安全高效矿井监控关键技术研究.pdf

第 1 2期 2 0 1 2年 1 2月 工矿 自 动化 I n du s t r y a nd M i ne Au t o m a t i o n NO ． 1 2 De c ．2 O 1 2 ’ 科研成果 专 ． ． ⋯ ． ． ◆ 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 2 1 2 0 0 0 1 0 5 孙继平． 安全高效矿井监控关键技术研究_ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 2 1 2 1 - 5 ． 安全高效矿井监控关键技术研究 孙 继 平 中 国矿 业 大学 北京 ，北京 1 0 0 0 8 3 摘要 提 出安全高效矿 井应采用先进可靠的监控技术 ， 实现供 电、 排水、 通风、 压风、 运输、 提升、 瓦斯抽采 等 固定 岗位无人值守和地 面远程控制 ， 综采、 综放等采煤工作 面少人作业和地 面远程控制 ； 提 出供 电、 排水、 通风 、 压风、 运输 、 提升 、 瓦斯抽采等监控 系统应具有地 面远程控制功能 ； 提 出具有远程控制 、 报警联动 、 调度 指挥等功能的煤矿调度指挥控制中心； 提 出整合计算机 网络机房、 程控 交换机机房、 调度交换机机房 、 监控 系 统机 房 等的数 据 中心 ； 提 出基 于煤层 瓦斯 压 力和 瓦斯 含 量 、 综 合 指 标 、 钻屑 瓦斯 解 吸指 标 、 复合 指 标 、 R 值 指 标 、 瓦斯 涌 出量 根 据 瓦斯 体积 分数 和风 量计 算 、 巷 道 位 置 、 微 震 、 地 音 、 温度 等 及其 变化 的煤 与 瓦斯 突 出预 警方 法 ； 提 出基 于 Wi F i 的矿 用无 线传输 接 口 ， 以便 于 互通 互 联 ； 提 出通 过 分 布 式 光 纤测 温 预 警 煤炭 自然发 火 ， 较 通过 监 测 C O 等 煤炭 自然 发 火标 志 气体 更 直 接 、 更 及 时、 更 可 靠 ； 提 出根 据运 煤 量 实时调 整输 送 带速 度 当煤量较小时降低输送带运行速度， 当煤量较 大时提 高输送带运行速度 ， 以提 高运输效率 ， 减少设备磨 损 ； 提 出基 于光纤综合保护的供电监控 系统具有防越级跳 闸、 地面远程整定和地 面远程控制功能， 提 高了煤 矿供电的可靠性 ， 可实现煤矿井下机 电硐室无人值守； 提 出具有煤岩识别与滚筒 自动调 高， 采煤机 、 刮板机 、 液压 支 架 3机 联 动 ， 记 忆割 煤 ， 地 面远 程 、 顺槽 近程 、 手 动控 制和 紧急停 机 ， 放顶 煤量 和煤矸 控制 ， 采煤 机和刮 板机等大型机 电设备故障诊断等功能的采煤工作面监控 系统。 关键 词 安 全 高效矿 井 ； 煤 矿监 控 ； 调 度 控制 中心 ； 数据 中心 ； 工作 面监 控 ； 远 程控 制 ；无人值 守 ； 预 警 中 图分 类 号 TD 6 7 文 献标 志码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 2 一l l 一2 9 1 4 4 3 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 2 1 l 2 9 ． 1 4 4 3 ． O 0 1 ． h t ml Re s e a r c h o f Ke y Te c h no l o g i e s f o r M i n e S a f e t y a n d Ef f i c i e nc y M o n i t o r i n g S UN J i p i n g C h i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d Te c h n o l o g y B e i j i n g ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a Abs t r a c t The pa pe r pu t f or wa r d t h a t s