Онлайн Электрик > Электронная конференция «Электроэнергетика. Новые технологии»

Дата приоритета: 22.05.2012
Код ГРНТИ: 44.01.86
Сертификат участника: Скачать
Прислать статью

Организация современной подземной связи на шахтах и рудниках

М.А. Семенов, доцент кафедры электротехники, электроэнергетики и электромеханики
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

     Безопасность труда на горнодобы-вающих предприятиях и их эффективное функционирование зависят от со-стояния и возможностей используемых систем подземной связи. Не секрет, что на многих российских шахтах до недавнего времени единственным сред-ством связи шахтеров с диспетчерами служил обычный телефон. Такая связь создавала трудности для организации и оперативного управления технологи-ческими процессами, особенно в подземных условиях. Ведь шахтеры рас-средоточены в горных выработках на значительных расстояниях, а телефон-ные аппараты установлены в местах погрузки-разгрузки, распределительных камерах, у стволов и местах, предусмотренных планом ликвидации аварий, т.е. далеко от забоев. Вызов горных мастеров к аппаратам для разговора о координации их действий в этих условиях требует больших временных за-трат. Слабым местом телефонной связи является также оповещение рабо-тающих о возникновении аварийных ситуаций, подтверждение тому аварии последних лет на шахтах и рудниках с человеческими жертвами.
     Сложившаяся ситуация заставляет горные предприятия делать инвестиции в модернизацию морально и физиче-ски устаревшего оборудования подземной связи, причем во главу угла ста-вится задача обеспечения безопасности труда горняков. Ибо высокий уро-вень аварийности и травматизма привел к тому, что профессия шахтера ста-ла одной из самых рискованных, а, следовательно, и не престижной.
     На сегодняшний день сформулиро-ваны основные требования, которым должны соответствовать системы под-земной связи для горных предприятий [1], [2]. Они таковы:
     - соответствие требованиям Госгор-технадзора Росси к применению на рудниках и шахтах, в том числе опасных по газу и пыли;
     - обеспечение персонала горных предприятий надежной и качественной оперативной связью на всем протя-жении выработок в подземных условиях;
     - обеспечение работы систем телена-блюдения, передачи данных, сбора телеметрической информации, персо-нального радиовызова;
     - своевременное оперативное опове-щение всех работающих об аварийных ситуациях, наблюдение за положени-ем персонала и поиск застигнутых аварией людей;
     - простота установки и обслужива-ния;
     - длительный срок эксплуатации и ремонтопригодность в местных условиях.
     В соответствии с представленными требованиями современные системы подземной связи должны решать задачи контроля и управления технологическими и производственными процессами в нормальных условиях работы и задачи наблюдения за положением персо-нала, аварийного оповещения и поиска застигнутых аварией людей при про-ведении спасательных работ и ликвидации аварий. Причем, в части аварий-ного оповещения персонала система связи должна полностью соответство-вать требованиям пункта 41 Правил Безопасности 05-618-03 [3]:
     - оповещением должна быть охваче-на вся зона подземных горных выработок;
     - сигналы оповещения должны быть восприняты каждым работником в подземных выработках независимо от места нахождения;
     - система связи, работающая в режи-ме оповещения должна надежно функционировать до, во время и после ава-рии;
     - время оповещения не должно пре-вышать нескольких минут;
     - объем информации оповещения должен быть достаточен для понимания персоналом характера аварии и пу-тей эвакуации.
     В настоящее время на рынке аппара-туры для подземной связи представлены системы, использующие радиосвязь вдоль естественных направляющих и по излучающему кабелю, системы мик-росотовой связи на основе DECT и WiFi технологий, а также системы, ра-диоканал которых действуюет через толщу горных пород. Анализ функцио-нальных возможностей этих систем показывает, что ни одна их них не соот-ветствует в полной мере сформулированным выше требованиям.
     Аппаратура с волноводом вдоль ес-тественных направляющих (металлические конструкции, бронированные ка-бели, рельсы, трубопроводы и др.) может использоваться локально на произ-водственных участках (лава, транспортный уклон, конвейерная линия и др.), а также для двухсторонней радиосвязи с горноспасателями при проведении аварийных работ. В качестве аппаратуры общешахтной подземной связи она не пригодна [4].
     Системы связи на основе излучаю-щего кабеля, DECT и WiFi технологий способны обеспечить шахтную радио-связь для оперативно- диспетчерского управления производственными про-цессами, промышленного телевидения, персонального радиовызова и многих других функций. Они могут также осуществлять аварийное оповещение и выполняют другие функции в соответствии с п. 41 ПБ 05-618-03. Однако, на-личие оборудования и соединительных кабелей в подземных выработках, наиболее уязвимых при аварийных ситуациях, не позволяет говорить о га-рантированном обеспечения ими аварийным оповещением всего персонала шахты.
     Системы радиопередачи через толщу горных пород формируют однонаправленный низкочастотный радиоканал от диспетчера к персоналу в горных выработках. Они способны обеспечить га-рантированное индивидуальное оповещение каждого работника в подземных условиях. Аппаратура этих систем располагается на поверхности горного предприятия и в головных светильниках всех работающих под землей, т.е. не подвержена разрушению и способна функционировать до, во время и после аварии. Технологическую двунаправленную радиосвязь для оперативно-диспетчерского управления такие системы не обеспечивают [5].
