自動報警與滅火控制裝置在華安煤礦主斜井皮帶應(yīng)用

秦鵬 李棟梁

一、概況

《煤礦安全規(guī)程》2022第145條規(guī)定：箕斗提升井或者裝有帶式輸送機的井筒兼作風井使用時，必須遵守下列規(guī)定：……（二）箕斗提升井或者裝有帶式輸送機的井筒兼作進風井時，箕斗提升井筒中的風速不得超過6m/s、裝有帶式輸送機的井筒中的風速不得超過4m/s，并有防塵措施。裝有帶式輸送機的井筒中必須裝設(shè)自動報警滅火裝置、敷設(shè)消防管路?！睹旱V防滅火細則》第35條規(guī)定：裝有帶式輸送機的井筒兼作進風井時，井筒中必須裝設(shè)自動報警與自動滅火裝置，敷設(shè)消防管路?！睹禾康V井設(shè)計防火規(guī)范》GB 51078-2015 5.2.規(guī)定電纜密集場所和主要帶式輸送機，宜設(shè)置具有實時溫度監(jiān)測功能的線型光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)。結(jié)合新疆華安礦業(yè)股份有限公司華安煤礦主斜井現(xiàn)狀，安設(shè)自動報警與滅火控制裝置。

二、系統(tǒng)設(shè)計原則

根據(jù)礦井實際本著符合標準、安全、可靠、靈活實用、便于維護并節(jié)省投資的原則以及在保持必要的技術(shù)先進性和滿足生產(chǎn)、安全管理要求的前提下，保證建成后的系統(tǒng)技術(shù)先進、運行穩(wěn)定可靠、維護操作方便簡單、投資經(jīng)濟有效的要求，降低總體投資，求得先進性與經(jīng)濟性的完美統(tǒng)一。整體方案設(shè)計遵循以下設(shè)計原則：

（1）先進性

使用先進的技術(shù)設(shè)計，核心采用信息化技術(shù)，使用TCP/IP協(xié)議。全面滿足“性能可靠、快捷高效”作為一個系統(tǒng)的基本要求。系統(tǒng)具有充分的擴展能力。軟件為[監(jiān)控服務(wù)器-應(yīng)用/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器-監(jiān)控客戶端]的三層架構(gòu)設(shè)計，可接入多臺測溫主機和數(shù)百個電動球閥，同時對數(shù)十條運輸皮帶、多個硐室、變電所等進行防滅火監(jiān)控。盡最大可能在規(guī)模上滿足將來相當長的時間內(nèi)的擴充需要。注重技術(shù)性能上的前瞻性。要確保系統(tǒng)在未來較長的年限內(nèi)充分發(fā)揮功能，為煤礦的皮帶防滅火提供可靠的保障。

（2）可靠性

嚴格遵循國際國內(nèi)有關(guān)標準，充分考慮技術(shù)和設(shè)備的成熟性。采取模塊化構(gòu)造和控制方式，從系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)形式和控制方式的角度來提高系統(tǒng)整體的可靠性。充分考慮系統(tǒng)自身運行的安全、信息傳遞的安全和保密性，確保有關(guān)數(shù)據(jù)的安全。

（3）開放性

在系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選型上采用開放的技術(shù)標準，避免系統(tǒng)互聯(lián)或擴展的障礙。采用標準化的設(shè)計，選擇標準化的產(chǎn)品，便于備件儲備和互換。充分考慮系統(tǒng)及其設(shè)備的兼容性。系統(tǒng)和設(shè)備在橫向上具備廣泛的兼容性，便于廣泛利用先進的技術(shù)和設(shè)備進行系統(tǒng)擴充和升級。

（4）易操作性

只有方便的系統(tǒng)才是實用的系統(tǒng)，才能提高工作效率，實現(xiàn)系統(tǒng)的功能目標，降低人力成本和維護成本?？紤]了如下幾點：在確保系統(tǒng)高性能、高質(zhì)量的基礎(chǔ)上，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用方便性設(shè)計，在設(shè)備選型上選擇操作簡便的設(shè)備，著重系統(tǒng)的智能化和自動化。系統(tǒng)及其設(shè)備要易學易用，真正做到學用方便、使用方便、維護方便。一般管理人員經(jīng)過簡單培訓(xùn)，即可上崗值班，操作、復(fù)核和處理各種情況和事件。

（5）穩(wěn)定性

科學合理，全面綜合評估該系統(tǒng)的地位、影響、功能、安全要求等諸多因素，排除與之顯著沖突的設(shè)計和設(shè)備，以量體裁衣的方式做出針對性的系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選型。

三、設(shè)計方案

（1）設(shè)計原理

根據(jù)煤礦的實際工況條件及滅火需求，采用具有整套煤安證的“ZMK127井筒用報警滅火控制裝置”，上位機軟件已取得國家版權(quán)局頒發(fā)的計算機軟件著作權(quán)證書。ZMK127井筒用報警滅火控制裝置由三部分組成：