a f e a nd e f f i c i e n t c o a l m i ne s s ho ul d a d o pt a dv a n c e d a nd r e l i a bl e moni t o r i n g t e c hn ol o gy t o be u nma nn e d i n f i xe d p os t s s u c h a s po we r s up pl y， dr a i na g e， v e n t i l a t i o n， a i r pr e s s u r e ，t r a n s p or t a t i o n，ho i s t ， g a s dr a i na g e a nd a c hi e ve r e m o t e c on t r o l o n t he gr o un d， a nd t o be l e s s pe r s o nne l wo r ki n g on me c ha ni z e d m i ni ng a n d me c ha n i z e d c a v i n g c o a l f a c e s a n d gr ou nd r e mo t e c o nt r o 1 ．I t 收稿 日期 2 0 1 g - 1 1 - 1 9 基金项 目 国家 自然科学基金重点项 目 5 1 1 3 4 0 2 4 ； 国家 自然科学基 金项 目 5 1 0 7 4 1 6 9 ； 国家“ 8 6 3 ” 计划项 目 2 0 1 2 AA0 6 2 2 0 3 ； 教育部博士点 基金项 目 2 0 0 9 0 0 2 3 1 1 0 0 0 8 作者简介 孙继平 1 9 5 8 一 ， 男 ， 山西翼城人， 教授 ， 博士 ， 博 士生导 师， 中 国矿业 大学 北京 副 校长 ； 作 为第一 完成人 获国家科 技进步 二等奖 2 项 、 省部级科 技进步一等奖 6 项 ； 作为第一完成人 主持制定 中华人 民共 和国煤炭行业 和安全生产行业标 准 2 6项 ； 主持 制定 煤矿安 全规程 第三章“ 通风安全 监控 ” ； 作 为第一作 者或 独立完 成著作 l 1部 ， 发表 论文 1 0 0余 篇 其 中被 S C I和 E I 检索 的第一作 者论 文 6 0余 篇 ； 作为 第一发明人获国家专利权和软 件著作权 2 5 项 ， 其中授权 发明专利 9项 ； 作为国务院煤矿 事故调查专家组 组长参加了 1 O起 煤矿 特别重大事故 调 查 工 作 。E ma il s j r c u mt b ． e d u ． c n 工矿 自动化 2 0 1 2年 1 2月 p r op o s e d mo ni t or i n g s y s t e m s o f p o we r s up pl y s y s t e m ， d r a i n a g e s y s t e m ，v e n t i l a t i on s y s t e m ，a i r pr e s s u r e s ys t e m ， t r a ns p or t a t i o n s y s t e m ， ho i s t s y s t e m a nd ga s dr a i na ge s ys t e m s ho ul d ha v e f u nc t i on of gr ou nd r e m o t e c o nt r o 1 ．I t pr o po s e d c o a l m i ne s c he d ul i n g c omma n d a n d c on t r o l l i ng c e n t e r wi t h f u nc t i o ns of r e mot e c on t r o l ，a l a r m l i nka g e a nd s c he d ul i ng c o mm a nd．