大柳塔井安全避險(xiǎn)系統(tǒng)技術(shù)研究

劉 瑞

（國家能源集團(tuán)神東煤炭公司大柳塔煤礦，陜西 榆林 719000）

1 工程概況

大柳塔井是屬于中國神華神東煤炭集團(tuán)的礦井，始建于1987年10月，1996年正式投產(chǎn)。礦井安全是煤礦工作的重中之重，礦井時(shí)時(shí)刻刻都關(guān)注安全問題，積極響應(yīng)國家安全規(guī)定，建設(shè)井下安全系統(tǒng)，建立安全生產(chǎn)高效的礦井，在取得生產(chǎn)效益的同時(shí)，保障工人的生命安全[1]。

針對大柳塔井52607回撤通道及輔巷掘進(jìn)工作面進(jìn)行安全避險(xiǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用。設(shè)計(jì)掘進(jìn)區(qū)域地面位置東側(cè)為切概溝、西側(cè)為賈家畔4組、南側(cè)為白家灣煤礦、北側(cè)為賈家畔6組。設(shè)計(jì)巷道位于六盤區(qū)輔運(yùn)大巷以北，東北側(cè)為52607設(shè)計(jì)工作面實(shí)煤體、西北側(cè)為52608設(shè)計(jì)工作面實(shí)煤體、東南側(cè)臨近52606設(shè)計(jì)工作面實(shí)煤體。

2 安全避險(xiǎn)系統(tǒng)

大柳塔礦井安全避險(xiǎn)系統(tǒng)包括6個(gè)方面[2]，如圖1所示。

圖1 礦井安全避險(xiǎn)系統(tǒng)示意圖

2.1 監(jiān)測系統(tǒng)

2.1.1 監(jiān)測系統(tǒng)概述

井下安設(shè)有完好的風(fēng)電、甲烷電閉鎖裝置、分站及規(guī)定型號和數(shù)量的傳感器，地面設(shè)有監(jiān)測中心。巷道內(nèi)各種傳感器所監(jiān)測到的信號通過監(jiān)測線路傳入工作面設(shè)備配電硐室處分站，分站再將信號上傳至井下防爆交換機(jī)，最終數(shù)據(jù)全部上傳至地面監(jiān)測中心中心站[3]。大柳塔煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)KJ83X（A）中心站-52煤輔運(yùn)大巷監(jiān)測監(jiān)控專用光纜（MGTS-8B）-52煤輔運(yùn)大巷延伸段16聯(lián)巷監(jiān)測監(jiān)控井下防爆交換機(jī)（KJ83X(A)-WG）-52煤六盤區(qū)主運(yùn)大巷監(jiān)測監(jiān)控專用纜線（MHYV1×4/1.38）-52煤六盤區(qū)輔運(yùn)大巷42聯(lián)巷移變硐室監(jiān)控基站（KJ83N(A)-F）-中途配電硐室監(jiān)控基站-工作面?zhèn)鞲衅?。地面中心站對巷道?nèi)甲烷、風(fēng)機(jī)開停及供電狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，若發(fā)生甲烷超限、風(fēng)機(jī)停風(fēng)等事故時(shí)，分站處的瓦斯（風(fēng)）電閉鎖裝置自動(dòng)切斷工作面相應(yīng)設(shè)備供電。監(jiān)測系統(tǒng)如圖2所示。

2.1.2 日常使用及維護(hù)

1）礦井通風(fēng)隊(duì)負(fù)責(zé)安全監(jiān)控監(jiān)測分站，各類監(jiān)測裝備的安裝、回收、維護(hù)、調(diào)試等工作。安全監(jiān)控設(shè)備的檢查、測試每15天至少1次。

2）負(fù)責(zé)掘進(jìn)工作面區(qū)域監(jiān)控纜線延伸、回撤，傳感器的掛設(shè)、使用及日常維護(hù)等工作，并保證責(zé)任區(qū)內(nèi)監(jiān)控設(shè)備供電電源的可靠，停電后及時(shí)送電。在發(fā)現(xiàn)各監(jiān)測設(shè)備故障時(shí)，及時(shí)聯(lián)系監(jiān)測監(jiān)控人員維修。

圖2 監(jiān)測系統(tǒng)示意圖

3）安裝在各種設(shè)備上的傳感器等，由設(shè)備操作人員進(jìn)行日常的檢查，如果發(fā)生問題，應(yīng)立即向監(jiān)測中心報(bào)告。

