建設(shè)井下“10大”安全保障系統(tǒng)

王 斌

自塔山煤礦建礦以來,集團(tuán)始終高度重視該礦的安全保障系統(tǒng)建設(shè),先后投入了大量資金,引進(jìn)了先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備,形成了煤礦監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、緊急避險(xiǎn)、壓風(fēng)自救、給水排水、通信聯(lián)絡(luò)、頂板在線監(jiān)測、防火滅火、瓦斯抽放、入井考試“10大”高效完備的安全保障系統(tǒng)。

同煤集團(tuán)是一個(gè)與共和國同齡的國有特大型煤炭生產(chǎn)企業(yè),新中國成立以來,同煤已累計(jì)生產(chǎn)原煤18億多t,相當(dāng)于為我國每人提供了1t多煤,同煤集團(tuán)由此具有了一個(gè)聞名全國的美譽(yù):“燒熱了華北一半的炕,點(diǎn)亮了全國一半的燈”。

集團(tuán)主力礦井——塔山煤礦,更是國際上設(shè)計(jì)能力最大的單井口井工礦井,塔山礦2003年開工建設(shè),2009年達(dá)產(chǎn),礦井現(xiàn)年產(chǎn)量1500萬t。

自塔山煤礦建礦以來,集團(tuán)始終高度重視該礦的安全保障系統(tǒng)建設(shè),先后投入了大量資金,引進(jìn)了先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備,形成了煤礦監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、緊急避險(xiǎn)、壓風(fēng)自救、給水排水、通信聯(lián)絡(luò)、頂板在線監(jiān)測、防火滅火、瓦斯抽放、入井考試“10大”高效完備的安全保障系統(tǒng)。

“塔山煤礦代表著

中國煤炭工業(yè)未來的發(fā)展方向”

傳統(tǒng)的煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng),一般用來監(jiān)測監(jiān)控井下瓦斯、CO等有毒有害氣體。塔山礦采用的是具有甲烷風(fēng)電閉鎖功能、甲烷濃度超限報(bào)警斷電功能、故障斷電功能的KJ70N監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由1個(gè)地面監(jiān)控中心站、39套井下本質(zhì)安全型監(jiān)控分站、232個(gè)礦井環(huán)境監(jiān)測傳感器組成,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)井下瓦斯、CO、溫度、風(fēng)速、負(fù)壓、煙霧等環(huán)境的全程監(jiān)控。

2010年4月中旬,塔山礦通風(fēng)區(qū)技術(shù)人員又開展了隱患排查治理行動(dòng),從地面生產(chǎn)系統(tǒng)到井下各采掘作業(yè)地點(diǎn)、煤流系統(tǒng)、機(jī)電硐室及其他通風(fēng)巷道和主扇機(jī)房,一一排查,共增加、更換安全監(jiān)測監(jiān)控傳感器27臺(tái),安裝安全監(jiān)測監(jiān)控分站13臺(tái),鋪設(shè)監(jiān)測監(jiān)控電纜5000余m。順利通過了山西省安全監(jiān)測監(jiān)控專家組的驗(yàn)收。

除了有毒有害氣體的監(jiān)測監(jiān)控,塔山礦建設(shè)的全面監(jiān)測監(jiān)控體系,還可對(duì)井下主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)、作業(yè)人員和關(guān)鍵崗位(包括地面選煤廠等單位作業(yè)人員)、生產(chǎn)環(huán)境和重要設(shè)備、物流運(yùn)輸和實(shí)時(shí)工況等,進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測記錄和遠(yuǎn)程集中控制。

以設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)來說,塔山礦采用了在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域處于領(lǐng)軍地位的美國霍尼韋爾公司的PKS系統(tǒng),該系統(tǒng)是集數(shù)據(jù)通信、處理、采集、控制、協(xié)調(diào)、綜合智能判斷、圖文顯示為一體的綜合數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng),能夠在各種情況下,準(zhǔn)確、可靠、快捷地作出反應(yīng),及時(shí)處理、協(xié)調(diào)各系統(tǒng)設(shè)備工作,起到了對(duì)礦井設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制的目的。在塔山礦,瓦斯監(jiān)測、通風(fēng)監(jiān)測、電源故障、火險(xiǎn)預(yù)警等,都實(shí)現(xiàn)了3級(jí)聯(lián)控,地面、井下可聯(lián)動(dòng)排除環(huán)境或設(shè)備險(xiǎn)情。