I t pr o po s e d t o i n t e g r a t e d a t a c e nt e r s o f c o mput e r ne t wo r k r o o m ，S PC e x c ha ng e r o o m ，d i s p a t c hi ng s wi t c h r o o m a nd mon i t o r i ng s y s t e m r o om ．I t pu t f or wa r d wa r n i ng me t h od of c oa l a nd g a s o ut b ur s t ba s e d on c o a l s e a m S g a s pr e s s ur e，ga s c o nt e nt ，i nt e g r a t e d i nd i c a t o r s ， c u t t i ng ga s d e s or p t i o n i nd i c a t or s ， c o m p os i t e i nd i c a t o r s ， R v a l ue i n d i c a t or s ， g a s e mi s s i o n c a l c ul a t e d a c c or d i ng t o t h e a mou nt o f g a s c o nc e nt r a t i o n a n d a i r f l o w ， r oa d wa y l o c a t i o n， mi c r os e i s m ， t o n e， t e m p e r a t u r e a n d t he i r c ha n ge s． I t pu t f o r wa r d m i ne wi r e l e s s t r a ns m i s s i o n i n t e r f a c e b a s e d o n W i Fi t o f a c i l i t a t e i n t e r c on ne c t i o n．I t pu t f or wa r d t e m p e r a t ur e a l a r m me t ho d of c o a l s p on t a n e ou s c o mbu s t i o n wi t h di s t r i b ut e d o pt i c a l f i be r ， whi c h wa s mor e d i r e c t ，t i m e l y a n d r e l i a bl e t h a n t h a t us i n g s ymb ol i c g a s o f c o a l s p o n t a n e o u s c o mb u s t i o n l i k e C O． I t p r o p o s e d t o a d j u s t s p e e d o f c o n v e y o r b e l t i n r e a l t i me a c c o r d i n g t O c o a l q u a nt i t yt he s pe e d s h ou l d b e r e du c e d whe n t he qu a n t i t y i s s m a l l ，a n d e l s e t he s p e e d s ho ul d be i nc r e a s e d t o i m p r ov e t r a ns p or t e f f i c i e nc y a nd r e d uc e e q u i p m e n t we a r ． I t pr o p os e d po we r s up pl y mon i t o r i ng s y s t e m b a s e d on f i b e r a n d i n t e g r a t e d p r ot e c t i o n s h ou l d h a v e f u nc t i o ns o f a nt i g r a d e s ki p t r i p， g r o und r e mot e s e t t i n g a nd g r ou nd r e mot e c o