自动控制系统在煤矿安全生产中的应用.doc

自动控制系统在煤矿安全生产中的应用 【摘 要】现代全球经济的快速发展，有力的促进了我国煤炭工业的技术进步。我国煤矿生产的发展与煤矿安全技术的进步密不可分，煤矿安全技术的发展不断支持着煤矿生产技术的进步和生产水平的提高，对煤炭工业为国民经济发展提高可靠的能源保障起到了重要的作用。 【关键词】煤矿安全，能源，除尘，自动控制，水利水文。 【中图分类号】TV【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0122-01 一绪论 由于我国煤层赋存条件复杂，中小型矿井数量多，煤矿整体安全生产水平还相对落后，煤炭资源洁净开发利用研究起步晚，技术不够成熟，要解决煤炭工业健康发展的一系列重大问题，必须依靠技术进步与创新，全面提升煤炭工业的安全生产水平。其中，煤尘、煤矿水害作为煤矿井下的主要灾害，严重威胁着煤矿的安全生产，并且危害职工身体健康，使得长期从事采掘和处于粉尘作业环境的职工容易患尘肺病，水害引起的人身及财产损失更加不可估量。尤其，在高浓度粉尘作业场所能见度低，容易造成各种事故，若粉尘处在易爆炸的矿井中则危害更加严重。在煤矿的生产过程中，如钻眼、爆破、切割、装载及运输和提升等工序，均可产生大量的粉尘。为了有效地促进我国煤炭科学技术的不断发展，国务院关于促进煤炭工业健康发展的若干意见以及煤矿安全规程等文件都对煤炭工业的安全生产做出了明确要求。 煤矿水害是与瓦斯、煤尘等并列的矿井建设与生产过程中的主要安全灾害之一，长期以来，因为煤矿水害而给国家和人民带来的人身伤亡和经济损失极为惨重。据不完全统计，在过去的20多年里，有250多个矿井被水淹没，死亡1700多人，经济损失高达350多亿元人民币。 二国内外煤矿喷雾系统和工矿水文系统的发展与现状 ●我国煤矿防尘技术起步较晚而且控制技术相对落后，大都采用人工降尘的方法。目前国内外矿井主要采用以下除尘措施 1.国外煤尘控制技术介绍 在国外，煤矿生产作业时产生的煤尘，主要采取以下技术控制措施，降低煤尘污染的程度。 1）煤层注水 煤层注水是利用水的压力通过钻孔把水注入既将回采的煤层中，使煤体得到预先湿润，以便减少采煤时浮游煤尘的产生量。 2）喷雾降尘 喷雾降尘是向浮游于空气中的粉尘喷射水雾，通过增加尘粒的重量，达到降尘的目的。这一技术的关键是喷嘴要能形成具有良好降尘效果的雾流。 3）利用除尘器除尘 采用除尘器将空气中的粉尘分离出来，从而达到净化空气含量的目的。目前，国外一些主要产煤国家都在煤矿井下广泛用除尘器进行除尘。美国采用了除尘风机、湿式纤维除尘器、小旋风除尘器等设备。英国在掘进巷道及掘进机上采用了湿式洗涤除尘器和湿式过滤除尘器。 4）泡沫除尘 泡沫除尘的效果好，一般可达90以上，尤其对5mm以下的呼吸性粉尘，除尘率可达80以上。泡沫除尘同喷雾洒水除尘相比，其耗水量减少1/ 2以上。 2、不同作业岗位的防尘措施 1）掘进机作业时的防尘 悬臂式掘进机在巷道作业时，一般采用开式除尘系统，主要的防尘措施有喷雾洒水、水空气喷射器除尘。国外很多国家是将除尘器安装在掘进机上进行除尘，也有些国家如德国、奥地利是将除尘器安装在掘进机后面20～30m处，当掘进机前移时，除尘器定期向前移动。 2）打眼放炮作业的防尘 打眼放炮时能产生大量粉尘，粉尘浓度最高可达600mg/m3以上。国内外一般采用湿式打眼、放炮后喷雾洒水、水幕净化等措施。