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      煤礦安全避險“六大系統”的作用和配置方案

      作者: 安勝防爆 發(fā)布日期: 2021.03.16

       《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知(國發(fā)[2010]23號)》和《國家安全生產(chǎn)監督管理總局國家煤礦安全監察局關(guān)于建設完善煤礦井下安全避險“六大系統”的通知(安監總煤裝[2010]146號)》,要求煤礦要建設完善監測監控系統、井下人員定位系統、緊急避險系統、壓風(fēng)自救系統、供水施救系統和通風(fēng)聯(lián)絡(luò )系統6大安全避險系統[1-2]。本文研究了煤礦井下安全避險“六大系統”的作用,提出了煤礦井下安全避險“六大系統”的配置方案。

        1煤礦安全監控系統

        煤礦安全監控系統主要用來(lái)監控和預警瓦斯、火、沖擊地壓等重特大事故。煤礦安全監控系統監測甲烷濃度、風(fēng)速、風(fēng)壓、饋電狀態(tài)、風(fēng)門(mén)狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機開(kāi)停、主通風(fēng)機開(kāi)停等,當瓦斯超限或局部通風(fēng)機停止運行或掘進(jìn)巷道停風(fēng)時(shí),自動(dòng)切斷相關(guān)區域的電源并閉鎖,同時(shí)報警。系統還具有煤與瓦斯突出預警、火災監控與預警、礦山壓力監測與預警等功能[3]。

        煤礦安全監控系統在應急救援和事故調查中也發(fā)揮著(zhù)重要作用。當煤礦井下發(fā)生瓦斯(煤塵)爆炸等事故后,系統的監測記錄是確定事故時(shí)間、爆源、火源等重要依據之一。根據監測數據突變等信息分析爆炸時(shí)間。根據監測的瓦斯濃度和時(shí)間順序等分析爆源。根據監測的設備狀態(tài)分析火源。根據監測的局部通風(fēng)機、風(fēng)門(mén)、主通風(fēng)機、風(fēng)速、風(fēng)壓、瓦斯濃度等分析瓦斯積聚原因。根據監測的瓦斯濃度變化,分析波及范圍等。

        煤礦安全監控系統一般由傳感器、執行機構、分站、電源箱(或電控箱)、主站(或傳輸接口)、主機(含顯示器)、系統軟件、服務(wù)器、打印機、大屏幕、UPS電源、遠程終端、網(wǎng)絡(luò )接口和電纜等組成。傳感器、執行機構、分站、電源箱(或電控箱)等設置在井下,其他設備設置在地面。

        瓦斯監測是防治瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出預警的重要參數。因此,采煤工作面及回風(fēng)巷、掘進(jìn)工作面及回風(fēng)流等地點(diǎn)必須設置甲烷傳感器。當甲烷濃度達到或超過(guò)報警濃度時(shí),聲光報警,提醒領(lǐng)導、生產(chǎn)調度等及時(shí)將人員撤至安全處,及時(shí)處理事故隱患,防止瓦斯爆炸等事故發(fā)生。當甲烷濃度達到或超過(guò)斷電濃度時(shí),切斷被控區域電源,避免或減少由于電氣設備失爆、違章作業(yè)、電氣設備故障電火花或危險溫度引起瓦斯爆炸;避免或減少采、掘、運等設備運行產(chǎn)生的摩擦撞擊火花及危險溫度等引起瓦斯爆炸。

        局部通風(fēng)機及其風(fēng)筒風(fēng)量監測是防治局部通風(fēng)機停風(fēng)和風(fēng)筒漏風(fēng)造成瓦斯積聚的有效措施。因此,局部通風(fēng)機必須設置設備開(kāi)停傳感器,局部通風(fēng)機的風(fēng)筒末端必須設置風(fēng)筒傳感器,當局部通風(fēng)機停風(fēng)或風(fēng)筒漏風(fēng),切斷供風(fēng)區域電源,并聲光報警,防治停風(fēng)造成瓦斯積聚,進(jìn)而造成瓦斯爆炸事故。

        煤礦必須設置風(fēng)速、風(fēng)壓、風(fēng)門(mén)狀態(tài)、主通風(fēng)機等傳感器,及時(shí)發(fā)現通風(fēng)系統隱患,防治瓦斯積聚和瓦斯爆炸事故發(fā)生。