nt r o l t o i mpr o v e r e l i a bi l i t y o f c o a l mi ne p o we r s up pl y a nd a c hi e v e u nma n ne d u nd e r g r o u nd e l e c t r o m e c h a ni c a l c ha mbe r ． I t pu t f o r wa r d c o a l f a c e mo ni t or i n g s ys t e m wi t h f o l l o wi ng f u nc t i on si de nt i f i c a t i on o f c o a l a n d r oc k；a u t o m a t i c dr u m i nc r e a s i ng；i nt e r a c t i o n o f s he a r e r ，s c r a pe r a nd hy d r a ul i c s u pp or t m a c hi ne； me mo r y b a s e d c o a l c u t t i n g；c o nt r o l o f gr o un d r e mo t e， c r o s s he a d i ng s h or t r a n ge ，ma nu a l c o nt r o l a nd e m e r ge nc y s t op；t op c a v i n g c o a l qu a nt i t y a n d g a n gue c o nt r o l ； f a u l t di a gn os i s of s he a r e r ，s c r a p e r a nd o t h e r l a r g e e l e c t r i c a l a nd m e c ha ni c a l e qu i p me nt s ． Ke y wo r d s s a f e a nd e f f i c i e nt c oa l mi ne ， c oa l mi ne mo ni t or i n g，c e nt e r o f d i s p a t c h a nd c o nt r o l ， d a t a c e nt e r ，c o a l f a c e mo ni t o r i ng，r e mo t e c o nt r ol ，u nma n ne d du t y，pr e wa r n i ng 0 引言 煤炭 是 我 国 的 主 要 能 源 ， 约 占 一 次 能 源 的 7 O 。中 国是 世界 第 一 产煤 大 国 ， 约 占世 界煤 炭 产 量的 5 0 。2 0 1 1 年全 国煤炭产量为 3 5 ． 2亿 t ， 占世 界 煤炭 总产 量 的 4 9 ． 5 。2 0 1 1年 全 国煤 矿 发 生 死 亡 事故 1 2 0 1起 ， 死 亡 1 9 7 3人 ， 百 万 吨 死 亡 率 为 0 ． 5 6 4 ， 事故 总量 、 较 大事 故 、 重特大 事故 和百万 吨死 亡 率均 大幅 下 降 ， 安 全 生 产形 势 明显 好转 。但煤 矿 安 全形 势依 然严 峻 ， 重 特大事 故时有 发 生 ， 百万 吨死 亡 率 远 高 于 美 国 、 南 非 、 俄 罗 斯 等 其 他 主 要 产 煤 国家 。 因此， 有必要研究安全高效煤矿监控关键技术 ， 实现供 电、 排水 、 通风 、 压风 、 运输 、 提升 、 瓦斯抽采等 固定 岗位无 人值 守 ， 地 面 远 程控 制 ； 综 采 、 综 放 等 采 煤工作面少人作业， 地面远程控制等 ； 减少煤矿井下 作业 人员 ， 实现 煤矿 安全 高效生 产I 2 ] 。 煤 矿监 控 系统 主要包 括 安全 监 控 系统 、 人 员 位 置 监测 系统 、 产量 监测 系统 、 供 电监 控 系统 、 带 式 输 送监 控 系统 、 排 水 监 控 系统 、 压 风 监 控 系统 、 胶 轮 车 运 输监 控系统 、 轨 道 运输 监 控 系 统 、 火 灾 监控 系 统 、 矿 压监测 系统 等 。