立井施工安全与监测监控技术

牟小东

摘要：安全是确保煤矿生产作业稳定进行的重要前提，是确保立井施工作业水平的关键条件，由此可见，安全对于煤矿生产立井施工过程具有重要作用。但就现代煤矿生产过程来说，不仅需要提升立井施工作业效率，同时也必须加大对井下作业等各个环境的保护与监控，因此则需要借助现代化手段，使用具有智能化的監测监控技术系统对立井施工加以辅助。基于此，本文结合立井施工时安全作业的重要性对现有监测监控技术系统展开了思考与探讨。

关键词：立井施工；安全；监测监控技术

一、开展立井施工时安全作业的重要性

首先，煤矿是我国重要的不可再生资源之一，但由于在我国工业等行业在发展过程中需要借助煤矿提升其生产效益与经济效益，因此我国必须进行煤矿生产，通过合理控制生产量、提升生产效率等方式以煤矿为其他行业提供更多经济与能源，是我国重要的矿产资源。在实际生产过程中需要通过进行立井施工，确保人员能够在井下完成开采作业，但由于煤矿本身稳定性较差，且在开采立井施工过程中极易出现坍塌、瓦斯突出、粉尘大等状况，不仅极易对生产作业区域造成破坏，甚至对施工人员的生命安全产生极大威胁。为此，在进行立井施工过程中必须将安全放在其首要位置。由此可见，安全作业对于煤矿立井施工来说具有重要意义。

二、针对立井施工安全使用的监测监控技术系统

1.人员和设备管理系统

煤矿入井人员管理系统。布置进出井筒安检闸机通道，在通道入口处设置人脸识别装置，可实现入井人员身份识别，防止无关人员入井，同时能够统计作业人员井下工作时间、入井人员数量等信息。

2.井筒环境气体监测系统

在工作盘上布置甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气、温度、风速等传感器，监测工作面有毒有害气体浓度；在入井口处布置甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气、风速、井盖门开闭、设备开停传感器，监测立井顶部有毒有害气体浓度以及主要作业设备工作状态，以保证施工环境安全。监测分站的总切开关应布置在地面，距井口20m以外；监测分站采集传感器数据，可就地显示及发出断电控制信号；也可通过信号电缆或无线网络，将数据传输到地面监控主机。对于高瓦斯矿井工作面，必须安装2台甲烷传感器，1台应布置在距离工作面5m以内，另1台布置于距井口10-15m的回风流中。甲烷传感器必须垂直悬挂，并按规定，每7d必须用标准气样和空气样至少对甲烷传感器标校1次。

3.针对粉尘的检测与控制系统

立井过程中由于地下煤炭结构、地质结构等自身特点，且在立井过程中使用的机械设备在作业过程中对周边结构产生的破坏较强，加上在爆破过程中极易产生较多灰尘，导致整个井下粉灰程度较大，不仅对井内环境产生严重影响，同时也极易对入井工作人员的身体健康造成严重损害，因此在进行立井施工时除了对周边施工时确保施工作业安全以外，还必须及时对粉尘加以控制，保证人员健康安全。我国煤炭科研总院研制出的煤矿专用洒水降尘系统是专门针对煤矿生产作业产生的粉尘的控制系统，通过结合煤矿井下作业实际要求以及立井施工要点，可在立井施工作业外区建立粉尘监测站，该系统本身具有较强防爆安全性，且满足于矿井井下环境的作业需求，通过利用该监测站对立井作业区域的粉尘进行及时监测和分析，如发现粉尘程度超过施工合理范围，则会立即触发警报装置，同时利用控制系统对工作面洒水装置传达指令，立即开展洒水工作，将粉尘与水混合从空气中剥离，同时警报信号会直接传输到接收终端，由相应人员发出指令指挥现场人员采取一定措施对粉尘进行防范，提升现场作业的安全水平。

4.现场监控及智能识别系统

井下作业存在危险因素较多，且由于场下作业空间有限，因此无法动用过多人员对井下作业情况和立井施工状况进行大范围施工监控，为此则需要结合立井施工具体情况和特点选择具有智能化的视频监控系统。首先可在对现场立井施工状况和井下作业基本要求等进行充分了解和分析后，在井口闸机、井口盖板下方以及吊盘等重要位置分别设置一台以红外线为主要监控原理的监控摄像装置，对各个区域进行全面、实施监控，其中井口闸机部位的摄像装置必须加入人脸识别功能，进入井下工作的人员必须通过人脸识别才能进入，以免有其他无关人员混入井下，避免对井下作业和无关人员的生命安全造成损坏；井口设置的摄像装置主要对井上部位的吊桶、井盖门的状态以及工作人员的作业状况进行监控，对井下环境进行全面保护，以免出现安全事故；井口盖板下方的摄像装置主要对盖板下方的吊桶设备等的运行状况是否正常进行监控，如发现问题则立即发出警报由专业人员进行调整，保证井下作业的顺畅程度；吊盘部位安装的摄像装置主要对井下作业区域和人员等进行监控，并由智能识别系统对设备的整体运行状况进行检测，通过所有部位的监控设备对井下进行智能监控，杜绝危险的同时提升施工水平。

5.通讯平台系统

立井作业空间小、设备种类多、接口复杂、电磁干扰大，需要选择可靠的通讯手段，将井上下全部信息传输到地面调度中心。电缆方式不能满足建井时期海量数据传输要求。光纤具有抗干扰能力强、高传输带宽、高传输速率和适合远距离传输等优点。但井筒施工时期，上下移动设备频繁，极易损伤光缆；加之光缆也要随着井筒推进，不断延伸。这就需要频繁熔接光缆，影响井筒施工作业。随着无线通讯技术的发展，带宽高、抗干扰能力强的无线网络覆盖技术已经出现，为立井作业无线通讯平台的构建提供了技术保障。所有设备均可与无线网络通讯平台实现无缝对接，从而可避免复杂的布线和极易发生的线路故障。

6.智能化监控平台总系统

虽然立井施工过程中所需要进行监控的区域、类型等均有不同，但在实际安全监控系统中必须建立相应智能监测控制总平台系统，由粉尘监控系统、气体检测系统、现场监控系统以及通讯平台系统等各自完成各自检测控制区域工作，例如粉尘参数、气体密度、作业现场运行状况、警报系统以及人员进出状况和作业分布情况等，再有各个分系统将所有信息传输到总平台系统，有系统智能化技术对传输回来的信息、视频等进行智能化分析，并做到对所有监测系统的控制与指挥，确保井下施工整体运行过程保持稳定、顺畅的同时提升施工质量，进一步达到提升井下施工安全的目的。

三、结语

科学技术是第一生产力。利用先进的监测监控技术，是保障建井安全生产的有效途径。随着立井井筒深度的不断加大，施工设备已经趋向于大型化、现代化；研发新的安全监测监控技术装备，是实现安全高效建井的有力保障。

参考文献：

[1]吴龙山.立井施工安全监测监控系统传感器的应用[J].山东煤炭科技，2013（3）.

[2]荣相.立井施工提升装置安全监控系统研究[J].工矿自动化，2015，41（7）.

（作者单位：河北中煤四处矿山工程有限公司）