        系統通過(guò)監測煤巖體聲發(fā)射、瓦斯涌出量等,結合瓦斯地質(zhì)信息等,實(shí)現煤與瓦斯突出預警。

        系統通過(guò)監測一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、溫度、壓差、煙霧等,控制風(fēng)門(mén)、風(fēng)窗實(shí)現均壓滅火,控制制氮和注氮等,實(shí)現火災監控。

        2煤礦井下人員位置監測系統

        煤礦井下人員位置監測系統又稱(chēng)煤礦井下人員定位系統和煤礦井下作業(yè)人員管理系統。煤礦井下人員位置監測系統一般由識別卡、位置監測分站、電源箱(可與分站一體化)、傳輸接口、主機(含顯示器)、系統軟件、服務(wù)器、打印機、大屏幕、UPS電源、遠程終端、網(wǎng)絡(luò )接口和電纜等組成[4-5]。

        由于煤礦井下無(wú)線(xiàn)傳輸衰減大,GPS信號不能覆蓋煤礦井下巷道。目前煤礦井下人員位置監測系統主要采用RFID技術(shù)。部分系統采用漏泄電纜,還可采用WIFI、ZigBee等技術(shù)。部分系統除具有人員位置監測功能外,還具有單向或雙向緊急呼叫等功能。

        各個(gè)人員出入井口、采掘工作面等重點(diǎn)區域出/入口、盲巷等限制區域等地點(diǎn)應設置分站?;赗FID的煤礦井下人員位置監測系統,宜設置2臺以上分站或天線(xiàn),以便判別攜卡人員的運動(dòng)方向。巷道分支處應設置分站,巷道分支的各個(gè)巷道應設置分站或天線(xiàn),以便判別攜卡人員的運動(dòng)方向。

        煤礦井下人員位置監測系統在遏制超定員生產(chǎn)、防止人員進(jìn)入危險區域、事故應急救援、及時(shí)發(fā)現未按時(shí)升井人員、領(lǐng)導下井帶班管理、特種作業(yè)人員管理、井下作業(yè)人員考勤、持證上崗管理等方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。

        3礦井通信系統

        礦井通信系統又稱(chēng)礦井通信聯(lián)絡(luò )系統,是煤礦安全生產(chǎn)調度、安全避險和應急救援的重要工具[6]。

        礦井通信系統包括礦用調度通信系統、礦井廣播通信系統、礦井移動(dòng)通信系統、礦井救災通信系統。煤礦應裝備礦用調度通信系統,積極推廣應用礦井廣播通信系統和礦井移動(dòng)通信系統。救護隊應裝備礦井救災通信系統。

        3.1礦用調度通信系統

        礦用調度通信系統一般由礦用本質(zhì)安全型防爆調度電話(huà)、礦用程控調度交換機(含安全柵)、調度臺、電源和電纜等組成。礦用程控調度交換機(含安全柵)、調度臺和電源設置在地面,礦用本質(zhì)安全型防爆調度電話(huà)設置在煤礦井下。

        礦用調度通信系統除用于日常生產(chǎn)調度通信聯(lián)絡(luò )外,煤礦井下作業(yè)人員可通過(guò)通信系統匯報安全生產(chǎn)隱患、事故情況、人員情況等,并請求救援等。調度室值班人員及領(lǐng)導通過(guò)通信系統通知井下作業(yè)人員撤人、逃生路線(xiàn)等。

        礦用調度通信系統不需要煤礦井下供電,因此,系統抗災變能力強。當井下發(fā)生瓦斯超限停電或故障停電等,不會(huì )影響系統正常工作。當發(fā)生頂板冒落、水災、瓦斯爆炸等事故時(shí),只要電話(huà)和電纜不被破壞,就可與地面通信聯(lián)絡(luò )。礦用調度通信系統抗災變能力優(yōu)于其他礦井通信系統。

