井下排水自动化监控系统在柴胡栏子金矿中的应用

摘要：随着各类矿山的发展，地下矿山水灾已经成为制约高效采矿的重要因素。矿井涌水若不能及时排出，不但会影响正常生产，严重时还会发生透水事故，严重威胁工人生命。因此及时有效地排出矿井涌水是矿山安全生产中的一项重要内容之一。目前大多数地下矿山的排水方式是人工手动控制水泵进行排水或者是使用继电器进行控制，这种方式工人劳动强度大，操作复杂，很容易造成安全事故，故障率较高，极大的影响了矿山经济效益的提高。因此运用自动化技术实现高效、智能、低消耗完成矿井排水工作是当前矿山发展的趋势。

中图分类号：G2

0引言

通风和排水系统是维持矿山安全、正常运转的两大系统，同时也是矿山的能耗大户。以前赤峰柴胡栏子金矿的井下通风与排水系统一直采用人工值守、手动操作与管理的方式。经过多次扩产，公司的生产能力目前已达到年产黄金超过1.4吨，通风与排水系统相应经历多次改扩造工程，系统规模与初期设计方案相比急剧扩大。传统的操作和管理方式已不再适应目前系统的现状，公司打算在4#井18中新加一套排水自动化管理系统。

1.安装地点现状及要求

1.1  4#井十八中段水泵房现有两个水仓、三台水泵及水泵固态软启动柜、两条DN150排水管路、泵出水口电动闸板阀及阀门操作箱，其中水泵型号为D120-100*8（P），流量120m3/h，扬程788m，水泵起动方式为无底阀启动，正常时一台工作，一台备用，一台检修，最大涌水量时，两台同时工作。水泵设备选型按照井下正常涌水量1200 m3/d，最大涌水量1600 m3/d设计。

1.2  目前六中设有供生产用水水仓一个，要求在非谷段时，水仓低水位时立即自动补水，最高水位时自动停泵，在谷段时间排水时要求十八中水仓最低水位时，六中水仓最高水位。

1.3 水泵的启动均采用高压固态软启动柜，启动柜配置RS485Modbus通讯接口，并提供通讯协议。

2.设计原则

2.1主排水自动化系统电控设备主要由工业可编程控制PLC及仪表设备等组成，现场控制站和上位监控系统之间通过光缆联接，采用以太网通讯。系统充分考虑现场实际情况，确保系统稳定性和先进性。

2.2自动控制系统能自动控制排水泵、负压罐、电动阀门和管道电动阀等控制设备的合理运行和参数检测、采集，实时地反映系统工作状态以及水仓水位、负压罐水位、电动机和水泵轴承温度和振动、排水管流量等参数，并能将数据传送到地面生产调度中心，达到现场无人值守，远程自动控制运行，设备运行数据报表可查看追溯。系统具备远程诊断维护功能。

3.系统功能

系统要具有运行前状态检测功能、急停闭锁功能、应急开泵功能、远程操控及WEB發布功能、自诊断功能、实时报警/报警记录功能、图形曲线显示功能、统计功能及视频监控功能

4控制系统要求

现场控制站是系统的控制核心，主要承担对控制对象的工艺参数采集和处理，接收来自操作台或上位的控制指令，对控制对象实施控制。

核心控制设备采用一套SIEMENS S7-1200控制器作为控制核心，根据控制指令、规定的工艺要求、各种逻辑连锁关系、现场状态保护的要求，对现场设备实时控制。保证无人值守排水系统安全。PLC 的I/O接口应有不少于20%的备用量。

本控制系统要求在4#井十八中段的控制柜一台内置PLC一套， PLC带有以太网模块便于与地面调度中心通讯。采用魏德米勒或凤凰等品牌接线端子，施耐德等品牌接触器，部分关键仪表采用进口设备。5结语

矿井水泵房及变电所在安装部署井下泵房排水自动化系统后，可实现无人值守运行，减少人为失误，只需现场留设检查人员即可。由于该系统降低了人为操作事故隐患，提高了主排水系统的运行安全性，改善了工人的工作环境，在一定程度上降低了工人的劳动强度。

因此，为了实现本安矿井，必须逐步实现矿井排水自动化。井下泵房自动化系统是矿山自动化的重要组成部分。特别是对于严重受水害威胁的矿山，实现对泵房无人值守远程控制尤为重要。

赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司

作者简介：史纪松，1985年12月，男，籍贯：山东昌邑，学历：本科，研究方向：矿山信息化、矿山智能化、数字化矿山、智慧矿山。