一种煤矿井下采空区积水疏放监控系统--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

一种煤矿井下采空区积水疏放监控系统

发表时间：2020/11/10 来源：《基层建设》2020年第22期作者：马海林郝春阳

[导读] 摘要：煤矿的安全问题一直是煤矿业务开展的头等大事，“不安全不生产、生产必须安全”是煤矿企业必须遵守的原则。

        神木汇森凉水井矿业有限责任公司陕西榆林 719319
        摘要：煤矿的安全问题一直是煤矿业务开展的头等大事，“不安全不生产、生产必须安全”是煤矿企业必须遵守的原则。对于有上覆采空区积水的矿井，企业必须要在了解上覆采空区积水情况的同时进行积水的疏放，以确保矿井安全。本系统旨在用信息化手段对矿井上覆采空区积水在疏放的过程中进行准确监测计量，从而更加准确掌握矿井采空区积水数据，为矿井后续生产接续提供依据。
        关键词：安全；上覆采空区积水；信息化；生产接续
        一、系统组成
        疏放水监控系统主要有集水器总成、疏放水监控站、数据传输通道和后台监控计算机及供电系统5部分组成。
        1、集水器总成
        集水器总成的主体为管径为DN200的集水器，集水器的一端安装有DN200的手动阀及电磁流量计，与主排水管路连接后能够将水放至主排水管，并能够对本集水器放水流量进行瞬时计量和累加计量，另一端安装有DN100的出水口，并安装有手动球阀，用于在必要的时候排空集水器内的水。集水器主体上安装有3至5个DN100的进水口，并安装有电动阀、压力传感器和机械水表，通过与顶板钻孔放水口对接实现顶板水的收集，并能够实现每个钻孔是否放水的控制、每个钻孔水压的测量以及放水量的计量。在集水器本体上安装有压力传感器以及温度传感器，能够测量本钻场压力总和及上覆采空区积水的温度。考虑到放水管放出的水会有煤和矿石的固体颗粒，为了防止颗粒堵塞放水管路，在每个放水管进口水表前设置一个旁路并安装一个排污球阀，并且集水器的主体有3度倾斜，在低的一端也设置一个排污旁路，管路上安装一个球阀，可通过球阀定期将已沉淀的水中的固体颗粒排出放水管路。
        集水器总成的结构如图1所示。

        2、疏放水监测站
        疏放水监控站共分为两种，一种是分站，一种是主站。分站和主站均具备各类传感器数据接入及阀门控制的功能，但主站具备形成环网节点及数据上传的功能而分站不具备。监测站上安装的各类传感器能够对每个放水口的压力和流量、集水器的压力、集水器的水温以及排水量进行测量，并通过监控站和矿井环网将采集的数据发送给信息中心的计算机。
        3、网络通讯
        井下疏放水监控系统的主站与分站通过环网交换机组成环网，以避免因为某个分站穿线故障或断电的情况导致其他分站通讯中断的故障。主站通过分别安装在疏放水监控主站防爆箱和安装在井下环网交换机防爆箱内的一对光电转换器及对接光纤完成疏放水主站和分站与井下工业环网的网络连接和数据交换。
        系统网络通讯如下图所示：

        4、后台监控计算机
        后台监控计算机安装在地面信息中心，计算机采用研华工控机，系统软件采用WINCC组态软件。后台监控计算机能够通过矿井工业环网将收到井下疏放水监控系统的主站与分站所采集到的各类数据，完成万成各数据的显示、记录、报警和归档，并且可以将监测到的数据打包发送给矿上其他监控系统。
        5、监测站供电
        系统的供电为660V，通过在配电点装设馈电开关给全系统供电。从馈电开关处引出动力电缆到主站，从主站引出动力电缆到1号分站，从1号分站引出动力电缆到2号分站，依次类推，主站和分站之间的供电关系为并联关系。每一个站内均装设有隔离手把，用于断开本站电源，但不影响其他站供电，并且每个站内均装设有一个符合本站用电电压及保证本站用电容量的变压器用于给本站供电。
        二、系统功能
        1、灵活的自动控制功能
        系统可以根据几路排水管路的压力和排水量等信息，按排水需求的轻重缓急自动控制协调几路排水进口的电动蝶阀的开合，有序的分时、定时或定量的自动协调控制几路排水管路的排水顺序过程，以确保每个钻场的排水量不超过钻场的最大排水量。同时系统具备水量超限报警功能，当某些数据超过了设定的阈值，可进行报警甚至停放。
        2、数据分析功能
        ①实时动态模拟显示系统的整体运行状态，如水温、水压、瞬时流量和累计流量；
        ②实时报警：当水压、水温和累计放水量超过报警值设定值时可发出报警预警信号，并进行记录；
        ③曲线图形显示：具有放水量流量、水压、水温度模拟量的实时及历史曲线显示；具有个每个放水点的水压的棒形图，便于直观显示水位高低和比较。
        ④数据历史记录：放水量的流量、水压、温度等报警记录到历史数据库中。
        ⑤通过控制室的后台操作站手动控制每个排水点的排水进口的电动阀来选择每个钻场的每一个排水口是否进行
        ⑥可通过系统设定的每个钻场几路排水的控制策略，如分时、定量排放，按水压压力大的管路优先排放的策略，控制系统自动按策略自动调整排水口的电动阀的开和关，来保证排水的智能自动排放。
        3、指导矿井安全生产的功能
        系统配备的各类传感器能够对采空区的各类数据进行监，通过对放水管的水位高低和累计放水量的监测和记录，结合地质勘测的动静储量结合法及等高线法，就可以根据对应放水点采空区的结构和面积对工作面上部的积水量和地质状况进行预测，为安全生产提供更多的保证和指导。同时系统配备的温度传感器能够实时测量采空区水温，从而达到间接判断采空区是否有自燃的隐患的目标。
        参考文献：
        [1]杨长俊，李伟.红柳煤矿工作面自动化控制系统[J].科学技术创新，2018(29):135-137.
        [2]李剑峰，煤矿井下水泵智能化运行技术研究与实践[J].智能机器人,2017(02):68-74.
        [3]秦鹏.综合自动化在矿井供配电系统中的研究应用[J].科技创新导报,2018,15(27):20+22.
        [4]邓猛.试析煤矿矿井综合自动化系统的合理应用[J].中外企业家,2018(02):125-126.