煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的作用和配置方案

　　孫繼平

　　中國礦業(yè)大學(xué)（北京）煤炭資源與安全開采國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,，100083

　　摘要：研究了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在瓦斯、火災(zāi)等重特大事故監(jiān)控與預(yù)警和事故調(diào)查中的作用,，提出了系統(tǒng)設(shè)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(rèn)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(yīng)急救援等方面的作用，提出了系統(tǒng)設(shè)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(chǔ),，礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)為補(bǔ)充的礦井通信聯(lián)絡(luò)方案；提出了嚴(yán)禁礦用IP電話通信系統(tǒng)和礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)替代礦用調(diào)度通信系統(tǒng)的觀點(diǎn),；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(jià)格比優(yōu)于救生艙的觀點(diǎn)；介紹了礦井壓風(fēng)自救系統(tǒng)和供水施救系統(tǒng)。

　　《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)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(jiān)督管理總局國家煤礦安全監(jiān)察局關(guān)于建設(shè)完善煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的通知（安監(jiān)總煤裝[2010]146號）》,，要求煤礦要建設(shè)完善監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng),、井下人員定位系統(tǒng),、緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)、壓風(fēng)自救系統(tǒng),、供水施救系統(tǒng)和通風(fēng)聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)6大安全避險(xiǎn)系統(tǒng)。本文研究了煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的作用,，提出了煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的配置方案,。

　　1煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)

　　煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)控和預(yù)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(fēng)速,、風(fēng)壓,、饋電狀態(tài)、風(fēng)門狀態(tài),、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開停,、主通風(fēng)機(jī)開停等,，當(dāng)瓦斯超限或局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行或掘進(jìn)巷道停風(fēng)時(shí)，自動(dòng)切斷相關(guān)區(qū)域的電源并閉鎖,，同時(shí)報(bào)警,。系統(tǒng)還具有煤與瓦斯突出預(yù)警、火災(zāi)監(jiān)控與預(yù)警,、礦山壓力監(jiān)測與預(yù)警等功能,。

　　煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)急救援和事故調(diào)查中也發(fā)揮著重要作用。當(dāng)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(shí)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(shí)間,。根據(jù)監(jiān)測的瓦斯?jié)舛群蜁r(shí)間順序等分析爆源。根據(jù)監(jiān)測的設(shè)備狀態(tài)分析火源,。根據(jù)監(jiān)測的局部通風(fēng)機(jī),、風(fēng)門、主通風(fēng)機(jī),、風(fēng)速,、風(fēng)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?/span>

　　煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)一般由傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu),、分站,、電源箱（或電控箱）,、主站（或傳輸接口）、主機(jī)（含顯示器）,、系統(tǒng)軟件,、服務(wù)器、打印機(jī),、大屏幕,、UPS電源、遠(yuǎn)程終端,、網(wǎng)絡(luò)接口和電纜等組成,。傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu),、分站,、電源箱（或電控箱）等設(shè)置在井下，其他設(shè)備設(shè)置在地面,。

　　瓦斯監(jiān)測是防治瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出預(yù)警的重要參數(shù),。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(shè)置甲烷傳感器,。當(dāng)甲烷濃度達(dá)到或超過報(bào)警濃度時(shí)，聲光報(bào)警,，提醒領(lǐng)導(dǎo),、生產(chǎn)調(diào)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(dāng)甲烷濃度達(dá)到或超過斷電濃度時(shí)，切斷被控區(qū)域電源,，避免或減少由于電氣設(shè)備失爆,、違章作業(yè)、電氣設(shè)備故障電火花或危險(xiǎn)溫度引起瓦斯爆炸,；避免或減少采,、掘、運(yùn)等設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的摩擦撞擊火花及危險(xiǎn)溫度等引起瓦斯爆炸,。

　　局部通風(fēng)機(jī)及其風(fēng)筒風(fēng)量監(jiān)測是防治局部通風(fēng)機(jī)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(jī)必須設(shè)置設(shè)備開停傳感器,，局部通風(fēng)機(jī)的風(fēng)筒末端必須設(shè)置風(fēng)筒傳感器,，當(dāng)局部通風(fēng)機(jī)停風(fēng)或風(fēng)筒漏風(fēng)，切斷供風(fēng)區(qū)域電源,，并聲光報(bào)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(shè)置風(fēng)速,、風(fēng)壓,、風(fēng)門狀態(tài)、主通風(fēng)機(jī)等傳感器,，及時(shí)發(fā)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)隱患,，防治瓦斯積聚和瓦斯爆炸事故發(fā)生。