煤 矿 监 控 系统 除 应 具 有模 拟 量 、 开关量 等监测 、 显 示 、 报 警 、 存 储 、 打 印等 功 能 外 2 j ， 还应根据煤矿安全高效生产的需要 ， 具有预警 、 地面 远 程控 制等 功能 。 1 调 度指挥 控 制 中心 目前 ， 煤 矿调 度 室 主要 用 于煤 矿 安 全 生产 信 息 显示 、 电话调度指挥等 ， 煤矿井下供 电、 排水、 通风 、 压风 、 运输 、 提升 、 采掘 、 瓦斯 抽采 等 主要 生产 环节 有 大量的作业人员 。一旦发生瓦斯爆炸 、 透水 、 火灾等 事故 ， 就会造成大量人员伤亡。因此 ， 有必要采用先 进可靠的监控技术 ， 实现供电、 排水 、 通风、 压风、 运 输、 提升等固定岗位无人值守， 地面远程控制 ； 综采、 综放等采煤工作面少人作业， 地面远程控制等 ] 。 因此 ， 需要建立煤矿调度指挥控制中心 ， 不但具 有煤矿安全生产信息显示 、 电话调度指挥等功能 ， 还 具有供 电 、 排 水 、 通 风 、 压 风 、 运 输 、 提 升 、 采 煤 等远程 2 0 1 2年 第 1 2 期 孙 继平 安 全 高效矿 井监控 关键技 术研 究 3 控制功能 ， 减少煤矿井下作业人员 ； 并具有联动报警 功能 ， 当监测到异常状况时 ， 具有声光报警 、 图像 抓 拍 与记 录 、 语 音广 播与 记 录 、 应 急预 案 响应等 功能 。 为便于管理 ， 降低维护成本 ， 煤矿应将计算机网 络机 房 、 程控 交换 机 机 房 、 调 度 交 换 机 机 房 、 监 控 系 统机房等统筹考虑， 建立统一的数据 中心 ， 且数据中 心应 临近 煤 矿调度 指挥 控制 中心 。 2煤 矿 安全 监控 系统 煤矿安全监控系统应具有甲烷体积分数 、 一氧 化 碳 体积 分数 、 二 氧 化 碳 体 积分 数 、 氧 气体 积 分 数 、 风速 、 风压 、 温度 、 烟雾 、 馈 电状 态 、 风 门状 态 、 风筒 状 态、 局部通风机开停 、 主通风机开停等监测 功能 ， 并 实现 甲烷超限声光报警 、 断电和甲烷风 电闭锁控制 等E 。 为满足煤矿安全高效生产的需求 ， 煤矿安全监 控系统除应具有上述功能外 ， 还应具有煤与瓦斯 突 出预警 、 瓦斯超 限 预控 等功 能 。 瓦斯超 限预控就是根据实时监测的瓦斯体积分 数 ， 调 节采 煤机 割 截 速 度 ， 控 制 瓦斯 超 限 ， 减少 瓦斯 断 电对煤炭生产的影响 1 当瓦斯体积分数接 近 断 电浓度 且 继续 上 升 时， 降低 采 煤 机割 截 速度 ； 2 当瓦斯体积分数较低且继续降低时， 在采煤机 最大允许割截速度下， 提高采煤机割截速度。 煤与瓦斯突出预警就是根据煤层瓦斯压力和瓦 斯含量、 综合指标 、 钻屑瓦斯解 吸指标 、 复合指标、 R 值指标 、 瓦斯 涌出量 根据瓦斯体积分 数和风量计 算 、 巷道位置 、 微震 、 地音、 温度等及其变化， 对煤与 瓦斯 突 出预警 。 为减少设备投入、 便于系统安装和维护 ， 煤矿井 下人员位置监测系统应与矿井移动通信系统、 胶轮 车 运输 监控 系统 、 轨道 运输 监控 系统 、 放 炮监 控 系统 等 采 用 Wi F i等技 术 ， 统 一 无 线 接 口、 统 一 传 输 平 台 。 4矿 井火灾 监控 系统 火灾 束 管监 测 系 统 通 过 监 测 C O、 O 、 C O 、 N 等煤炭 自然发火标 志气体 ， 进行采空区等煤炭 自燃 火灾监测预警， 在矿井内因火灾防治工作 中发挥着 重要 作用 。但 火 灾束 管 监 测 系 统存 在 着 束 管堵 塞 、 漏 气 、 实时性 差 、 不 便 于使用 与维 护等 问题_ 】 。 分布式光纤测温系统利用光纤拉曼散射效应和 光时域反射技术 ， 采用单根光纤实现温度监测和信 号传输 ， 具有分布式 、 连续 、 实时测温 ， 可靠性高， 便 于使用与维护等特点。 敷设 在 采空 区的感 温光 缆可 实时监 测采 空 区不 同位置的温度 ， 并根据温度及其变化实现煤炭 自燃 火 灾 的监 测 与预警 。通 过监 测温 度预警 煤炭 自然 发 火 ， 较通过监测 C O等煤炭 自然发火标志气体更直 接 、 更及 时 、 更 可靠 。 