煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”的作用和配置方案

1、煤礦井下安全避險 “六大系統(tǒng) ”的作用和配置方案摘要：研究了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在瓦斯、火災等重特大事故監(jiān)控與預警和事故調(diào)查中的作用，提出了系統(tǒng)設置方案和基于煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的煤礦瓦斯爆炸等事故直接原因認定方法；研究了煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)在遏制超定員生產(chǎn)、事故應急救援等方面的作用，提出了系統(tǒng)設置方案；提出了以礦用調(diào)度通信系統(tǒng)和礦井廣播通信系統(tǒng)為基礎，礦井移動通信系統(tǒng)為補充的礦井通信聯(lián)絡方案；提出了嚴禁礦用ip 電話通信系統(tǒng)和礦井移動通信系統(tǒng)替代礦用調(diào)度通信系統(tǒng)的觀點；提出了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；提出了避難硐室的裝備要求和避難硐室性能價格比

2、優(yōu)于救生艙的觀點；介紹了礦井壓風自救系統(tǒng)和供水施救系統(tǒng)。關鍵詞：煤礦井下；安全避險；六大系統(tǒng)；安全監(jiān)控；人員定位；通信聯(lián)絡；緊急避險；壓風自救、供水施救國務院關于進一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知 （國發(fā) 201023 號）和國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局國家煤礦安全監(jiān)察局關于建設完善煤礦井下安全避險 “六大系統(tǒng) ”的通知（安監(jiān)總煤裝 2010146 號），要求煤礦要建設完善監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、緊急避險系統(tǒng)、壓風自救系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)和通風聯(lián)絡系統(tǒng) 6 大安全避險系統(tǒng) 1-2。本文研究了煤礦井下安全避險 “六大系統(tǒng) ”的作用，提出了煤礦井下安全避險 “六大系統(tǒng) ”的配置方案。1 煤礦安全監(jiān)

3、控系統(tǒng)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)控和預警瓦斯、火、沖擊地壓等重特大事故。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測甲烷濃度、風速、風壓、饋電狀態(tài)、風門狀態(tài)、風筒狀態(tài)、局部通風機開停、主通風機開停等，當瓦斯超限或局部通風機停止運行或掘進巷道停風時，自動切斷相關區(qū)域的電源并閉鎖，同時報警。系統(tǒng)還具有煤與瓦斯突出預警、 火災監(jiān)控與預警、礦山壓力監(jiān)測與預警等功能 3 。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在應急救援和事故調(diào)查中也發(fā)揮著重要作用。當煤礦井下發(fā)生瓦斯（煤塵）爆炸等事故后，系統(tǒng)的監(jiān)測記錄是確定事故時間、爆源、火源等重要依據(jù)之一。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)突變等信息分析爆炸時間。根據(jù)監(jiān)測的瓦斯?jié)舛群蜁r間順序等分析爆源。根據(jù)監(jiān)測的設備狀態(tài)分析火源。根

4、據(jù)監(jiān)測的局部通風機、風門、主通風機、風速、風壓、瓦斯?jié)舛鹊确治鐾咚狗e聚原因。根據(jù)監(jiān)測的瓦斯?jié)舛茸兓?，分析波及范圍等。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)一般由傳感器、執(zhí)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(tǒng)軟件、服務器、打印機、大屏幕、ups 電源、遠程終端、網(wǎng)絡接口和電纜等組成。 傳感器、執(zhí)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(jiān)測是防治瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出預警的重要參數(shù)。因此，采煤工作面及回風巷、 掘進工作面及回風流等地點必須設置甲烷傳感器。當甲烷濃度達到或超過報警濃度時，聲光報警，提醒領導、生產(chǎn)調(diào)度等及時將人員撤至安全處，及時處理事故隱

5、患，防止瓦斯爆炸等事故發(fā)生。當甲烷濃度達到或超過斷電濃度時，切斷被控區(qū)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。局部通風機及其風筒風量監(jiān)測是防治局部通風機停風和風筒漏風造成瓦斯積聚的有效措施。因此，局部通風機必須設置設備開停傳感器，局部通風機的風筒末端必須設置風筒傳感器，當局部通風機停風或風筒漏風，切斷供風區(qū)域電源，并聲光報警，防治停風造成瓦斯積聚，進而造成瓦斯爆炸事故。煤礦必須設置風速、風壓、風門狀態(tài)、主通風機等傳感器，及時發(fā)現(xiàn)通風系統(tǒng)隱患，防治瓦斯積聚和瓦斯爆炸事故發(fā)生。