在人員定位監(jiān)測系統(tǒng)方面,塔山礦采用了澳大利亞生產(chǎn)的井下人員定位跟蹤系統(tǒng),該系統(tǒng)具有下井人員的考勤統(tǒng)計(jì)與人員定位跟蹤兩大功能?？杉皶r(shí)準(zhǔn)確地掌握井下人員的分布及出勤情況,礦工不論在井下任何位置,中心調(diào)度室都看得一清二楚,指揮人員可隨時(shí)通過礦工頭盔上的耳機(jī),進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度。

塔山礦建設(shè)的全面監(jiān)測監(jiān)控體系,還可對(duì)井下頂板實(shí)施在線監(jiān)測。礦井采用的ZYDC-I型支架工作阻力在線監(jiān)控系統(tǒng),能對(duì)綜放工作面支架前柱、后柱、前梁的阻力變化情況,進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控;礦井采用的KGE30型頂板離層報(bào)警儀,能對(duì)巷道頂板離層變化情況進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控;礦井采用的TYGD10型巖層鉆孔探測儀,能對(duì)頂板結(jié)構(gòu)進(jìn)行鉆孔窺視分析,為優(yōu)化支護(hù)參數(shù)提供依據(jù),確保支護(hù)更加科學(xué)合理。通過多種監(jiān)控手段的聯(lián)合運(yùn)用,能夠確保監(jiān)控人員及時(shí)準(zhǔn)確地掌握井下頂板移動(dòng)情況,避免頂板垮塌事故。

塔山礦建設(shè)的全面監(jiān)測監(jiān)控體系,受到了業(yè)界的廣泛好評(píng),由中國科學(xué)院、中國工程院院士組成的專家考察團(tuán)考察完塔山礦后指出:“塔山煤礦代表著中國煤炭工業(yè)未來的發(fā)展方向”。

數(shù)字化礦井建設(shè)

提高了礦井的安全系數(shù)

塔山礦開采的是地層更深處的石炭二疊紀(jì)煤層,地質(zhì)構(gòu)造簡單、煤層賦存穩(wěn)定,井田范圍內(nèi)可采儲(chǔ)量有26億t,這些條件,決定了塔山礦能夠建成高度集中的現(xiàn)代化數(shù)字礦井。

為此,集團(tuán)邀請了在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域處于領(lǐng)軍地位的美國霍尼韋爾公司,由其過程控制部幫助實(shí)現(xiàn)塔山現(xiàn)代化數(shù)字礦井夢想?；裟犴f爾公司為塔山礦提供了EIP(網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái))、CCTV (閉路監(jiān)控電視系統(tǒng))、PKS(礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng))、I.S(本質(zhì)安全解決方案)、T8LE&S(人員培訓(xùn)、工程執(zhí)行和服務(wù))等全方位解決方案。解決方案的系統(tǒng)平臺(tái)先進(jìn)、設(shè)備本質(zhì)安全、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)安全,十分適合在塔山礦應(yīng)用。并且,該解決方案還具有系統(tǒng)和設(shè)備接口豐富、易于擴(kuò)展、使用簡單、生產(chǎn)過程中易于移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn),從而滿足了塔山礦數(shù)字化控制下安全高效生產(chǎn)的需要。

在塔山煤礦首采工作面上,只見機(jī)械不見人,數(shù)十噸重的采掘機(jī)會(huì)自行移動(dòng),每班只需要六七個(gè)人。操作人員一按手中的遙控器,采煤機(jī)巨大的滾筒便轟鳴著開始割煤!數(shù)字化礦井建設(shè),提高了礦井的安全生產(chǎn)系數(shù);現(xiàn)代化的綜采設(shè)備,降低了煤礦的勞動(dòng)密集程度,減少了作業(yè)人員的人為違章率。