敷设在电缆 、 接线盒、 开关、 变压器等 电气设备 的分布 式光 纤 测 温 系 统 ， 可 实 时 监 测 电气 设 备 、 接 头 、 触点 温度 ， 当温度 异 常 时 及 时报 警 或 断 电 ， 避 免 或减少矿用电气设备火灾发生。 敷设在带式输送机沿线 的分布式光纤测 温系 统 ， 可 实 时监 测 机头 、 机 尾 、 托 辊 、 胶 带 等温 度 ， 当 温 度 异常 时及 时报警 或 断 电 ， 避 免 或 减少 胶 带 火 灾 的 发生 。 3 煤 矿 井下 人员位 置 监测 系统 5煤矿 带式 输送 监控 系统 煤矿 井 下 人 员位 置 监 测 系 统应 具 有 人 员位 置 、 携卡人员出入井时刻、 重点区域出入时刻 、 限制区域 出入时刻 、 工作时间、 井下和重点区域人员数量 、 井 下人员活动路线等监测 、 显示 、 打印、 存储 、 查询 、 异 常报警 、 路径跟踪、 管理等功能 ， 该系统在遏制超定 员生产 、 事故应急救援 、 领导下井带 班管理 、 特种作 业人员管理 、 井下作业人员考勤等方面发挥着重要 作 用E ] o 1 1 ] 。 为满足煤矿安全高效生产的需求 ， 煤矿井下人 员位置监测 系统除应具有 上述功能外 ， 还应具有精 确定 位 、 双 向紧急 呼 叫 、 唯 一性 检测 、 搜 寻等功 能 。 煤 矿带 式 输 送 监控 系 统 应具 有 输 送带 速度 、 温 度、 烟雾 、 跑偏 、 撕裂、 打滑 、 堆煤 、 运煤量 、 功率平衡 、 强力输送带钢丝断丝、 电机工作 电压 、 工作电流、 功 率 、 运行状态等监测、 显示、 报警功能； 具有逆煤流启 动 、 顺 煤 流停 止控 制功 能 ； 具 有 紧急停机 控制 和闭 锁 功能； 具有缩带、 收带、 伸带、 放带控制功能 ； 具有多 电机速度 同步控制 和功率 自动平衡功能 ； 具有超温 报警 、 洒水 控 制和 闭 锁 功 能 ； 具有 烟 雾 报 警 、 洒水 控 制 和闭锁 功 能 ； 具 有 堆 煤 报 警 、 停 机 控 制 和 闭 锁 功 能 ； 具有 跑偏 报警 、 停 机 控 制 和 闭锁 功 能 ； 具有 撕 裂 报 警 、 停 机控 制 和 闭锁 功 能 ； 具有 煤 仓 煤位 报 警 、 控 4 工矿 自动 化 2 0 1 2年 1 2月 制 和闭 锁功 能 ； 具有 自动 、 手 动 、 就 地 、 远程 、 多 机 联 锁 及单机控 制功 能口 。 为提高运输效率 ， 减少设备磨损 ， 系统应能根据 运煤量实时调整输送带速度 当煤量较小时， 降低输 送带运行速度 ； 当煤 量较大时 ， 提高输 送带运行速 度 ； 长时间无煤时 ， 自动停机 ； 有煤时， 自动开机 。 为 减少 煤 矿 井下 输 送 带运 输 工作 人 员 ， 系 统应 具 有地 面远 程控制 功 能 ， 并 配 以视 频 监 视 系统 和矿 井移动通信系统 ， 实现地 面调度指挥控制 中心远程 控 制 。 6 煤 矿供 电监控 系统 煤矿供 电监控 系统应具 有 电压、 电流、 有 功功 率、 无功功率、 功率因数、 频率 、 温度、 电网绝缘 、 电磁 启动器、 馈电开关分／ 合 、 有功 电量等采集、 显示 、 报 警功 能 ； 具 有过 流 短 路 、 过 负荷 等 、 过 压 、 欠压 、 断 相 、 接地 、 漏 电 、 误操作 保护 功能口 。 基于光纤综合保护的供 电监控系统具有防越级 跳闸、 地面远程整定和地面远程控制功能 ， 提高了煤 矿供 电的可靠性 ； 配 以视频监视系统和矿井移动通 信 系统 ， 可实现 地面调 度指 挥控 制 中心远程 控制 ， 煤 矿 井下机 电硐 室无 人值 守 。 7采煤 工作 面监控 系统 采煤工作面监控系统应具有模拟量和开关量采 集 、 显示 及报 警功 能 I 采 煤机 位 置 、 截 割 速度 、 采 高 、 牵 引速度 ， 采煤 机各 电机 电压 、 电流 、 功率 、 温度 ， 采 煤机 开停状 态 等 ； 2 刮板 机 各 电机 电压 、 电流 、 功率、 温度 ， 刮板机开停状态等 ； 3 转载机电机 电 压 、 电流、 功率 、 温度 ， 转载机开停状态等 ； 4 破碎 机 电机电压、 电流、 功率 、 温度 ， 破碎机开停状态等 ； 5 液压支架压力、 支撑高度、 位置、 累计推移行程 等 ； 6 内 、 外 喷雾压 力 ， 清水 泵 开停 状 态 ； 7 电液 系统 压力 ， 乳化 液泵开 停状 态等口 。 