6、系統(tǒng)通過監(jiān)測煤巖體聲發(fā)射、瓦斯涌出量等，結合瓦斯地質(zhì)信息等，實現(xiàn)煤與瓦斯突出預警。系統(tǒng)通過監(jiān)測一氧化碳濃度、 二氧化碳濃度、 氧氣濃度、溫度、壓差、煙霧等，控制風門、風窗實現(xiàn)均壓滅火，控制制氮和注氮等，實現(xiàn)火災監(jiān)控。2 煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)又稱煤礦井下人員定位系統(tǒng)和煤礦井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)。煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)一般由識別卡、位置監(jiān)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(tǒng)軟件、服務器、打印機、大屏幕、 ups 電源、遠程終端、網(wǎng)絡接口和電纜等組成 4-5。由于煤礦井下無線傳輸衰減大， gps 信號不能覆蓋煤礦井下巷道。 目前煤礦井下人

7、員位置監(jiān)測系統(tǒng)主要采用 rfid 技術。部分系統(tǒng)采用漏泄電纜，還可采用 wifi 、zigbee 等技術。部分系統(tǒng)除具有人員位置監(jiān)測功能外，還具有單向或雙向緊急呼叫等功能。各個人員出入井口、采掘工作面等重點區(qū)域出 / 入口、盲巷等限制區(qū)域等地點應設置分站。 基于 rfid 的煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)， 宜設置 2 臺以上分站或天線，以便判別攜卡人員的運動方向。巷道分支處應設置分站，巷道分支的各個巷道應設置分站或天線，以便判別攜卡人員的運動方向。煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)在遏制超定員生產(chǎn)、防止人員進入危險區(qū)域、事故應急救援、及時發(fā)現(xiàn)未按時升井人員、領導下井帶班管理、特種作業(yè)人員管理、井下作業(yè)人員考

8、勤、持證上崗管理等方面發(fā)揮著重要作用。3 礦井通信系統(tǒng)礦井通信系統(tǒng)又稱礦井通信聯(lián)絡系統(tǒng)，是煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度、安全避險和應急救援的重要工具 6。礦井通信系統(tǒng)包括礦用調(diào)度通信系統(tǒng)、礦井廣播通信系統(tǒng)、礦井移動通信系統(tǒng)、礦井救災通信系統(tǒng)。煤礦應裝備礦用調(diào)度通信系統(tǒng)，積極推廣應用礦井廣播通信系統(tǒng)和礦井移動通信系統(tǒng)。救護隊應裝備礦井救災通信系統(tǒng)。3.1 礦用調(diào)度通信系統(tǒng)礦用調(diào)度通信系統(tǒng)一般由礦用本質(zhì)安全型防爆調(diào)度電話、礦用程控調(diào)度交換機（含安全柵）、調(diào)度臺、電源和電纜等組成。礦用程控調(diào)度交換機（含安全柵）、調(diào)度臺和電源設置在地面，礦用本質(zhì)安全型防爆調(diào)度電話設置在煤礦井下。礦用調(diào)度通信系統(tǒng)除用于日常生產(chǎn)調(diào)度

9、通信聯(lián)絡外，煤礦井下作業(yè)人員可通過通信系統(tǒng)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(diào)度室值班人員及領導通過通信系統(tǒng)通知井下作業(yè)人員撤人、逃生路線等。礦用調(diào)度通信系統(tǒng)不需要煤礦井下供電，因此，系統(tǒng)抗災變能力強。當井下發(fā)生瓦斯超限停電或故障停電等，不會影響系統(tǒng)正常工作。當發(fā)生頂板冒落、 水災、瓦斯爆炸等事故時， 只要電話和電纜不被破壞，就可與地面通信聯(lián)絡。礦用調(diào)度通信系統(tǒng)抗災變能力優(yōu)于其他礦井通信系統(tǒng)。特別需要指出的是，礦用 ip 電話通信系統(tǒng)和礦井移動通信系統(tǒng)等均不得替代礦用調(diào)度通信系統(tǒng)。3.2 礦井廣播通信系統(tǒng)礦井廣播通信系統(tǒng)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