        特別需要指出的是,礦用IP電話(huà)通信系統和礦井移動(dòng)通信系統等均不得替代礦用調度通信系統。

        3.2礦井廣播通信系統

        礦井廣播通信系統一般由地面廣播錄音及控制設備、井下防爆廣播設備、防爆顯示屏、電纜等組成。廣播錄音及控制設備設置在地面,防爆廣播設備和防爆顯示屏設置在井下。由于防爆廣播設備和防爆顯示屏功率較大,因此需井下供電,當井下發(fā)生瓦斯超限停電或故障停電等,會(huì )影響系統正常工作。因此防爆廣播設備和防爆顯示屏配有不小于2小時(shí)的備用電源。

        行人巷道、采掘工作面等作業(yè)場(chǎng)所應設置廣播擴音設備。當煤礦井下發(fā)生瓦斯超限、瓦斯爆炸、瓦斯突出、透水、火災、頂板冒落等事故時(shí),調度室可通過(guò)礦井廣播通信系統,將事故類(lèi)別、事故地點(diǎn)、逃生和撤離路線(xiàn)等,通知井下作業(yè)人員。

        3.3礦井移動(dòng)通信系統

        礦井移動(dòng)通信系統一般由礦用本質(zhì)安全型防爆手機、礦用防爆基站、防爆電源(可與基站一體化,一般有維持基站正常工作2小時(shí)的備用電源)、系統控制器、調度臺、電纜(或光纜)等組成。系統控制器和調度臺等設置在地面。礦用防爆基站和防爆電源設置在井下,礦用本質(zhì)安全型防爆手機主要用于井下。當井下發(fā)生瓦斯超限停電或故障停電等,會(huì )影響系統正常工作。因此,嚴禁礦井移動(dòng)通信系統替代礦用調度通信系統。但礦井移動(dòng)通信系統具有通信及時(shí)和便捷的優(yōu)點(diǎn),特別適合煤礦井下移動(dòng)的作業(yè)環(huán)境。因此,有條件的礦井,在裝備礦用調度通信系統的條件下,應裝備礦井移動(dòng)通信系統。

        3.4礦井救災通信系統

        礦井救災通信系統一般由礦用本質(zhì)安全型防爆移動(dòng)臺、礦用防爆基站(含話(huà)機)、礦用防爆基站電源(可與基站一體化)、地面基站通信終端、電纜(或光纜)等組成。

        礦井救災通信系統主要用于煤礦井下災后救援。救護隊應裝備礦井救災通信系統。

        3.5礦用IP電話(huà)通信系統

        礦用IP電話(huà)通信系統一般由礦用本質(zhì)安全型防爆IP電話(huà)、礦用防爆交換機、礦用防爆電源(一般有維持系統工作2小時(shí)的備用電源,可與礦用防爆交換機一體化)、調度臺、地面普通交換機、光纜等組成。調度臺和地面普通交換機設置在地面。礦用本質(zhì)安全型防爆IP電話(huà)和礦用防爆交換機設置在井下。當井下發(fā)生瓦斯超限停電或故障停電等,會(huì )影響系統正常工作。因此,嚴禁用礦用IP電話(huà)通信系統替代礦用調度通信系統。

        4井下緊急避險系統

        煤礦必須為入井人員配備額定防護時(shí)間不低于30分鐘的自救器。煤與瓦斯突出礦井的入井人員必須攜帶隔離式自救器,高瓦斯礦井的入井人員宜攜帶隔離式自救器。隔離式自救器宜選用壓縮氧隔離式自救器。

        煤與瓦斯突出礦井應建采區避難硐室(又稱(chēng)避險硐室),突出煤層的掘進(jìn)巷道長(cháng)度及采煤工作面走向長(cháng)度超過(guò)500米時(shí),必須在距離工作面500米范圍內建設避難硐室或設置救生艙[2]。

        高瓦斯和低瓦斯礦井,凡在自救器所能提供的額定防護時(shí)間內,從采掘工作面步行不能安全撤到地面的,必須在距離采掘工作面1000米范圍內建設避難硐室或救生艙。

        采區和水平最高點(diǎn)應設置避難硐室。

        避難硐室要為避險人員提供氧氣(或新鮮空氣)、水、食品等生存條件、通信設施、醫療急救用品、排泄物處理設施、照明設施和防滅火設施等。水平長(cháng)度較深的避難硐室,要設置甲烷傳感器。避難硐室宜設置甲烷、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、溫度、濕度等傳感器,空氣凈化、溫度和濕度調節等設施。避難硐室可通過(guò)壓縮氧和化學(xué)氧等為避險人員提供氧氣,但宜采用壓縮氧。設置在離地表較淺適宜地面鉆孔的避難硐室,應有直通地面的鉆孔和直通地面的壓風(fēng)、供水(供養)、通信等系統,提高抗災變能力。避難硐室大小應能滿(mǎn)足采掘工作面等相關(guān)區域全部人員安全避險的要求。

