矿山斜井安全提运综合智能监防系统

1、矿山斜井安全提运综合智能监防系统一、 前言随着我国矿山煤炭开采能力的不断增强，矿井向深部和广部快速延伸，这导致矿山开采工作面不断扩展， 形成矿山井下存在 众多水平巷道的情况。矿山井下的水平巷道之间一般通过斜井相 互联络，因此，斜井成为水平巷道间运送物料、矸石和人员的重 要通道。但是，这又引起了斜井运输过程中的安全问题，跑车事 故频繁发生。尽管大部分的矿井在运输时都配备了斜井防跑车装 置，但是在矿山实际生产中却存在着很多的问题，例如，误动、 拒动、挡车器不灵敏和防护性能较差等。另外，由于斜井中不仅 有车辆同行，还有人员的往来，因此必须做到行车不行人，否则 将对行车的安全造成重大威胁。 以往都是在

2、交岔口安排人员进行 把守，但是随着斜井的加长和交岔口的增多，工作人员无法关注到所有的区域，这就对斜巷轨道的运输造成重大隐患。因此，为 了保证对突发情况能够及时的应对， 加强矿山斜井提运的安全监 控势在必行。本文通过对一套具有多种功能的采区斜井安全提运 综合智能监防系统进行介绍，该装置不仅能够进行故障自诊断、 故障后报警和联动控制，还能在挡车器不正常的情况下自动闭 锁，在实际应用中取得良好的效果。二、 矿山斜井安全装置事故的主要原因分析一般情况下，矿山斜井内发生跑车事故的主要原因包括如下几种情况:（一）连接装置脱落导致跑车事故的发生。施工人员在运行 之前没有对安全装置进行检查， 或者没有使用不能

3、自行脱落的自 动连接装置。同时，也有可能是轨道的铺设与相关质量标准不符 合造成的，使得在运行的过程中发生矿车的跳动导致矿车的掉道或者连接装置的磨损和变形， 进而造成插销的断裂或者脱落。 另 外，安全设施不到位也是造成上述事故的重要原因之一。斜井没有设置“一坡三挡”和常闭式的防跑车装置，安全管理比较混 乱，无法贯彻实施各种安全管理制度和责任制度，矿车载人和人货混载的情况更属于严重违规的内容。 在施工过程中，要严格执 行行车不行人、行人不行车的规章制度，保证员工乘坐专用人车， 并且人车要装有断绳保险器，这样在发生断绳或者联接器脱钩事 故的情况下能够保证人车自动平稳地停车。（二） 斜井施工过程中没有

4、进行及时的支护和砌筑挡墙操作，没有设置相应的遮挡，行人道没有设置隔墙；绞车工操作出现失 误，导致矿车发生掉道后牵引情况；没有设置防跑车、放过卷装 置和躲避洞；存在超挂和超载的现象； 没有建立钢丝绳定期检查 的实验的机制，钢丝绳的安全系数和使用规格都与相关安全规程 要求不符合；没有按照规程的规定进行上油防锈、试验和更换钢丝绳的操作；钢丝绳的托辊出现失灵状况或者安设的不齐全。（三）职工没有相应的特种作业操作资格证，摘挂钩人员没 有经过正规的培训就上岗操作， 不仅存在技术不熟练，刹车过猛和超速的情况，还存在不按照规程进行操作， 过早摘钩和未挂好 就下放的情况；相应的安全设施设计不合理； 提升绞车没有

5、相应 的深度指示装置，矿车在运行过程中没有响应的运行指示，上下也没有双回路信号；绞车在运行过程中，斜井内的人员没有及时 撤离到安全区域；安全管理混乱的情况时有发生。目前国内地矿系统中的斜井工程中， 为了防止斜井发生跑车 事故，主要采用在井口设置阻车器或者在井底设置挡车门的方 法，这些措施由于投资少，操作维护也比较简单，因此得到了广 泛的应用。但是，从实际情况观察，这种方式的其制动可靠性和 安全效果存在一定问题，并发生过恶性的跑车事故，对人员和设 备造成了严重的损坏，这就要求科研人员研发更为安全可靠的斜 井提运安全设备。三、监防系统功能介绍根据我国矿山斜井运输的安全管理要求，斜井安全提运综合智能

