神华集团乌海能源老石旦煤矿井下抽水无人值守的实现

王瑞林

【摘 要】 本文介绍了煤矿井下水仓自动抽水的一种实现方法。该系统由地面上位机及系统软件、井下监控分站、液位传感器、远程断电器、水泵开关等设备组成，实现了矿井抽水系统的自动化。不仅降低煤矿抽水的费用和电费，而且减小了矿工的劳动强度，实现了矿井抽水的无人值守和地面远程监控，提高了抽水的安全性和可靠性。

【关键词】 真空开关远程控制 安全监控系统 远程断电器

1 概述

1.1 改造前的情况

煤矿在开采过程中，必须对矿水（自然水中的水层水、断层水和老空水和开采工程涌水）进行及时进行治理。

我矿由于矿井下采掘区较多，积水点多，矿井低洼处的积水不能自动流入主排水井中，这些积水就算只有一小部分也应当及时排出。另外，井下巷道积水，还会影响电气设备的绝缘性能和使用寿命，极大影响煤矿的安全生产，甚至于酿成重大安全事故。

而对每一采区积水点都安排专职开泵人员值守，不仅会造成人力的浪费，还不利于排水的管理和经济效益的提高，根据我矿现有的技术和设备，对我矿井下水泵抽水方式进行了改造，实现了一种简单的自动化控制抽水的方法。

1.2 改造的设计

利用成熟的传感器技术、计算机监控技术，实现煤矿水仓抽水的自动化。当水仓水位达到设定的报警值时，地面监控值班员听到监控主机报警信息后，核实地面水位传感器的数值，然后用软件通过远程断电控制器发出启动命令，远程启动水泵进行抽水；当水位下降到报警下限以下时，用软件自动关闭水泵。

1.3 改造方案的比较

现今煤矿井下水仓抽水无人值守共有三种情况：

（1）用水泵开关加定时器实现。由于我矿现无防爆定时器，其次这种方案没有安设水位控制、容易产生无水干抽的现象以至于烧毁水泵。

（2）专用水泵开关加水位传感器。此种方式需要增设专用抽水开关控制器及开关量的水位位置传感器（开关量），不仅投入费用大而且此类方式下水泵动作与否完全取于不可靠的水位位置传感器，而且专用的抽水开关控制器其实就是在现在常用的80开关中增设了两组接点，利用现在的QBZ-80开关也可以实现它的功能。

（3）专用的水位传感器加PLC控制系统和地面上位系统软硬系统。上述第1、第2种方式均为自动抽水，第3种为远程控制抽水，相对第1和第2种可靠性强，但第3种需要投入设备费用较大。

根据我矿现水泵的控制开关的情况和上位系统的情况，使用原有的水泵专用开关和现用的监控系统组成可视化的地面控制抽水系统。

2 实现方案分析

2.1 硬件部分

第一步，在水仓安装投入式模拟量的液位传感器（我矿安全监测系统自带）。附原理框图，（如图1所示）。

第二步，在原抽水开关上1#、9#线分别接入远程断电控制器的常开点（我矿安全监测系统自带）。下附断电器KDG3K与安全监控分站接线图，（如图2所示）。

2.2 软件部分

借助我矿现用安全监控系统（KJ90N）的软件进行控制，原监控地面值班人员，通过液位传感器的数值的大小实时监控水仓内水位情况，通过控命令控制远程断电器，从而实现了井下水仓抽水的自动开、停且可视水位情况的地面远程抽水。

2.3 系统动作过程

地面监控值班员听到水位报警声音提示后，查看水位传感器的具体数值，根据情况发送控制命令，断远电电器常开点闭合，水泵开关的36V线圈电源4端得电，至ZJ线圈经本机停止按钮SB2，经SB1至1#线现至9#端子至电源另一端；线圈ZJ得电吸合。使中间继电器的触点闭合，从而使真空接触的的线圈的电。水泵开始运转。

同理，当抽水至水位传感器下限时，值班和员通过上位机软件控制复位远程断电器，断电器常开点断开从而断开了中间继电器吸合线圈ZJ的回路，ZJ释放，中间继电器触点ZJ1断开，切断了真空接触器线圈的回路。真空接触器释放。主回路中的KM断开。水泵停止运转。

3 具体操作

3.1 工作原理

根据每个水仓的具体情况，在安全监控系统中设置水仓水位抽水的水位最小值（下限）和最大值（上限），为上下限报警值，（下限为0.05m，上限为2.5m），通过声音报警声及时提醒监控值班进行远程抽水。

3.2 抽水动作

当水仓水位上升到上限报警值时，监控值班员通过监控系统中心站发送控制指令信号，启动水泵开关，开始抽水工作，并实时观察水仓水位传感器下降情况。

3.3 停抽动作

当水仓水位下降至下限时，监控值班员通过监控系统中心站发送控制指令信号，关闭水泵开关、停止抽水工作。

4 需要注意的问题

（1）实现自动抽水后，可有效防止了因司机抽水工作失误（无水位具体数值显示而干抽水，造成烧水泵等）而导致水泵发生运行事故，当发现远程启动水泵而水位传感器数值不下降时，必须立即停泵，通知巡检人员及时核实处理。

（2）远程抽水正常运行后，不仅减少了人力费用。按井下有三处水仓计算，每处每天需要2人抽水，共需6人/天，实现自动抽水后，每班每三处抽水点改成1名巡回检查维修工巡回检查，现需要2人/天，每三处抽水点能节省费用约24万元/年。（4人×5000元/月=2万元×12月=24万元 ）、降低抽水电费源的浪费，同时降低了抽水劳动强度。

（3）加强此系统的人工巡查。一方面要求巡回检查工每班巡查一次液位传感器和断电控制器，另一方面还要检查要求水水泵开关及水泵本身的完好情况及管路情况。 下附系统的接线图，（如图3所示）。

参考文献：

[1]孙继平.煤矿安全监控技术与系统.煤炭科学技术，2010，第10期.

[2]钱鸣.基于KJ90N安全监控系统的扩展应用.中国科技博览，2015第（32）期.