在国外，许多国家是采用湿式除尘器、水空气喷射器及环形洒水措施，来净化放炮时产生的炮烟和粉尘。 3）锚喷支护作业的防尘 在锚喷支护作业中，可产生大量粉尘，有的高达600mg/m3以上。目前，国外多数国家是通过改进锚喷工艺来消除粉尘的产生。德国主要采用气力自动输送、机械搅拌、湿喷机喷射等措施，来降低锚喷支护作业时的粉尘浓度，都收到较好的降尘效果。 4）回采工作面的防尘 为减少回采工作面产生的粉尘量，除必须采用预先湿润媒体的措施外，还应采取以下防尘措施 （1） 对采煤机的截割结构选择合理的结构参数及工作参数。德国、英国等对此进行了大量的研究，找出了各参数之间的相互关系，控制了煤尘的产尘量。 （2）在采煤机上设置合理的喷雾系统。滚筒采煤机一般均安置内、外喷雾，即从安装在滚筒上的喷嘴喷出水雾和从安装在截割部的固定箱、摇臂或挡板上的喷嘴喷出水雾进行降尘。 （3） 对自移式液压支架设置合理的喷雾系统。目前有些煤矿采用在控顶区内安设喷嘴的方法，降低移架时产生的高粉尘浓度。 ●随着对水文地质工作要求的不断提高，要求地下水位观测要实现自动化和可视化，在保证水位监测数据的科学性与准确性的同时，提高水位监测的效率，减轻水文地质工作者的工作强度；同时水位观测数据可以通过计算机进行处理分析，真正实现地下水水位监测的自动化、监测数据处理的自动化以及水位动态预测的自动化，为水文地质工作提提供有效的科学依据。因此，研制一种操作简单、观测方便直观、数据存储量大的水位智能显示监测系统已经势在必行 。 三各种自动控制系统在矿井的应用 1.防尘降尘方面的应用 目前，国内大部分煤矿已经实现了粉尘抑制的自动化。在容易产生大量粉尘的场所，如皮带转载点、采煤工作面、综采支架、打眼放炮工作面等都安装了各种不同的传感器。目前应用较多的是基于AVR单片机开发的自动控制系统。这种系统主要由传感器、控制主机、电动球阀等组成。其工作原理是传感器将采集到的信号传输至基于AVR单片机开发的控制主机，控制主机接收到信号后会给电动球阀相应的信号，从而控制电动球阀的开启或者关闭，这样就可以打开球阀所控制的水路洒水降尘。各个工作点的煤尘情况以及工作情况不同从而所用到的传感器也不相同。例如，在运煤皮带的转载点煤尘浓度较高，只要皮带运行就必须洒水降尘，所以一般在皮带转载点安装触控传感器，检测到皮带的运动就开始洒水降尘。在采煤大巷也需要随时洒水降尘，大巷中经常有工作人员通行，故通常安装热释光控传感器，当有人通过时停止洒水降尘以防止喷淋到工作人员，行人通过后再继续洒水降尘。放炮采煤工作点一般采用声控传感器，综采支架一般采用红外对射传感器，煤尘浓度很高的工作点采用粉尘浓度传感器，温度较高的地方采用温度传感器等等。 2.井下水文自动检测系统的应用 井下水文监测包括挡水墙压力监测、水文钻孔的水位水文监测、井下水仓水位监测、明渠流量监测、管道流量监测等。该系统主要包括传感器、监控分站、通讯网络、监控中心等。不同的数据监测需要不同的传感器。主要包括位移传感器、智能水位水温传感器、明渠流量传感器、管道流量传感器等。监控分站主要由数据转换模块（信号转换器、网络交换机等）组成，用来对传感器检测到的信号进行数据模式转换，将转换后的数据经过光纤或者RS485总线传输到监控中心。监控中心上位机软件通常使用组态王和WinCC，它们均具有网络发布的功能，只要局域网内具有固定的IP地址即可将监测到的数据发布到Internet。