        2010年8月5日智利圣訶塞銅礦發(fā)生嚴重塌方事故,33名礦工被困井下700m深處。被困礦工在井下避難硐室等待救援。8月22日第1個(gè)救援鉆孔打通,10月13日33名被困礦工全部獲救。33名礦工生還,井下避難硐室發(fā)揮了決定性作用,特別在第1個(gè)救援鉆孔打通前的17天里,礦工的基本生存條件全部由避難硐室提供。這再次說(shuō)明建設避難硐室的必要性。

        避難硐室同救生艙相比具有性能價(jià)格比較高等優(yōu)點(diǎn)。救生艙與地面的通信聯(lián)絡(luò )完全依靠煤礦井下現有通信技術(shù),瓦斯爆炸事故常常會(huì )造成通信電纜和光纜損壞,因此,瓦斯爆炸等事故有可能會(huì )造成救生艙與地面的通信聯(lián)絡(luò )中斷。瓦斯爆炸事故常常會(huì )使移動(dòng)變電站等大型機電設備傾倒,當然,瓦斯爆炸等事故也可能使救生艙傾倒,使需要避險的人員無(wú)法進(jìn)入。設置在巷道中的移動(dòng)式救生艙會(huì )增加通風(fēng)阻力。煤礦井下采掘工作面作業(yè)人數一般為數十人,而一個(gè)救生艙一般可容納幾人到十余人,要容納數十人的救生艙,體積大、成本高,性能價(jià)格比較低。

        5礦井壓風(fēng)自救系統

        煤礦企業(yè)必須按照《煤礦安全規程》要求建立壓風(fēng)系統,并在此基礎上,按照所有采掘作業(yè)地點(diǎn)在災變期間能夠提供壓風(fēng)供氣的要求,進(jìn)一步完善壓風(fēng)自救系統[2]。

        壓風(fēng)自救系統的空氣壓縮機應設置在地面。深部多水平開(kāi)采的礦井,空氣壓縮機安裝在地面難以保證對井下作業(yè)點(diǎn)有效供風(fēng)時(shí),空氣壓縮機可安裝在其供風(fēng)水平以上兩個(gè)水平的進(jìn)風(fēng)井井底車(chē)場(chǎng)安全可靠的位置。井下壓風(fēng)管路要采取保護措施,防止災變破壞。

        煤與瓦斯突出礦井的采掘工作面要按照《防治煤與瓦斯突出規定》(國家安全監管總局令第19號)要求設置壓風(fēng)自救裝置。高瓦斯和低瓦斯礦井掘進(jìn)工作面要安設壓風(fēng)管路,并設置供氣閥門(mén)。

        6礦井供水施救系統

        煤礦必須按照《煤礦安全規程》的要求,建設完善的防塵供水系統;除按照《煤礦安全規程》要求設置三通及閥門(mén)外,還要在所有采掘工作面和其他人員較集中的地點(diǎn)設置供水閥門(mén),保證在災變期間能夠為各采掘作業(yè)地點(diǎn)提供應急供水。要加強供水管路維護,保證閥門(mén)開(kāi)關(guān)靈活,嚴禁跑、冒、滴、漏[2]。

        7結論

        煤礦井下安全避險6大系統是避免或減少瓦斯、火災等重特大事故發(fā)生,應急救援和緊急避險的有效措施。因此,煤礦企業(yè)要嚴格按照《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知(國發(fā)[2010]23號)》、《國家安全生產(chǎn)監督管理總局國家煤礦安全監察局關(guān)于建設完善煤礦井下安全避險“六大系統”的通知(安監總煤裝[2010]146號)》、《煤礦安全規程》和有關(guān)標準,裝備、維護與使用。

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