目前,塔山礦全部井下工人和地面管理人員加起來也不過600人,而塔山礦的年產(chǎn)能已達(dá)到1500萬t,這樣一個(gè)高產(chǎn)礦井,如果按照傳統(tǒng)的開采方式,用工人數(shù)將至少突破3萬人。

全方位提升礦井安全保障能力

目前,集團(tuán)已在塔山礦建設(shè)有完備的通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng),該系統(tǒng)主要由地面線網(wǎng)和井下線網(wǎng)兩部分組成,地面線網(wǎng)主要設(shè)備有德國西門子公司制造的交換容量1000門的局線程控機(jī);井下線網(wǎng)為江西聯(lián)創(chuàng)集團(tuán)公司制造的交換容量416門的DDK-6型井下調(diào)度程控機(jī)和一些配套設(shè)備,井下各采掘工作面,以及其他主要場所,均安裝有井上井下通信設(shè)備,能夠擔(dān)負(fù)安全生產(chǎn)、經(jīng)營調(diào)度以及業(yè)務(wù)往來等通信保障任務(wù)。為了完善該系統(tǒng),礦里現(xiàn)又訂購了礦用無線通信系統(tǒng),系統(tǒng)投運(yùn)后,將形成井下所有作業(yè)點(diǎn)的100%無障礙通信,實(shí)現(xiàn)井下流動(dòng)作業(yè)的無線調(diào)度及井下影像和數(shù)據(jù)的無線傳輸。

此外,集團(tuán)還在塔山礦推行了入井考試制度,在井口大廳,裝備有安全知識(shí)準(zhǔn)入考試系統(tǒng),所有入井人員都要經(jīng)過安全知識(shí)考試,未通過的,一律不得入井。

除了這些,塔山礦還針對(duì)礦井具有自燃發(fā)火傾向等特點(diǎn),完善了煤礦地下多層火區(qū)探測技術(shù),建設(shè)了先進(jìn)的防滅火系統(tǒng)。

該系統(tǒng)由束管監(jiān)測、注氮、注漿3大部分組成。束管監(jiān)測系統(tǒng)具有自動(dòng)分析功能,能夠24h不間斷自動(dòng)分析井下12種氣體。系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,還可以切換自動(dòng)及手動(dòng)采樣模式,滿足各種采樣需求,對(duì)采空區(qū)自燃發(fā)火危險(xiǎn)程度及時(shí)進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào);注氮系統(tǒng)建立有地面制氮車間,安裝有7臺(tái)制氮機(jī),建立了完善的注氮管網(wǎng),注氮能力達(dá)到了15000m3/h,可以對(duì)現(xiàn)采工作面和封閉工作面采空區(qū)連續(xù)注氮;注漿系統(tǒng)建立有地面制漿車間,能夠?qū)崿F(xiàn)給料自動(dòng)化和配料數(shù)字化,注漿能力達(dá)到了120m3/h,能夠?qū)崿F(xiàn)火災(zāi)事故后的快速滅火功能。

近兩年,集團(tuán)還在塔山礦各采掘巷道和開采盤區(qū)建設(shè)了緊急避難硐室,供井下作業(yè)人員緊急避險(xiǎn)使用。今年2月份以來,集團(tuán)還在塔山礦開展了煤礦井下救生艙等避險(xiǎn)設(shè)施應(yīng)用工作,開始在塔山礦完善煤礦井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng),與美國凱泰救生艙有限公司簽定了《合作意向書》,由凱泰公司提供礦用救生艙,在塔山礦井下試點(diǎn)應(yīng)用,并由凱泰公司組織教育培訓(xùn)和實(shí)際演練工作,使員工了解掌握救生艙使用性能。目前,相關(guān)技術(shù)論證、方案制定、工作計(jì)劃等已經(jīng)全面展開,救生艙已經(jīng)運(yùn)抵塔山煤礦。

下一步,集團(tuán)將按照國家安監(jiān)總局的部署和要求,快速完成救生艙的安裝和使用培訓(xùn),力爭盡快投入使用,并在所屬各煤礦進(jìn)行推廣,以進(jìn)一步完善煤礦井下?lián)岆U(xiǎn)救援設(shè)施,提升事故救援能力。(圖片由王斌提供)

編輯 余茂君