6、监防系统要具备以下基本功能：（一） 对矿山斜井的实时监测监防系统要能够对斜井内的全程矿工分布进行实时的监测， 这样才能为调度员及时提供最准确的信息。调度员然后才能根据系统提供的实时信息，对斜井运输过程中出现的安全隐患进行及 时有效的处理。（二） 信息记录功能监防系统要能够对绞车的启动、停车以及一些事故的相关处理信息进行记录，以便进行后续的处理。（三）语音提示报警功能 监防系统应该具有语音提示报警和安全预防的功能。例如， 在斜井提运过程中如果发生矿工进入斜巷的情况， 位于偏口处的 语音警示器就会及时提示告警， 对相关矿工进行提示。 如果矿工 忽略提示仍然坚持进行斜井， 斜井内的红外线监控系统就可

7、以迅 速获取该员工的详细位置信息，并将其传输到上层单元进行处 理。（四）实时显示监防系统要能够实时显示斜井内工作人员的分布情况， 从而 为调度员提供信息，保证工作人员的生产安全。本文中的矿山斜井安全提运综合智能监防系统实现了对斜 井内提运的常闭式挡车装置的管理和监控， 以及对钢丝绳的在线 检测和斜井运输的人车闭锁管理，并能够及时实现矿车掉道自 锁、钢丝脱钩和断绳自锁、矿车超速自锁等等，同时能够为各类 操作提供对应的显示、统计和报警功能。四、系统详细实施方案（一）监防系统的结构设计在安装监防系统之前， 要根据矿山斜井的现场实际要求， 通 过多个模块的搭建来组成一个完整的系统。红外线监控装置 PI

8、RPIR 探头可以根据矿山斜井的实际分布进行安装， 以保证监控系统能 够覆盖矿井的整个区域，从而实现斜井的实时扫描和安全监控， 并有效防止斜井提运过程中矿工出现违章出入的情况。 监防系统 的安装能够完全实现斜井提运的安全防护要求。 （二） 监防系统的硬件组成根据斜井安全提运综合智能系统的应用需求， 以及对系统开 放性、先进性、可扩展性和高可靠性的设计思路的考虑，系统的 硬件平台主要包括以下几个重要部分：（1 1）斜井ccUccU空制处理器斜井ccUccU空制处理器是整个监防系统的核心部件，是进行系 统空制处理的中心，设计要求能够支持不多于 5050 个的红外线监 控端的管理。CCUCCU空制处

9、理器主要由CPLDCPLD芯片EPM712EPM712啣单片 机AT89S52AT89S52的斜井多路信号监控合并转换器以及斜井人防系统 控制器组合而成。另外，在 CPLDCPLD中还完成了对多路信号合并时 间计数器电路与并行转串行信号移位逻辑电路的空制。 数据块则 根据需要由相应软件进行实现，并形成 CPMCPM流最后输出。（ 2 2）斜井扫描定位系统斜井扫描定位系统包括红外线热释电监空终端等相关模块， 不仅能够实现斜井内的实时扫描和矿工定位等操作， 还能够对离 开等情况进行告警。 其中，红外线传感器的探头一般使用本安型 的保护外壳，这样的话单个传感器的探测距离能够达到24m24m探测的角度

10、不低于 180180。（ 3 3）偏口电子门禁系统 偏口电子门禁系统主要包括幕帘式的红外线热释电监空终 端和语音报警两个模块，因此可实现对各个偏口的实时扫描监 控、矿工定位和告警离开等， 从而有效防止提运过程中矿工进入 斜井情况的发生。（4 4）绞车运行情况记录仪 绞车运行情况记录仪能够对绞车运行的详细操作情况进行 记录，这主要包括各种操作时间和操作步骤的相关信息。（5 5）绞车和系统之间的交互单元 绞车和系统之间的交互单元主要是用来作为斜井人防系统 和绞车相互连接的交互控制单元来使用的， 以便在斜井运输过程 中遇到突发紧急情况时能够保证绞车的自动化控制。（6 6）显示屏、声光报警器以及语音报警器等。显示屏能够实时显示各个红外监控终端和偏口的情况， 从而 提供重要的绞车和系统运行功能依据信息给操作人员， 而声光和 语音报警器则能够对矿工的违章进入和滞留行为进行相应的语 音和声光提示， 从而有效保证矿工能够及时进入躲避洞或者离开 斜井。（三）监防系统的工作原理五、结论矿山斜井提运安全问题是影响煤矿安全生产的重要因素之 一，给矿山员工和企业带来巨大的经济损失和安全隐患。 最近几 年来，随着煤炭企业高科