10、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，會影響系統(tǒng)正常工作。因此防爆廣播設備和防爆顯示屏配有不小于 2 小時的備用電源。行人巷道、采掘工作面等作業(yè)場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，調(diào)度室可通過礦井廣播通信系統(tǒng)，將事故類別、事故地點、逃生和撤離路線等，通知井下作業(yè)人員。3.3 礦井移動通信系統(tǒng)礦井移動通信系統(tǒng)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

11、 小時的備用電源）、系統(tǒng)控制器、調(diào)度臺、電纜（或光纜）等組成。系統(tǒng)控制器和調(diào)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，會影響系統(tǒng)正常工作。因此，嚴禁礦井移動通信系統(tǒng)替代礦用調(diào)度通信系統(tǒng)。但礦井移動通信系統(tǒng)具有通信及時和便捷的優(yōu)點，特別適合煤礦井下移動的作業(yè)環(huán)境。因此，有條件的礦井，在裝備礦用調(diào)度通信系統(tǒng)的條件下，應裝備礦井移動通信系統(tǒng)。3.4 礦井救災通信系統(tǒng)礦井救災通信系統(tǒng)一般由礦用本質(zhì)安全型防爆移動臺、礦用防爆基站（含話機）、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

12、通信系統(tǒng)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(tǒng)。3.5 礦用 ip 電話通信系統(tǒng)礦用 ip 電話通信系統(tǒng)一般由礦用本質(zhì)安全型防爆ip 電話、礦用防爆交換機、礦用防爆電源（一般有維持系統(tǒng)工作2 小時的備用電源，可與礦用防爆交換機一體化） 、調(diào)度臺、地面普通交換機、光纜等組成。調(diào)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，會影響系統(tǒng)正常工作。因此，嚴禁用礦用ip 電話通信系統(tǒng)替代礦用調(diào)度通信系統(tǒng)。4 井下緊急避險系統(tǒng)煤礦必須為入井人員配備額定防護時間不低于30 分鐘的自救器。 煤與瓦斯突出礦井的入井人員

13、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(qū)避難硐室（又稱避險硐室），突出煤層的掘進巷道長度及采煤工作面走向長度超過500 米時，必須在距離工作面500 米范圍內(nèi)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間內(nèi)，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(nèi)建設避難硐室或救生艙。采區(qū)和水平最高點應設置避難硐室。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(yī)療急救用品、排泄物處理設施、照明設施和防滅火設施等。水平長度較深

14、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(diào)節(jié)等設施。避難硐室可通過壓縮氧和化學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、供水（供養(yǎng)）、通信等系統(tǒng)，提高抗災變能力。避難硐室大小應能滿足采掘工作面等相關區(qū)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

15、難硐室發(fā)揮了決定性作用，特別在第1 個救援鉆孔打通前的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格比較高等優(yōu)點。救生艙與地面的通信聯(lián)絡完全依靠煤礦井下現(xiàn)有通信技術,瓦斯爆炸事故常常會造成通信電纜和光纜損壞，因此，瓦斯爆炸等事故有可能會造成救生艙與地面的通信聯(lián)絡中斷。瓦斯爆炸事故常常會使移動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法進入。設置在巷道中的移動式救生艙會增加通風阻力。煤礦井下采掘工作面作業(yè)人數(shù)一般為數(shù)十人，而一個救生艙一般可容納幾人到十余人，要容納數(shù)十人的救生艙，體積大、成

16、本高，性能價格比較低。5 礦井壓風自救系統(tǒng)煤礦企業(yè)必須按照煤礦安全規(guī)程要求建立壓風系統(tǒng)，并在此基礎上，按照所有采掘作業(yè)地點在災變期間能夠提供壓風供氣的要求，進一步完善壓風自救系統(tǒng) 2 。壓風自救系統(tǒng)的空氣壓縮機應設置在地面。深部多水平開采的礦井，空氣壓縮機安裝在地面難以保證對井下作業(yè)點有效供風時，空氣壓縮機可安裝在其供風水平以上兩個水平的進風井井底車場安全可靠的位置。井下壓風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(guī)定（國家安全監(jiān)管總局令第19 號）要求設置壓風自救裝置。高瓦斯和低瓦斯礦井掘進工作面要安設壓風管路，并設置供氣閥門。6 礦井供水施救系統(tǒng)煤礦必須按照煤礦安全規(guī)程的要求，建設完善的防塵供水系統(tǒng)；除按照煤礦安全規(guī)程要求設置三通及閥門外，還要在所有采掘工作面和其他人