井主排水系统远程实时监测方案 常村矿井井下 中央水泵房共有 5台主排水泵 ， 为了提高主排水的可靠性 ， 实现排水的 自动化 ， 要求 在地面生产调度中心能对 5台主排水泵及出水 口的 电动闸阀工作状态 、 故障状态及维护状态 ， 进行实时 监测。监测方案主要功能如下。 1 ) 主排水 系统设备 参数 、 状态 远程 实时监 测。在生产调度 中心可监测系统电压 、 电机电流 、 电 机温度 、 水仓水位、 水泵进水管真空度 、 水泵 出水 口 正压 、 水泵轴温、 流量、 扬程、 功率、 效率等参数， 同时 可监测电动闸阀开关状态 、 水位高低变化 、 截止阀的 开关动作等状态参数 。 2 ) 系统运行参数可记录、 查询。对当天开启 的水泵电机的电流 、 电机绕组温度、 电机轴温进行记 录， 对每一时刻的液位情况、 涌水量 、 排水量、 管路使 用时间， 做出 日报 、 周报 、 月报表。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 1 0 -2 2 作者简介： 任俊伟( 1 9 7 9一) ， 男 ， 山西屯留人， 硕士， 工程师， 从事矿井自动化和安全工程的技术及管理工作。 任俊伟： 矿井主排水远程监控系统研究 第2 2卷第1 2期 3 ) 系统设备参数对 应实时 曲线查 询。对正 常运行的水泵 电机电流、 水位 变化 、 排水情况 、 涌水 量做出相对应的变化曲线 ， 并保持记录。 4 ) 设备实时报警管理。在系统发生报警时， 记录该时刻发生故障的机组， 并按报警的时间顺序 从最新发生的报警开始排起 ， 报警优先级别和状态 用不 同的颜色来 区别。当报警信息发生时， 无论 系 统工作在任何状态， 监测屏幕上都会出现醒 目的报 警信息， 并驱动现场操作单元进入安全运行状态。 同时可以在报警记录中查询详细的报警信息。 2 2矿井主排水系统集中远程控制方案 主排水系统远程控制方式可分为远程手动控制 和远程 自动控制。系统通过多种人机交互界面 ， 远 程 就地 、 手动自动控制不处于“ 检修状态” 和不处 于“ 故 障状态 ” 的水 泵机组 。如 电磁 阀的开启 、 关 闭 ， 水泵的启 动、 停止 ， 电动 闸阀的开启 、 关闭等状 态。 1 ) 远程 自动运行 。远程 自动运行 的模式是 指不用人工操作 ， 而使就地控制系统 自动监测水位 并 自动决定水泵的启动停止 。根据水泵的启动流程 设计与之相对应的控制流程 ， 如图 2所示。 水位和时 真空度 压力值 I 图 2 水泵远程 自动开启排水流程 2 ) 远程手动运行。远程 手动运行 的操作 方 法是 ， 先将开关按钮转换到“ 手动” 位置。手动运行 模式是遵照人工意愿开启某台水泵机组 的设备 ， 如 开启射流阀、 真空阀、 离心泵闸阀等一切可以操作的 设备 。在操作这些设备 的过程中， 自动监测系统仅 仅检测水位 ， 而水位信息并不参与水泵 的启动和停 止决策。 3 ) 远程半 自动运行。远程半 自动运行 的操 作方法是 ， 先将开关按钮转换到“ 半 自动 ” 位置。然 后 ， 启动水泵机组中的射流阀， 该套机组的其他设备 如真空阀、 离心泵 电机 、 出口电动闸阀会随之 自动运 行。通过按下水泵 机组 中的“ 电动闸 阀” 停 止按钮 来停止整个机组 ， 或者当水位下降到水位下 限时也 会 自动根据停泵工作流程停止运行水泵。 3 结语 该系统实现了在矿生产调度中心对矿井水泵实 行远程实时监测 ， 并具备 自诊断功能 ， 可实现水泵房 的无人值守。并通过矿井环 网与矿井综合 自动化平 台实现数据交换 ， 地面生产调度管理人员 ， 可根据不 同的工作环境 ， 切换不同的控制方式。一般情况 ， 根 据水仓水位情况 自动运行 ； 故障检修或系统维修时， 可使用半 自动或手动方式运行。最终实现井下主排 水系统的遥测 、 遥控 ， 为生产调度决策提供实时信息 保障。 参考文献 ： 1 李泽松 井下水泵房 自动排水系统研究 D 太原 ： 太 原理工大学 ， 2 0 0 5 责任编辑 ： 李月成 ( 上接 第4 8页) 2为锚杆数量 ； 3 0 4 k N为直径 2 2 1 T i m的锚 杆的 破断载荷； 1 0为锚索( 4根 7 3 m， 6根 3 6 5 m) 数 量 ； 6 0 7 k N为直径 2 2 m m的锚索 的破断载荷。 通 过 以 上 能 量 校 核 计 算 ， 现 支 护 动 载 荷 6 6 7 8 k N大 于 每 排 巷 顶 承 受 的 冲 击 动 载 荷 的 6 0 0 0 k N， 说 明现有支护完全满足矿压显 现能量释 放所需要的动载荷 ， 支护设计是合理的、 科学 的。 5 结语 1 ) 长短锚索相结合 的支护方式 ， 采用性 能优 越 的高强度锚索支护材料。短锚索对 围岩松动区实 施有效支护， 恢复和提高破裂围岩的强度； 长锚索深 入煤层 内部 ， 可以传递较大 的拉应力 。长短锚 索可 以有效互补 ， 联合支护 ， 形成具有较高承载能力和可 塑性的锚 固层 ， 加强 了强冲击巷道支护 的安全可靠 性 。 2 ) 煤巷支护方式改进后 ， 显著改善 了巷道 围 岩受力状况 ， 有效控制 了强矿压显现情况下 围岩离 层和结构变形 ， 提高了支护效果 ， 保持 了围岩 的完整 性与稳定性 。在 2 5 0 2 0 3运输巷剩余巷道掘进过程 中， 特别是在 向斜轴部强矿压显现频繁区域 ， 巷道顶 部没有出现煤层离层掉包等情况 ， 发生强 矿压后巷 道顶部及两帮变形量很小 ， 极大地减少了维修量， 降 低了巷道维护费用 ， 确保了掘进期间安全生产 ， 保障 了职工 的人身安全。 责任编辑： 李月成 5 5