采煤工作 面监 控系统应具有 自动闭锁控制功 能 1 顺序启动， 延 时时间可调 顺槽带式输送机 一 破 碎机一 转 载机 一 刮 板 输送 机 一 采 煤 机 ； 2 顺 序停 机 ， 延 时时 间可调 采 煤机一 刮板 输送 机一转 载 机一 破碎 机一 顺 槽 带式 输 送 机 ； 3 乳 化 液 自动 配 比、 乳化液箱 自动补液 、 乳化液泵过压 自动卸载溢 流 、 清水泵箱 自动补液、 失压保护等； 4 液压支架 移架与支撑 ； 5 过负载保护等。 采煤 工作 面监控 系统 应具有 煤 岩识别 与滚筒 自 动调高， 采煤机 、 刮板机、 液压支架 3机联动， 记忆割 煤 ， 地 面远程 、 顺槽 近程 、 手动 控制 和 紧急停机 ， 放顶 煤 量和煤 矸控 制 ， 采煤 机 和 刮 板 机 等 大 型机 电设 备 故障诊断等功能。 8 矿 井轨 道运输 监控 系统 矿 井 轨道 运 输监 控 系 统应 具 有 列 车位 置 、 机 车 编号 、 运行 方 向、 运 行 速度 、 车 皮 数 、 信号 机 状 态 、 电 动转辙 机状 态 、 供 电 电压 、 架 空 线绝 缘 等 采 集 功 能 ； 具有人 员上 、 下 车时切 断上 、 下车地 点架 空线 电源 功 能㈣ 。 矿井轨道运输监控系统应具有信号机 、 电动转 辙机等闭锁控制功能， 且符合下列要求 I 列车应 按规 定进 路运行 ， 每 条进路 只允 许有 一组列 车 ， 进路 的最短距离应大于一列车长。 2 防护进路的信号 机开放前 ， 应先满足进路中所有 电动道岔位置正确、 区段空闲、 敌对进路未建立等条件。防护进路信号 机 开放 时 ， 应 先闭锁 敌 对 进 路及 进 路 内所有 电动 道 岔 ， 再开放信号机 。 3 进路区段解锁 可采用一次 解 锁或分 段解 锁 ； 进 路 应 具 有 系统 授 权 控 制 的人 工 解锁功能。 4 列车进入信号机 内方 ， 应及 时关 闭 信号机 ； 信号机关闭后 ， 不经办理 ， 不应再次开放 ； 区 间信号机可在整列列车进入信号机 内方后， 再关闭 信号 ， 但不应造成追尾事故； 信号机发生故障时， 应 自动转为关闭状态或故障指示状态 ； 具有信号机、 电 动转辙 机故 障 报 警 和 列 车 进 人 未 解 锁 区段 报 警 等 功能 。 9瓦斯抽 采监控 系统 瓦斯抽采监控系统应具有模拟量采集 、 显示及 报警 功 能 1 抽 采 放 管 路 中 甲烷 体 积 分 数 、 流 量 、 压力 、 温 度 、 C O 体 积 分 数 、 阀 门 开 度 等 管 道 参 数 ； 2 瓦斯抽 采 ／Sk 泵 站室 内甲烷 体积 分数 、 井 下 临时抽采 放 瓦斯泵站下风侧栅栏外 甲烷体积分数 等环境参数； 3 电机温度、 抽采 放 泵真空度 、 抽 采 放 泵轴温等设备参数 ； 4 水量、 水压 、 冷却水 池水温、 水位等供水参数 ； 5 电流、 电压 、 功率因数 等供电参数 ； 6 供气管道正压 、 温度 、 甲烷体积分 数 、 流量 、 供气 阀开度等供气参数 ； 7 罐高、 罐压 、 罐内甲烷体积分数 、 密封水位 、 密封 水温等储气罐 参 数 。 2 0 1 2年第 1 2期 孙继平 安全高效矿井监控关键技术研 究 5 瓦斯 抽采 监 控 系统 应 具 有 瓦斯 抽 采 放 泵 状 态、 阀门状态、 供水状态等开关量 采集 、 显示及报警 功能 ； 具有瓦斯抽采 放 混合量和纯瓦斯量等 累计 量 监测 、 显 示功 能 ； 具 有 瓦斯 抽 采 放 泵 、 阀 门 等控 制 功能 ； 具 有 阀 门开度 等 自动 、 手 动 、 就 地 、 远程 和异 地 调节 功 能 。 