建設井下“10大”安全保障系統(tǒng)

王 斌

自塔山煤礦建礦以來,集團始終高度重視該礦的安全保障系統(tǒng)建設,先后投入了大量資金,引進了先進的技術設備,形成了煤礦監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、緊急避險、壓風自救、給水排水、通信聯(lián)絡、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)。

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

集團主力礦井——塔山煤礦,更是國際上設計能力最大的單井口井工礦井,塔山礦2003年開工建設,2009年達產,礦井現年產量1500萬t。

自塔山煤礦建礦以來,集團始終高度重視該礦的安全保障系統(tǒng)建設,先后投入了大量資金,引進了先進的技術設備,形成了煤礦監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、緊急避險、壓風自救、給水排水、通信聯(lián)絡、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電閉鎖功能、甲烷濃度超限報警斷電功能、故障斷電功能的KJ70N監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由1個地面監(jiān)控中心站、39套井下本質安全型監(jiān)控分站、232個礦井環(huán)境監(jiān)測傳感器組成,能夠實現對井下瓦斯、CO、溫度、風速、負壓、煙霧等環(huán)境的全程監(jiān)控。

2010年4月中旬,塔山礦通風區(qū)技術人員又開展了隱患排查治理行動,從地面生產系統(tǒng)到井下各采掘作業(yè)地點、煤流系統(tǒng)、機電硐室及其他通風巷道和主扇機房,一一排查,共增加、更換安全監(jiān)測監(jiān)控傳感器27臺,安裝安全監(jiān)測監(jiān)控分站13臺,鋪設監(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)控專家組的驗收。

除了有毒有害氣體的監(jiān)測監(jiān)控,塔山礦建設的全面監(jiān)測監(jiān)控體系,還可對井下主要生產環(huán)節(jié)、作業(yè)人員和關鍵崗位(包括地面選煤廠等單位作業(yè)人員)、生產環(huán)境和重要設備、物流運輸和實時工況等,進行實時監(jiān)測記錄和遠程集中控制。

以設備監(jiān)控系統(tǒng)來說,塔山礦采用了在工業(yè)自動化領域處于領軍地位的美國霍尼韋爾公司的PKS系統(tǒng),該系統(tǒng)是集數據通信、處理、采集、控制、協(xié)調、綜合智能判斷、圖文顯示為一體的綜合數據應用系統(tǒng),能夠在各種情況下,準確、可靠、快捷地作出反應,及時處理、協(xié)調各系統(tǒng)設備工作,起到了對礦井設備遠程監(jiān)測和控制的目的。在塔山礦,瓦斯監(jiān)測、通風監(jiān)測、電源故障、火險預警等,都實現了3級聯(lián)控,地面、井下可聯(lián)動排除環(huán)境或設備險情。

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)計與人員定位跟蹤兩大功能。可及時準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,中心調度室都看得一清二楚,指揮人員可隨時通過礦工頭盔上的耳機,進行生產調度。

塔山礦建設的全面監(jiān)測監(jiān)控體系,還可對井下頂板實施在線監(jiān)測。礦井采用的ZYDC-I型支架工作阻力在線監(jiān)控系統(tǒng),能對綜放工作面支架前柱、后柱、前梁的阻力變化情況,進行實時在線監(jiān)控;礦井采用的KGE30型頂板離層報警儀,能對巷道頂板離層變化情況進行監(jiān)測監(jiān)控;礦井采用的TYGD10型巖層鉆孔探測儀,能對頂板結構進行鉆孔窺視分析,為優(yōu)化支護參數提供依據,確保支護更加科學合理。通過多種監(jiān)控手段的聯(lián)合運用,能夠確保監(jiān)控人員及時準確地掌握井下頂板移動情況,避免頂板垮塌事故。

塔山礦建設的全面監(jiān)測監(jiān)控體系,受到了業(yè)界的廣泛好評,由中國科學院、中國工程院院士組成的專家考察團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”。