4）工作面經(jīng)常移動(dòng)的工作面甲烷傳感器、電纜等安全監(jiān)控設(shè)備，必須按規(guī)定移動(dòng)、使用，不得擅自停用。傳感器的使用要保持在干燥的環(huán)境下，避免被濕潤環(huán)境腐蝕，影響正常使用。

2.2 人員定位系統(tǒng)

2.2.1 人員定位系統(tǒng)簡介

我礦采用深圳翌日科技有限公司生產(chǎn)的KJ761型礦用人員定位安全管理系統(tǒng)，它是采用新一代Zigbee無線技術(shù)，采用TOF精確定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)對井下人員、車輛等目標(biāo)全程、實(shí)時(shí)、連續(xù)、精確的跟蹤，并實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)對井下人員的實(shí)時(shí)無線尋呼，為礦井日常生產(chǎn)調(diào)度、監(jiān)測監(jiān)控、應(yīng)急救援提供有效手段。

2.2.2 定位礦燈使用方法

定位礦燈簡易圖如圖3所示

圖3 定位礦燈示意圖

1）定位礦燈使用時(shí)，要注意檢查聲音信號，能夠及時(shí)接收呼叫信息，能夠隨時(shí)被監(jiān)測中心定位。

2）定位礦燈收到呼叫信息后，使用者按動(dòng)定位礦燈的“確認(rèn)”按鈕，定位礦燈將發(fā)出確認(rèn)信息，地面控制服務(wù)器收到確認(rèn)信息后將停止相應(yīng)的呼叫。

3）當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，工人能夠及時(shí)通過礦燈發(fā)出求救信息，監(jiān)測中心通過定位系統(tǒng)確定工人的位置，及時(shí)進(jìn)行救援，保障工人的生命安全。

2.2.3 人員定位系統(tǒng)管理措施

1）施工巷道內(nèi)分站全部由連掘一隊(duì)負(fù)責(zé)日常維護(hù)，其余專業(yè)項(xiàng)目有機(jī)電一隊(duì)負(fù)責(zé)。

2）定位礦燈用于井下人員定位和入井考勤，作為井下避險(xiǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，每位入井的員工必須佩戴定位礦燈。

3）定位礦燈要在使用時(shí)應(yīng)檢查電量是否充滿，不得出現(xiàn)電量不足引起報(bào)警情況，發(fā)現(xiàn)電量不足報(bào)警時(shí)，及時(shí)進(jìn)行充電。

4）井下不得拆卸定位礦燈。

5）非緊急情況不得按下“求救”按鈕。

2.3 通訊系統(tǒng)

2.3.1 通訊系統(tǒng)現(xiàn)狀

井下通訊系統(tǒng)能夠建立礦井通訊網(wǎng)絡(luò)，井下與地面及時(shí)溝通，進(jìn)行施工安排，在發(fā)生災(zāi)害時(shí)，也能指導(dǎo)救援逃生。大柳塔井已經(jīng)建立了完善的通訊系統(tǒng)，包括有線通訊系統(tǒng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)、廣播通訊系統(tǒng)。

1）有線通訊系統(tǒng)。有線電話系統(tǒng)采用天津華寧TKC101-Z通訊、控制一體化控制系統(tǒng)，容量256門。在井下工作面、施工地點(diǎn)等都有防爆電話，能夠及時(shí)與地面溝通,井下各處也能進(jìn)行調(diào)度。

2）移動(dòng)通訊系統(tǒng)。井下已實(shí)現(xiàn)4G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，4G手機(jī)系統(tǒng)采用天津華寧TKC101-Z通訊、控制一體化控制系統(tǒng)。我隊(duì)工作面破碎機(jī)處安裝有電信4G通訊基站，信號線型號為MHYBV-7-1/2-XX。班長以上人員各配備1臺型號為KTW105A/B的4G本質(zhì)安全防爆手機(jī)，可直接與井上下的4G手機(jī)、固定電話進(jìn)行信息溝通、通話聯(lián)系。

3）廣播通話系統(tǒng)。采用KT293型礦用廣播通信系統(tǒng)，用于指揮生產(chǎn)和交通運(yùn)輸，在設(shè)備上安裝擴(kuò)音電話，用于設(shè)備的開啟與關(guān)閉，方便作業(yè)人員聯(lián)系[4]。

2.3.2 通訊系統(tǒng)維護(hù)

1）基站和電話要安裝在干燥、較寬闊、圍巖較堅(jiān)硬、支護(hù)良好的環(huán)境，而且距離頂板要至少300 mm，有利于信號傳輸和設(shè)備的維修。要經(jīng)常檢查設(shè)備是否能夠正常使用。

