智能化“一通三防”与安全监控系统的工程应用

谢慧聪董业广

单县丰源实业有限公司  山东省菏泽市  274330

摘要：随着煤炭开采量的增加，提升煤矿安全管理工作质量已经迫在眉睫。“一通三防”更是煤炭安全生产工作的重中之重。矿井通风应当满足人员氧气需求，创造出良好的井下气候条件和工作环境，是煤矿安全生产和灾害防治工作的基础。针对信湖煤矿通风系统监控不够高效问题，建立起一套实现对矿井通风、瓦斯、顶板、水文、火灾、粉尘等主要灾害进行全方位实时监测及预控的“一通三防”智能管控体系是关键。

关键词：智能化；一通三防；灾害管控；数据融合

中图分类号：TD76文献标识码：A

引言

我国国民经济快速发展，煤炭产量快速提高。目前，国内市场对煤炭的需求越来越高，而很多企业为了利益，进行超负荷生产，忽视了“一通三防”，引发了许多矿井事故。通过人工巡视检查排查矿井安全隐患的方式耗费人力、物力，工作效率不高，在井下工作中引进智能机器人能够有效地减人增产，提高工作效率，减少因人为主观意识而引起的安全隐患。智能机器人能客观准确地进行数据收集，工人无须下井就可以得到井下数据，一旦在工作过程中遇到险情会即刻报警，推进了矿井中回采工作面的少人甚至无人化管理。

1 “一通三防”概述

“一通三防”是煤矿开采中的安全管理制度，是煤矿安全生产的三项基本措施。它要求煤矿企业在开采过程中，实行“一通”的安全管理和“三防”的安全措施。具体来说，“一通”指的是煤矿安全通道，包括安全出口、安全通道、安全护栏、安全照明等；而“三防”指的便是防止火灾、瓦斯爆炸和顶板坍塌，包括煤矿安全防火措施、瓦斯抽放措施、顶板支护措施等。“一通三防”安全管理对煤矿开采具有重要意义，可以有效防止可能发生的安全事故，提高煤矿开采的安全系数。不仅可以确保煤矿开采的安全性，还可以有效提高生产效率，减少经济损失。

2 一通三防的总体目标

在建设和管理矿井通风系统时，我们必须将安全作为首要目标，并确保系统的稳定性和可靠性。为了保护环境，必须坚决消除瓦斯、煤尘和自然灾害。为了更好地控制和管理其他一通三防相关流程，我们需要建立完善的制度体系。通过有效控制可能出现的危险因素，确保矿井生产过程中的环境安全和稳定。为了提升矿井的一通三防管理水平，我们必须建立一个完善的体系，以制度和技术的改进为基础，推动矿井管理的发展，以达到更高的管理质量。只有这样，才能够有效地推动矿井的一通三防管理，实现更好的管理效果。

3 智能化“一通三防”与安全监控系统的工程应用

3.1 智能化通风系统

信湖煤矿智能通风系统建设，通过对 KJ90X 系统升级改造来完成。系统升级改造后增加矿井智能化通风管理辅助决策系统、矿井风网解算模块和通风参数监测装置，实现对风门、风窗的智能调控、远程控制，对风阻、风量、风压等参数进行实时监测、智能分析，实时监测与解算通风网络阻力。同时，建立灾害预警专家支持数据库，具有对矿井通风系统进行故障诊断与预警功能[2]。 通风系统由地面主通风机和井下局部通风机组成。系统采用西门子系列 PLC，实现风机房和调度室就地、集中远程控制方式。通过对二维通风系统网络节点监测数据自动转换为三维系统，实现二维系统监测数据解算和三维系统动态显示通风网络信息。随着井田开拓和巷道延伸，井下用风地点需风量增大时，可由智能综合管控平台依据数据模型和大数据分析，实现主扇变频、主扇风量调整指令的自动下发，井下自动风窗等通风设施的连锁控制，最终实现通风系统的自动化、智能化动态调节。模拟分析通风状态，从理论上得出主通风机转速降 10% 的时候，会带来 28% 的功率下降，转速降 50% 的时候，会带来 87% 的功率下降。由于功率的大幅度下降，可获得显著的节电效果。