數字化礦井建設

提高了礦井的安全系數

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

為此,集團邀請了在工業(yè)自動化領域處于領軍地位的美國霍尼韋爾公司,由其過程控制部幫助實現塔山現代化數字礦井夢想。霍尼韋爾公司為塔山礦提供了EIP(網絡信息平臺)、CCTV (閉路監(jiān)控電視系統(tǒng))、PKS(礦井綜合自動化系統(tǒng))、I.S(本質安全解決方案)、T8LE&S(人員培訓、工程執(zhí)行和服務)等全方位解決方案。解決方案的系統(tǒng)平臺先進、設備本質安全、網絡結構安全,十分適合在塔山礦應用。并且,該解決方案還具有系統(tǒng)和設備接口豐富、易于擴展、使用簡單、生產過程中易于移動等優(yōu)點,從而滿足了塔山礦數字化控制下安全高效生產的需要。

在塔山煤礦首采工作面上,只見機械不見人,數十噸重的采掘機會自行移動,每班只需要六七個人。操作人員一按手中的遙控器,采煤機巨大的滾筒便轟鳴著開始割煤!數字化礦井建設,提高了礦井的安全生產系數;現代化的綜采設備,降低了煤礦的勞動密集程度,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,而塔山礦的年產能已達到1500萬t,這樣一個高產礦井,如果按照傳統(tǒng)的開采方式,用工人數將至少突破3萬人。

全方位提升礦井安全保障能力

目前,集團已在塔山礦建設有完備的通信聯(lián)絡系統(tǒng),該系統(tǒng)主要由地面線網和井下線網兩部分組成,地面線網主要設備有德國西門子公司制造的交換容量1000門的局線程控機;井下線網為江西聯(lián)創(chuàng)集團公司制造的交換容量416門的DDK-6型井下調度程控機和一些配套設備,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備,能夠擔負安全生產、經營調度以及業(yè)務往來等通信保障任務。為了完善該系統(tǒng),礦里現又訂購了礦用無線通信系統(tǒng),系統(tǒng)投運后,將形成井下所有作業(yè)點的100%無障礙通信,實現井下流動作業(yè)的無線調度及井下影像和數據的無線傳輸。

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

除了這些,塔山礦還針對礦井具有自燃發(fā)火傾向等特點,完善了煤礦地下多層火區(qū)探測技術,建設了先進的防滅火系統(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)具有自動分析功能,能夠24h不間斷自動分析井下12種氣體。系統(tǒng)運行可靠穩(wěn)定,數據準確,還可以切換自動及手動采樣模式,滿足各種采樣需求,對采空區(qū)自燃發(fā)火危險程度及時進行預測預報;注氮系統(tǒng)建立有地面制氮車間,安裝有7臺制氮機,建立了完善的注氮管網,注氮能力達到了15000m3/h,可以對現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,能夠實現給料自動化和配料數字化,注漿能力達到了120m3/h,能夠實現火災事故后的快速滅火功能。

近兩年,集團還在塔山礦各采掘巷道和開采盤區(qū)建設了緊急避難硐室,供井下作業(yè)人員緊急避險使用。今年2月份以來,集團還在塔山礦開展了煤礦井下救生艙等避險設施應用工作,開始在塔山礦完善煤礦井下緊急避險系統(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,在塔山礦井下試點應用,并由凱泰公司組織教育培訓和實際演練工作,使員工了解掌握救生艙使用性能。目前,相關技術論證、方案制定、工作計劃等已經全面展開,救生艙已經運抵塔山煤礦。

下一步,集團將按照國家安監(jiān)總局的部署和要求,快速完成救生艙的安裝和使用培訓,力爭盡快投入使用,并在所屬各煤礦進行推廣,以進一步完善煤礦井下?lián)岆U救援設施,提升事故救援能力。(圖片由王斌提供)

編輯 余茂君