     Из представленного краткого анализа существующих систем подземной связи можно сделать следующий вывод. Для обеспечения рудников и угольных шахт надежной подземной связью не-обходимо параллельно использовать два радиоканала. Высокочастотный на основе излучающего кабеля или DECT и WiFi технологий - для организации двухсторонней оперативно-диспетчерской связи и управления технологиче-скими процессами и низкочастотный на основе передачи сигналов оповеще-ния об авариях сквозь толщу горных пород- для гарантированного обеспече-ния безопасности труда горняков.
     Для организации высокочастотного радиоканала рекомендуется система связи на базе излучающего кабеля. Ее основные преимущества перед системами на DECT и WiFi технологиях со-стоят в следующем:
     1. Излучающий кабель – это коакси-альный радиочастотный кабель, во внешнем проводнике которого имеются отверстия, благодаря чему электромагнитное поле существует не только внутри, но и снаружи кабеля. Он выполняет функции передающей линии, транслирующей сигнал и приемо-передающей антенны. Благодаря этому в выработках, где проложен кабель, образуется зона сплошного радиопокры-тия, что обеспечивает надежную радиосвязь с абонентскими устройствами (портативными, мобильными и стационарными). В системах микросотовой связи (DECT и WiFi) возникают сложности с обеспечением высокой степени радиопокрытия из-за металлонасыщенности выработок, наличия транспорт-ных средств в выработке, включения мощных электропотребителей и др. Кроме того появляются зоны с радиотенью при ведении горных работ, что ведет к прерыванию радиосвязи [6].
     2. При выходе из строя коаксиально-го кабеля вследствие механических повреждений его восстановление воз-можно в кратчайшие сроки путем зачистки оборванных концов и соединения скруткой двух пар жил. При этом связь начинает сразу же работать. В систе-ме по технологии DECT используется магистральный телефонный кабель. При его восстановлении после обрыва нужно сращивать от 10 до 30 пар жил, что нельзя выполнить оперативно. В системе по технологии WiFi использу-ется волоконно-оптический кабель, восстановление обрыва которого тоже дело непростое и небыстрое.
     Необходимо также отметить, что в России уже есть опыт применения системы подземной радиосвязи на базе излучающего кабеля МСА 1000 на руднике «Октябрьский» ОАО «ГМК «Но-рильский Никель», на ОАО «Шахта «Заречная» Кемеровской обл. и других горных предприятиях. Введение системы связи в эксплуатацию на руднике «Октябрьский» обеспечило его персонал на поверхности и в подземных ус-ловиях надежной радиосвязью с возможностью выхода в единую радиотеле-фонную сеть [7]. Система обеспечила также передачу аналоговой и цифровой информации о работе рудничных объектов, сигналов телеуправления, реали-зацию функций промышленного телевидения, пейджинговой связи, опреде-ление местонахождения персонала и техники и др. Подземная радиосвязь улучшила организацию работ на руднике за счет оптимизации процессов управления, повысила скорость реакции на отклонения в технологических процессах добычи и в предаварийных ситуациях. В результате произошло существенное повышение уровня безопасности труда шахтеров.
     Для организации низкочастотного радиоканала можно рекомендовать аппаратуру «Радиус-2» Красноярского ЗАО НВИЦ «Радиус». Система беспроводного подземного оповещения, пер-сонального вызова, наблюдения и поиска людей, застигнутых аварией «Ра-диус-2» используется в подземных рудниках и угольных шахтах, в том числе опасных по газу и пыли. Обеспечивает выполнение всех требований про-мышленной безопасности, сформулированных выше.
     Система «Радиус-2» состоит из пере-дающего комплекта, расположенного на поверхности горного предприятия, и приемных устройств, встроенных в шахтные головные светильники, которы-ми снабжается весь подземный персонал [8]. Зона действия системы – в лю-бом месте шахты на любую глубину сквозь горный массив не зависимо от проводимости пород. Сообщения передаются низкочастотными сигналами с нижнего диапазона 25 Гц до 2500 Гц с шагом 50 Гц. Может передаваться 1024 кода персонального вызова, 4 аварийных кода по типу аварии и 16 тек-стовых запрограммированных сообщений.
     Передающая антенна системы «Ра-диус-2» выполнена изолированным проводом в виде петли, проложенной по периметру зоны оповещения и заземленной на концах. Антенна подключает-ся к передающему устройству, которое комплектуется усилителем мощности от 1,25 до 15 кВт в зависимости от размеров шахтного поля и свойств горных пород по прохождению сигнала.
     Приемные устройства, встраиваемые в светильники, обеспечивают: прием аварийных кодов оповещения и кодов персонального вызова к телефону не зависимо от места нахождения работни-ка; наблюдение за местонахождением (позиционирование) персонала; поиск застигнутых аварией людей. При приеме аварийных кодов приемное устрой-ство включает светильник в режим мигания с разной частотой и издает зву-ковые сигналы. По типу этих сигналов шахтер распознает – Авария или Вы-зов.
     Поиск застигнутых аварией людей выполняется по сигналам радиомаяка, который включается диспетчером в приемном устройстве. Этот сигнал обнаруживается шахтным пеленгатором горноспасателей. Он указывает направление поиска и расстояние до маяка. Для выполнения функции позиционирования персонала в приемное устрой-ство введен специальный чип, сигналы от которого улавливаются считывате-лями. Считыватели устанавливают в определенных местах подземных выра-боток и соединяют оптоволоконным каналом с сервером компьютера диспет-чера. Компьютер фиксирует местоположение работников в каждый момент времени. При нарушении канала информация о последнем местоположении сохраняется в компьютере и может быть мгновенно выдана горноспасателям.
     В заключение необходимо отметить, что система связи на излучающем кабеле и система беспроводной связи «Ра-диус-2» в значительной степени дублируют друг друга, особенно в функциях оповещения, позиционирования и поиска. «Радиус-2» будет выполнять эти функции до, во время и после аварии, а система на излучающем кабеле до момента разрушения канала. Однако их совместные действия обеспечат 100%-ное оповещение всех работающих под землей.