　　系統(tǒng)通過監(jiān)測煤巖體聲發(fā)射,、瓦斯涌出量等,，結(jié)合瓦斯地質(zhì)信息等，實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯突出預(yù)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(fēng)門、風(fēng)窗實(shí)現(xiàn)均壓滅火,，控制制氮和注氮等,，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)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(jī)（含顯示器）、系統(tǒng)軟件,、服務(wù)器,、打印機(jī)、大屏幕,、UPS電源,、遠(yuǎn)程終端、網(wǎng)絡(luò)接口和電纜等組成,。

　　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。目前煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)主要采用RFID技術(shù),。部分系統(tǒng)采用漏泄電纜,，還可采用WIFI,、ZigBee等技術(shù)。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(gè)人員出入井口、采掘工作面等重點(diǎn)區(qū)域出/入口,、盲巷等限制區(qū)域等地點(diǎn)應(yīng)設(shè)置分站,。基于RFID的煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng),，宜設(shè)置2臺以上分站或天線,，以便判別攜卡人員的運(yùn)動(dòng)方向。巷道分支處應(yīng)設(shè)置分站,，巷道分支的各個(gè)巷道應(yīng)設(shè)置分站或天線,，以便判別攜卡人員的運(yùn)動(dòng)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(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域,、事故應(yīng)急救援、及時(shí)發(fā)現(xiàn)未按時(shí)升井人員,、領(lǐng)導(dǎo)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(luò)系統(tǒng)，是煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度,、安全避險(xiǎn)和應(yīng)急救援的重要工具,。

　　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(dòng)通信系統(tǒng),、礦井救災(zāi)通信系統(tǒng)。煤礦應(yīng)裝備礦用調(diào)度通信系統(tǒng),，積極推廣應(yīng)用礦井廣播通信系統(tǒng)和礦井移動(dòng)通信系統(tǒng),。救護(hù)隊(duì)?wèi)?yīng)裝備礦井救災(zāi)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(jī)（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(jī)（含安全柵）,、調(diào)度臺和電源設(shè)置在地面，礦用本質(zhì)安全型防爆調(diào)度電話設(shè)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)度通信聯(lián)絡(luò)外,，煤礦井下作業(yè)人員可通過通信系統(tǒng)匯報(bào)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(lǐng)導(dǎo)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(zāi)變能力強(qiáng),。當(dāng)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(dāng)發(fā)生頂板冒落,、水災(zāi),、瓦斯爆炸等事故時(shí)，只要電話和電纜不被破壞,，就可與地面通信聯(lián)絡(luò),。礦用調(diào)度通信系統(tǒng)抗災(zāi)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(dòng)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(shè)備、井下防爆廣播設(shè)備,、防爆顯示屏,、電纜等組成。廣播錄音及控制設(shè)備設(shè)置在地面,，防爆廣播設(shè)備和防爆顯示屏設(shè)置在井下。由于防爆廣播設(shè)備和防爆顯示屏功率較大,，因此需井下供電,，當(dāng)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(shè)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)場所應(yīng)設(shè)置廣播擴(kuò)音設(shè)備,。當(dāng)煤礦井下發(fā)生瓦斯超限,、瓦斯爆炸、瓦斯突出,、透水,、火災(zāi)、頂板冒落等事故時(shí)，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(diǎn)、逃生和撤離路線等,，通知井下作業(yè)人員,。

　　3.3礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)

　　礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)一般由礦用本質(zhì)安全型防爆手機(jī)、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(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(shè)置在地面,。礦用防爆基站和防爆電源設(shè)置在井下,，礦用本質(zhì)安全型防爆手機(jī)主要用于井下。當(dāng)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(yán)禁礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)替代礦用調(diào)度通信系統(tǒng),。但礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)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(diào)度通信系統(tǒng)的條件下，應(yīng)裝備礦井移動(dòng)通信系統(tǒng),。

　　3.4礦井救災(zāi)通信系統(tǒng)