一是傳感控制層，采用ZWX4-Z礦用隔爆兼本安型光纖測溫主機和雙通道測溫光纖檢測整條皮帶溫度，采用GQQ5煤礦用煙霧傳感器對井筒內(nèi)各類火災(zāi)隱患產(chǎn)生的煙霧進行實時監(jiān)測，采用GTH1000（A）煤礦用一氧化碳傳感器對井筒內(nèi)的一氧化碳濃度進行實時監(jiān)測。而DFH20/7（A）礦用本安型電動球閥則能根據(jù)實時溫控和煙控自動進行灑水（噴灑超細干粉）滅火。

二是傳輸層，采用帶串口服務(wù)器功能的礦用本安型網(wǎng)絡(luò)交換機，同時支持以太網(wǎng)電口信號、光口信號和RS485信號，實現(xiàn)對各類檢測數(shù)據(jù)的上傳和自動報警滅火指令的下達。

三是應(yīng)用層，井筒用報警滅火控制裝置軟件，分析整個井筒溫度分布，控制溫度超限區(qū)域的電動球閥自動灑水（噴灑超細干粉）滅火。

（2） 火災(zāi)預(yù)警

火災(zāi)預(yù)警由ZWX4-Z光纖測溫主機和測溫光纜組成，分布式光纖測溫是一種實時、在線、連續(xù)的溫度測量技術(shù)，可以提供井筒內(nèi)皮帶的0.5米精度內(nèi)的溫度分布并定位報警位置。

根據(jù)煤礦情況，分布式光纖測溫主機放置在機頭附近（方便接入礦用環(huán)網(wǎng)的位置），測溫光纜從光纖測溫主機處開始沿主斜井皮帶兩側(cè)鋪設(shè)2路，每路光纜長度1000米（皮帶長度800米），主要對主斜井皮帶火災(zāi)隱患點進行無盲區(qū)全覆蓋監(jiān)測。分布式光纖測溫監(jiān)控軟件上對主斜井進行分區(qū)監(jiān)測，每個分區(qū)設(shè)置一個溫度報警值，若其中某個分區(qū)溫度測量值超過設(shè)定報警值，則聯(lián)動皮帶機停機（選用），同時該分區(qū)報警狀態(tài)會顯示在監(jiān)控軟件上，可通過軟件快速定位報警位置，同時光纖測溫主機會輸出一個高電平信號控制聲光報警器動作，提醒附近人員注意查看故障并及時排除問題。

（3）自動滅火裝置

自動滅火裝置采用一體化電動球閥，使用本安電源，帶485通訊接口，集合控制和灑水，滅火效果佳。就近從消防水管取水，節(jié)約成本。

井筒沿線每隔約50米布置一套滅火裝置控制灑水滅火，共布置17套滅火裝置；每套滅火裝置包含一臺本安型電動球閥、一臺礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源、一臺礦用本安型指示燈、一個煙霧傳感器和一套噴淋管路。機頭處布置一套滅火裝置控制噴灑超細干粉滅火，包含一臺本安型電動球閥、一臺礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源、一臺礦用本安型指示燈、一個煙霧傳感器和一套超細干粉滅火裝置。機尾處布置一臺一氧化碳傳感器，檢測井筒內(nèi)一氧化碳濃度。電動球閥經(jīng)485總線并接、信號轉(zhuǎn)換后接入網(wǎng)絡(luò)交換機。上位機監(jiān)控軟件為井筒用報警滅火控制裝置監(jiān)控軟件，通過該監(jiān)控軟件可實時查看各裝置球閥的編號、開/關(guān)狀態(tài)等信息，同時也能直接控制球閥動作，修改參數(shù)等功能。

（4）系統(tǒng)聯(lián)動

電腦終端放置在地面調(diào)度室或井口集控室，測溫主機和網(wǎng)絡(luò)交換機放置于機頭附近（方便接入礦用環(huán)網(wǎng)的位置），電腦終端和網(wǎng)絡(luò)交換機之間通過礦用環(huán)網(wǎng)連接。井筒用報警滅火控制裝置軟件安裝于電腦終端上，共設(shè)置18個分區(qū)，可實時通過分布式光纖測溫主機和測溫光纜獲得整個井筒內(nèi)的溫度分布，并繪出動態(tài)溫度曲線，分析每個分區(qū)的最高溫度值，若某個分區(qū)溫度超過報警值，分區(qū)報警狀態(tài)會顯示在監(jiān)控界面上，快速定位報警位置，自動打開對應(yīng)位置的前后兩個DFH20/7（A）礦用本安型電動球閥，進行灑水滅火并形成水幕隔斷，當獲取的實時溫度低于下限溫度，控制關(guān)閉球閥；機頭處只打開對應(yīng)的電動球閥進行噴灑超細干粉滅火。當煙霧傳感器檢測到煙霧時，延時t3（0-9999s可調(diào)）后打開對應(yīng)的DFH20/7（A）礦用本安型電動球閥，進行灑水滅火，若t3時間內(nèi)報警信號消失，則取消報警并重置倒計時，當沒有檢測到煙霧時，延時一段時間t1（0-9999s可調(diào)）后關(guān)閉球閥。

四、總結(jié)

該系統(tǒng)的運用有效實現(xiàn)了主斜井皮帶出現(xiàn)自然發(fā)火隱患時的報警與滅火功能為后續(xù)礦井皮帶初期火災(zāi)報警與處理提供了技術(shù)支持。