1 0矿 井排 水 监控 系统 矿井排水监控系统应具有水仓水位、 流量 、 压力 含管路压力 、 真空泵负压等 、 设备温度 水泵轴承 温度 、 电机绕组及轴 承温度等 、 电流 、 电压 、 功率等 模拟量采集 、 显示及报警功能 ； 具有水泵、 阀门、 真空 泵 、 防水 门状态等开关量采集 、 显示及报警功能 ； 具 有排 水量 、 有功 电量 、 水 泵 运 行 时 间等 累计 量 采 集 、 显示 及报 警 功能 ； 具 有 水 泵 、 电机 轴 承振 动 等 采 集 、 显示、 故障诊断及报警功能 ； 具有过流 短路 、 过负载 等 、 过 压、 欠压 、 断相、 接地 、 漏 电、 误操 作等 保护 功 能 。 矿 井 排 水监 控 系 统 应具 有 地 面 远 程控 制 功 能 ， 实现水泵等启／ 停 地面遥控 ； 具有 自动控制功能 ， 根 据水位 、 用电峰谷等 自动启／ 停水泵 ； 具有人工就地 控 制 功能 ， 实 现水 泵 等 启／ 停 就 地 人 工 控制 ； 具 有 按 设定 顺 序启 停多 台水 泵功 能 ； 具有 远程 控制 、 自动控 制 、 就地 控 制 、 检 修等 功能 设 置 ， 并 可设 定优 先级 ， 检 修 时 闭锁其 他控 制状 态 。 l l 煤炭 产 量远 程 监测 系统 煤 炭 产 量远 程 监 测 系 统应 具 有 煤 炭产 量 监 测 、 处理、 存储 、 查询、 显示 、 打印等功能 ； 具有严重超产 报警功能； 具有 系统工作状态监测 、 处理、 显 示、 打 印、 存储 、 查询、 报警等功能 1 计量仪器外壳开启 状 态 ； 2 计 量 仪器 调整 参 数 状 态 ； 3 计 量仪 器 供 电状态 ； 4 输 煤 异 常 状 态 ； 5 计 量 异 常 状 态 ； 6 通 信 异常状 态 等_ 1 。 1 2 矿 山压 力监 测 与预 报 系统 矿 山压 力监 测 与预报 系 统应具 有 液压 支架 和单 体液压支柱 工作 阻力及下 缩量、 锚 杆拉力 、 钻孔应 力 、 巷道顶底板位移 、 顶板离层位移 、 顶板下沉速度 、 声发射总事件、 大事件、 能率、 微震等监测报警 ， 顶板 大面积来压等预警功能 。 1 3 结语 煤炭行业是高危行业 ， 煤炭开采会发生瓦斯、 水 灾 、 火灾 、 顶板 、 煤尘 、 爆破、 机 电等事故。因此 ， 通过 机械化、 自动化 、 信息化 ， 减少煤矿井下作业人员 ， 是 煤炭 安全 高效 生产 的必 然选 择 。采 用先 进可靠 的监 控技术， 实现供 电、 排水 、 通风、 压风、 运输 、 提 升、 瓦 斯抽采等 固定 岗位无人值守和地面远程控制 ， 综采 、 综放等采煤工作面少人作业和地 面远程控制 ， 既是 煤炭安全高效生产 的需要 ， 也是煤矿监控系统的发 展方 向 。 参 考 文 献 [1 ] 孙继平． 煤矿物联 网特点 与关键 技术研究 [ J ] ． 煤 炭学 报 ， 2 0 1 1 ， 3 6 1 1 6 7 1 7 1 ． [ 2] 孙继 平． 煤 矿安 全生 产监 控与 通信 技术 [ J ] ． 煤炭 学 报 ， 2 O 1 O ， 3 5 1 1 1 9 2 5 - 1 9 2 9 ． [ 3] 孙 继 平． 煤 矿 安 全 生 产 理 念 研 究 [ J ] ． 煤 炭 学 报 ， 2 O1 1， 36 2 31 3 - 31 6． [ 4] 孙继 平． 煤 矿安 全监 控技 术 与系统 _ J ] ． 煤 炭 科学 技 术 ， 2 0 1 0， 3 8 1 0 1 - 4 ． [ 5] 孙继平． 煤矿安全监控 系统联 网技术研究 [ J ] ． 煤炭学 报 ， 2 0 0 9 ， 3 4 1 5 4 6 - 1 5 4 9 ． [ 6] 孙继平． 瓦 斯综 合 防治 方法 研 究． [ J ] ． 工矿 自动化． 2 O1 1， 37 2 卜5． [ 7] 孙继平． 屯兰矿“ 2 ． 2 2 ” 特别重大瓦斯爆炸事故 原因及 教训[ J 3 ． 煤炭学报 ， 2 0 1 0 ， 3 5 1 7 3 7 6 ． [ 8] 孙继平． 基于 物联 网的煤矿 瓦斯爆炸事故 防范措施 及 典 型 事 故 分 析 [ J ] ． 煤 炭 学 报 ， 2 O l l ， 3 6 7 1 1 7 2 1 17 6 ． [ 9] 孙继平．