　　礦井救災(zāi)通信系統(tǒng)一般由礦用本質(zhì)安全型防爆移動(dòng)臺,、礦用防爆基站（含話機(jī)）、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(zāi)通信系統(tǒng)主要用于煤礦井下災(zāi)后救援,。救護(hù)隊(duì)?wèi)?yīng)裝備礦井救災(zāi)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(jī),、礦用防爆電源（一般有維持系統(tǒng)工作2小時(shí)的備用電源,，可與礦用防爆交換機(jī)一體化）、調(diào)度臺,、地面普通交換機(jī),、光纜等組成。調(diào)度臺和地面普通交換機(jī)設(shè)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(jī)設(shè)置在井下,。當(dāng)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(yán)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(xiǎn)系統(tǒng)

　　煤礦必須為入井人員配備額定防護(hù)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(yīng)建采區(qū)避難硐室（又稱避險(xiǎn)硐室）,，突出煤層的掘進(jìn)巷道長度及采煤工作面走向長度超過500米時(shí),，必須在距離工作面500米范圍內(nèi)建設(shè)避難硐室或設(shè)置救生艙。

　　高瓦斯和低瓦斯礦井,，凡在自救器所能提供的額定防護(hù)時(shí)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(shè)避難硐室或救生艙,。

　　采區(qū)和水平較高點(diǎn)應(yīng)設(shè)置避難硐室,。

　　避難硐室要為避險(xiǎn)人員提供氧氣（或新鮮空氣）、水,、食品等生存條件,、通信設(shè)施、醫(yī)療急救用品,、排泄物處理設(shè)施,、照明設(shè)施和防滅火設(shè)施等。水平長度較深的避難硐室,，要設(shè)置甲烷傳感器,。避難硐室宜設(shè)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(shè)施,。避難硐室可通過壓縮氧和化學(xué)氧等為避險(xiǎn)人員提供氧氣，但宜采用壓縮氧,。設(shè)置在離地表較淺適宜地面鉆孔的避難硐室,，應(yīng)有直通地面的鉆孔和直通地面的壓風(fēng)、供水（供養(yǎng)）、通信等系統(tǒng),，提高抗災(zāi)變能力,。避難硐室大小應(yīng)能滿足采掘工作面等相關(guān)區(qū)域全部人員安全避險(xiǎn)的要求。

　　2010年8月5日智利圣訶塞銅礦發(fā)生嚴(yán)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。這再次說明建設(shè)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(xiàn)有通信技術(shù),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(luò)中斷,。瓦斯爆炸事故常常會使移動(dòng)變電站等大型機(jī)電設(shè)備傾倒，當(dāng)然,，瓦斯爆炸等事故也可能使救生艙傾倒,，使需要避險(xiǎn)的人員無法進(jìn)入。設(shè)置在巷道中的移動(dòng)式救生艙會增加通風(fēng)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(gè)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,、成本高，性能價(jià)格比較低,。

　　5礦井壓風(fēng)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(fēng)系統(tǒng),，并在此基礎(chǔ)上，按照所有采掘作業(yè)地點(diǎn)在災(zāi)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(tǒng),。

　　壓風(fēng)自救系統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)應(yīng)設(shè)置在地面。深部多水平開采的礦井,，空氣壓縮機(jī)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(jī)可安裝在其供風(fēng)水平以上兩個(gè)水平的進(jìn)風(fēng)井井底車場安全可靠的位置。井下壓風(fēng)管路要采取保護(hù)措施,，防止災(zāi)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(shè)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(shè)壓風(fēng)管路，并設(shè)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(shè)完善的防塵供水系統(tǒng)；除按照《煤礦安全規(guī)程》要求設(shè)置三通及閥門外,，還要在所有采掘工作面和其他人員較集中的地點(diǎn)設(shè)置供水閥門,，保證在災(zāi)變期間能夠?yàn)楦鞑删蜃鳂I(yè)地點(diǎn)提供應(yīng)急供水。要加強(qiáng)供水管路維護(hù),，保證閥門開關(guān)靈活,，嚴(yán)禁跑、冒,、滴,、漏。

　　7結(jié)論

　　煤礦井下安全避險(xiǎn)6大系統(tǒng)是避免或減少瓦斯,、火災(zāi)等重特大事故發(fā)生,，應(yīng)急救援和緊急避險(xiǎn)的有效措施。因此,，煤礦企業(yè)要嚴(yán)格按照《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)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(jiān)督管理總局國家煤礦安全監(jiān)察局關(guān)于建設(shè)完善煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的通知（安監(jiān)總煤裝[2010]146號）》、《煤礦安全規(guī)程》和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),，裝備,、維護(hù)與使用。

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文章標(biāo)題：煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的作用和配置方案 山東國泰科技有限公司編輯原創(chuàng)

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