2）攜帶防爆手機(jī)的人員要經(jīng)常檢查手機(jī)信號，手機(jī)設(shè)備問題，入井前充足電，保持通訊正常，避免發(fā)生災(zāi)害時(shí)不能及時(shí)聯(lián)系監(jiān)測中心進(jìn)行救援。

3）操作人員在操作設(shè)備，進(jìn)行設(shè)備的開啟關(guān)閉時(shí)，要及時(shí)通過通訊系統(tǒng)發(fā)出警示聲音，避免不知情的工人在旁邊發(fā)生危險(xiǎn)，起到一個(gè)通知警告的作用。

2.4 供水施救系統(tǒng)

2.4.1 供水施救系統(tǒng)概述

大柳塔井供水施救水源是地面加壓泵房（與自來水管網(wǎng)連通）引入一趟DN150管路，將其與井下供水網(wǎng)聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急供水功能。52608回順引進(jìn)一趟DN150的供水管路到達(dá)工作面接入供水施救裝置。

當(dāng)掘進(jìn)工作面出現(xiàn)水、火、瓦斯、頂板等人員被困掘進(jìn)工作面的災(zāi)變時(shí)，供水施救系統(tǒng)應(yīng)立即投入使用，被困人員可以從供水施救管路中獲取飲用水或者營養(yǎng)液等物品，確保被困人員的安全。開啟供水施救系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意供水系統(tǒng)的壓力，提前進(jìn)行泄壓，防止壓力過大造成人員傷害。

2.4.2 日常檢查與維護(hù)

1）需要指定專人負(fù)責(zé)，每個(gè)機(jī)器必須掛牌處理，記錄時(shí)間和檢查結(jié)果。

2）要經(jīng)常進(jìn)行檢查，避免有漏水、堵水現(xiàn)象的發(fā)生，有隱患存在時(shí)，要立即反映。

3）日常檢查閥門等開關(guān)，是否正常運(yùn)行，避免閥門松動(dòng)。

4）實(shí)現(xiàn)基本的防塵、供水、消防等功能，應(yīng)保持24 h供水。

2.4.3 供水系統(tǒng)管網(wǎng)安設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

要求每條巷道都應(yīng)安裝供水管路，供水施救系統(tǒng)每隔100 m設(shè)置施救飲水點(diǎn)、每隔500 m安裝控制閥門；在掘進(jìn)工作面交接班處安裝5組供水施救裝置，滿足至少30人的使用；每個(gè)地點(diǎn)也都要掛反光牌并且標(biāo)注清晰，在發(fā)生災(zāi)難的情況下能迅速找到施救點(diǎn)。

2.5 壓風(fēng)自救系統(tǒng)

2.5.1 井下壓風(fēng)自救呼吸裝置

壓風(fēng)自救裝置見表1。

表1 ZYJ-M6型壓風(fēng)自救裝置技術(shù)參數(shù)表

1）在交接班區(qū)域壓風(fēng)管路末端引出壓風(fēng)支管，并安裝5組（每組保證6人同時(shí)使用）壓風(fēng)自救呼吸裝置，可滿足30人同時(shí)使用。沿線每隔1 000 m設(shè)置滿足10人同時(shí)使用的壓風(fēng)自救呼吸裝置。

2）在壓風(fēng)管路與自救裝置連接處，要加裝開關(guān)和氣水分離器。

2.5.2 壓風(fēng)自救系統(tǒng)使用

1）礦井每隔一段距離就會安裝壓風(fēng)自救裝置，當(dāng)通風(fēng)不暢或發(fā)生通風(fēng)災(zāi)害時(shí)，人員能夠及時(shí)利用壓風(fēng)自救裝置來逃生，等待礦上救援。

2）在工作面火災(zāi)下風(fēng)側(cè)人員無法穿越火區(qū)時(shí)，應(yīng)立即打開自救器，尋找附近的壓風(fēng)自救裝置。

3）如果人員較多，一處壓風(fēng)自救裝置不夠用時(shí)，應(yīng)保持冷靜，戴好自救器尋找下一處壓風(fēng)自救裝置。

4）整套壓風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)保證24 h供風(fēng)，緊急情況下均可投入使用。