ЛИТЕРАТУРА


     1. Копаев А.Е., Котова Е.А. Радио-связь под землей: проблемы и пути их решения. Горная промышленность, 2004. №1.
     2. Давыдов В.В. Шахтная беспровод-ная связь. Горный информационно-аналитический бюллетень (Научно-технический журнал) №11, МГГУ, 2010. С.221-228.
     3. Правила безопасности в угольных шахтах ПБ 05-618-03. Серия 05, выпуск 11.. Коллектив авторов. ФГУП НТЦ ПО безопасности в промышленности Госгортехнадзора России. 2004.- 296с.
     4. Бабенко А.Г. Принципы построе-ния многофункциональных систем безопасности угольных шахт, опыт и пер-спективы их использования в Кузбассе/ А.Г.Бабенко, С.Э.Лапин, А.В.Вильгельм, С.М.Оржеховский –Безопасность труда в промышленности, 2011, №1. С.16-22.
     5. Ферхо В.А., Веснин В.Н. Вопросы оснащения техническими средствами аварийного оповещения и определения местоположения персонала в подземных горных выработках рудников и угольных шахт. Горный журнал Казахстана, 2010, №8. С.47-50.
     6. Мартынов В.И. Беспроводная связь под землей: микросотовые системы или излучающий кабель / Горная промышленность. 2006, №2. С.30-32.
     7. Барабанщикова С.В., Копаев А.Е. Современная связь в шахтах: производственные выгоды. Горная промылен-ность, 2003, №2.
     8. В радиусе повышенного внимания к шахтеру/ Уголь Кузбасса, Международный научно-практический журнал, март-апрель 2011. С. 68 – 69.


Библиографическая ссылка на статью:
М.А. Семенов Организация современной подземной связи на шахтах и рудниках // Онлайн Электрик: Электроэнергетика. Новые технологии, 2012.–URL: /articles.php?id=20 (Дата обращения: 01.12.2021)

Библиографическая ссылка на ресурс "Онлайн Электрик":
Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик: Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А.Н. Алюнов. - Режим доступа: http://online-electric.ru