3.2 瓦斯精细化治理技术流程

要想有效地控制瓦斯排放，我们需要对煤层瓦斯的分布情况、浓度水平等进行全面的调查，这样才能为抽采工程的安全性和合规性提供可靠的依据。经过全面的煤层瓦斯调查研究，我们可以制定出精确的抽采方案，并根据不同的抽采区域采取合适的布孔技术，以实现最佳的抽采效果。为了有效地开展煤层瓦斯抽采，我们必须对抽采半径、钻孔间距以及预抽时间等参数进行全面的分析，以便更好地实现抽采的最佳效果。在完成这些工作之后，我们还需要对抽采效果进行评估，以确保它们符合标准。只有这样，我们才能继续进行采掘作业。为了确保安全生产，我们必须按照开采设计的要求，对回采期间的瓦斯涌出量进行准确的预测，并制定相应的防护措施。此外，我们还应该不断地对参数进行检查，以便优化布孔参数，最终达到有效的防护目的。

3.3 安全监控系统

1）各类传感器和分站之间的数字信号传输。传感器到分站支持 RS-485、CAN 等总线方式与无线方式的数字化传输；分站到主干网络支持 RS-485、CAN、RJ45、光纤等数字化传输。采用 CAN 和RS-485 总线通信把传感器升级改造为数字化传导，将安全监控系统从传统的人工操作监控改造升级为数字化智能传输监测。2）系统自诊断和自评估。安全监控系统包含智能诊断、智能评估及故障保护功能，当系统出现故障时报警系统将及时发出声光报警信号。系统具备工作面类型关联和传感器类型关联功能和故障查询功能 , 当某一采掘工作面定义的传感器不符合规程要求时，能自动检验出该采掘工作面缺失的传感器个数及类型，同时能自动检验出设置的报警值、断电值、复电值是否符合规范要求，断电控制口及馈电传感器是否有效定义等。通过设置传感器调校间隔时间，实现维护与定期标校自动提示。可通过多个分组，每个分组不同的调校间隔时间来实现各种类型传感器调校周期不同。

3.4 做好防尘措施

在进行地下矿井开采的过程中，经常会有大量矿尘产生，对工作人员的视线会产生影响，增加了地下开采作业难度。 在煤矿开采期间，如果矿井内粉尘的含量过大，就会导致遇到明火发生爆炸，情况严重时还会引起火灾。 另外，如果矿井工作人员长时间处于粉尘环境中，会对身体造成严重危害，严重威胁生命安全。所以必须做好防尘措施，通过有效的除尘活动保证工作人员的安全，在地下矿井的开采过程中，安排人员检测粉尘参数，如果空气中粉尘含量超出安全值，要及时喷射水雾或者是其他液体，降低矿井内的粉尘含量，保证矿井内环境的湿润，可以有效预防爆炸和火灾。 对于矿井防尘措施大多数是使用湿水法，利用水雾或者是其他液体降低矿井内的粉尘密度，达到排除粉尘的目的，定期清扫、喷洒水雾。

结束语

综上所述，1）建设灾害智能分析管控系统，对矿井瓦斯、顶板、水文、火灾、粉尘等主要灾害进行全方位实时智能监测及预控。2）通过对矿井多种监测数据集中传输、采集和分类存储，实现灾害数据在控制平台中的高度融合、迅速联动。3）实现智能监测煤环境参数、实现智能评估及预警矿井井下重点区域安全状态，实现避灾路线自动规划及语音播报等功能。

参考文献

［1］李敏，赵硕嫱.基于实施监测数据的矿井通风仿真技术研究[J].煤炭技术，2021，40（05）：145-148.

［2］ 关联合，郭兵，魏孝平，等．煤矿“一通三防”技术概况及智能化应用［J］．内蒙古煤炭经济，2021(16):132－133．

［3］郭春雨．“一通三防”技术在煤矿安全生产中的应用［J］．内蒙古煤炭经济，2020( 15) : 128－129．

［4］王海波．煤矿一通三防技术的应用与发展分析［J］．当代化工研究，2020( 14) : 52－53．