2.5.3 壓風(fēng)自救系統(tǒng)安裝

在交接班區(qū)域壓風(fēng)管路末端引出壓風(fēng)支管，安裝5組壓風(fēng)自救裝置，可滿足30人共同使用；巷道每隔1 000 m設(shè)置壓風(fēng)自救呼吸裝置，滿足10人同時(shí)使用；在壓風(fēng)管路與自救裝置連接處，要加裝開關(guān)和氣水分離器，使用時(shí)當(dāng)氣水分離器中的水超過水位上限時(shí)，應(yīng)進(jìn)行排水，向上推排水柱，水立即排出，排水完畢后放開排水柱將其復(fù)位；壓風(fēng)自救裝置應(yīng)取得礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志，符合《礦井壓風(fēng)自居裝置技術(shù)條件》的要求。

2.6 緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)

2.6.1 緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)現(xiàn)狀

大柳塔煤礦大井緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)主要包括隨身攜帶的自救器、移動(dòng)救生艙、永久避難硐室、避災(zāi)路線指示標(biāo)識、壓風(fēng)自救及供水施救設(shè)施、礦燈定位及呼救功能、應(yīng)急預(yù)案等。

井下發(fā)生頂板、火災(zāi)、瓦斯爆炸、水害等突發(fā)緊急情況時(shí)，受災(zāi)人員可使用自身攜帶的或移動(dòng)救生艙內(nèi)的備用自救器、可通過工作面的壓風(fēng)自救和供水施救裝置自救，同時(shí)可通過礦燈呼救功能發(fā)出呼救信號、沿避災(zāi)路線撤離。在逃生路徑被阻的情況下，井下安全艙就起到了重要作用，里邊有足夠的食物和水，而且足夠密閉，人員能夠在保障生命安全的情況下等待救援[5]。

2.6.2 緊急避險(xiǎn)裝備的使用

1）隔絕式壓縮氧氣自救器的使用。打開開關(guān)裝置，露出里邊的氣囊，將管口放入嘴中，慢慢打開氧氣瓶開關(guān)，戴上鼻夾，將氧氣速率調(diào)節(jié)到能接受的范圍，檢查是否發(fā)生漏氣。緩慢用鼻子吸氣、用嘴呼氣，就可以逃生或者等待救援。

2）自救器補(bǔ)給站。礦用移動(dòng)自救器補(bǔ)給站的機(jī)械結(jié)構(gòu)組由2個(gè)過渡室、1個(gè)自救器補(bǔ)給室組成。當(dāng)遇到危險(xiǎn)狀況時(shí)，操作人員進(jìn)入過渡站內(nèi)，啟動(dòng)過渡站氣幕系統(tǒng)，逃生人員陸續(xù)進(jìn)入過渡站。通過壓風(fēng)系統(tǒng)向過渡站內(nèi)供應(yīng)新鮮空氣，當(dāng)壓風(fēng)系統(tǒng)遭到破壞不能使用時(shí)，則啟動(dòng)空氣控制系統(tǒng)平衡站內(nèi)氣體濃度，然后進(jìn)行自救器更換和使用必要的生存保障物品。

3）永久避難硐室。本避難硐室結(jié)構(gòu)組成共分為三部分，即過渡室，安全艙和設(shè)備室。過渡室通過水幕裝置能夠隔絕煙塵、危害氣體進(jìn)入；安全艙為避險(xiǎn)人員生存的場所[6]，本避難硐室設(shè)置為100人，安全艙內(nèi)有充足的食物和水資源，礦燈、自救器等。建有供氧間能夠?yàn)槿藛T提供氧氣等待救援，同時(shí)建有網(wǎng)絡(luò)基站能夠與監(jiān)測中心保持聯(lián)絡(luò)，為等待救援拖延時(shí)間，最大化保障人員的生命安全。

4）自救互救技術(shù)。應(yīng)對工人進(jìn)行安全培訓(xùn)，掌握一定的自救互救技術(shù)，提高安全警惕意識，在發(fā)生災(zāi)害時(shí)能夠迅速做出反應(yīng)，及時(shí)進(jìn)行逃生。當(dāng)有同伴受傷昏迷時(shí)，應(yīng)把受傷人員抬到寬闊、通風(fēng)良好的地方，進(jìn)行人工呼吸及時(shí)救治?，F(xiàn)場急救必須堅(jiān)持“三先三后”原則。對昏迷窒息人員先蘇醒后搬運(yùn)；對骨折人員先固定后搬運(yùn)；對出血人員先止血后搬運(yùn)。

3 結(jié)論

大柳塔安全避災(zāi)系統(tǒng)結(jié)合了巷道實(shí)際情況，不僅節(jié)約了建設(shè)成本，也提高了礦井避災(zāi)能力。在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的效果，運(yùn)行可靠，后續(xù)進(jìn)行下一步優(yōu)化。