井下安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)在北方銅業(yè)銅礦峪礦的應(yīng)用

陳 輝

(中條山有色金屬集團(tuán)有限公司 生產(chǎn)部， 山西 垣曲 043700)

井下安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)在北方銅業(yè)銅礦峪礦的應(yīng)用

陳 輝

(中條山有色金屬集團(tuán)有限公司 生產(chǎn)部， 山西 垣曲 043700)

根據(jù)國(guó)家及省市安監(jiān)部門關(guān)于井下安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)的建設(shè)要求，北方銅業(yè)銅礦峪礦適時(shí)推出了先進(jìn)、實(shí)用的整體解決方案，實(shí)現(xiàn)了金屬礦山安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與調(diào)度指揮的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，提升了礦山現(xiàn)代化管理水平。對(duì)六大系統(tǒng)在運(yùn)行中存在的問題及注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述，為六大系統(tǒng)在金屬礦山的應(yīng)用提供了一定的借鑒作用。

安全避險(xiǎn)； 六大系統(tǒng)； 監(jiān)測(cè)監(jiān)控

0 概述

北方銅業(yè)銅礦峪礦，是全國(guó)最大的非煤系統(tǒng)地下開采礦山，年處理礦量超過600萬(wàn)t。該礦采用斜井、斜坡道- 盲豎井開拓，主要礦體采礦方法為自然崩落法。

根據(jù)山西省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局關(guān)于切實(shí)加強(qiáng)金屬非金屬地下礦山安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”建設(shè)的通知要求，該礦從2012年開始，通過組織技術(shù)人員外出專項(xiàng)考察、邀請(qǐng)有資質(zhì)的設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、省市安監(jiān)等部門專家審核、通過招標(biāo)確定有資質(zhì)的系統(tǒng)集成商等程序，經(jīng)過兩年來的總體施工、調(diào)試，北方銅業(yè)銅礦峪礦礦山六大避險(xiǎn)系統(tǒng)已于2014年8月順利通過省市有關(guān)部門的驗(yàn)收。

1 井下安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)的概念及總體要求

按照《國(guó)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》中關(guān)于“煤礦和非煤礦山要制定和實(shí)施生產(chǎn)技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)，安裝監(jiān)測(cè)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)和通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱六大系統(tǒng))等技術(shù)裝備，并于3年之內(nèi)完成”的要求，北方銅業(yè)銅礦峪礦也對(duì)本企業(yè)將要實(shí)施的六大系統(tǒng)作了總體要求和安排：

(1)整個(gè)系統(tǒng)采用交鑰匙工程，通過招標(biāo)確定有資質(zhì)的系統(tǒng)集成商(需在山西省安監(jiān)局備案)。時(shí)間從2012年開始，爭(zhēng)取用三年左右的時(shí)間，通過分步實(shí)施的辦法完成六大系統(tǒng)的建設(shè)。

(2)系統(tǒng)應(yīng)具有礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志。

(3)系統(tǒng)建成后應(yīng)達(dá)到“金屬非金屬地下礦山監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范”對(duì)于監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的總體要求；電纜和光纜敷設(shè)應(yīng)符合《金屬非金屬礦山安全規(guī)程(GB16423)》中的相關(guān)規(guī)定。

(4)主機(jī)應(yīng)安裝在地面，并雙機(jī)備份，冗余系統(tǒng)可靠；井下分站應(yīng)選擇安放在通風(fēng)良好，粉塵和潮濕度相對(duì)較低的巷道或硐室中，且便于維修調(diào)試。

(5)系統(tǒng)畫面顯示可實(shí)時(shí)與井下實(shí)際采掘開拓情況同步，通過簡(jiǎn)單輸入三維坐標(biāo)參數(shù)可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)井下礦體新開拓巷道三維建模，方便進(jìn)行井下三維圖形拓展動(dòng)態(tài)管理及測(cè)量驗(yàn)收數(shù)據(jù)的快速成圖；

(6)針對(duì)上下井工人通常乘座班車或其他運(yùn)輸工具高速出入井口的現(xiàn)狀，系統(tǒng)要確保檢測(cè)定位基站及相應(yīng)設(shè)備的高速并發(fā)識(shí)別能力，乘車人員不下車打卡就能完成檢測(cè)識(shí)別統(tǒng)計(jì)，從而縮短人員上下井時(shí)間、提高監(jiān)控過程的自動(dòng)化程度和監(jiān)控效率；

(7)系統(tǒng)應(yīng)能兼容礦山原有系統(tǒng)(斜坡道交通系統(tǒng)、卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)、火藥庫(kù)系統(tǒng)、旋回監(jiān)控系統(tǒng)等)，并預(yù)留與選礦廠監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)、集團(tuán)公司總調(diào)接口。

2 主要建設(shè)內(nèi)容及技術(shù)要求

2.1 礦山調(diào)度指揮中心及環(huán)網(wǎng)

礦山調(diào)度中心及環(huán)網(wǎng)建設(shè)包括數(shù)據(jù)處理中心、網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)安全、井下環(huán)網(wǎng)、大屏系統(tǒng)、綜合軟件平臺(tái)等。

系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)交換設(shè)備和光纜構(gòu)成一個(gè)貫通井下井上的信息的環(huán)型光纖高速通道，線路總長(zhǎng)近30公里，帶寬為1000 m，可同時(shí)接入不同協(xié)議的數(shù)據(jù)在該網(wǎng)上進(jìn)行傳輸和交換，留有與礦本部通訊的接口，將來可利用光纜或者已有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸?shù)降V辦公網(wǎng)絡(luò)。

指揮中心綜合數(shù)據(jù)處理與傳輸平臺(tái)是安全避險(xiǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，該平臺(tái)建成后可以實(shí)現(xiàn)礦山的井上和井下的語(yǔ)音通訊、視頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位、以及各種環(huán)境參數(shù)(如CO、風(fēng)速、風(fēng)壓監(jiān)測(cè)等)“多網(wǎng)合一”的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，解決所有安全生產(chǎn)子系統(tǒng)物理傳輸通道和接入問題。

2.2 監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)

2.2.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)由大屏幕顯示系統(tǒng)、服務(wù)器、傳輸線纜(接口)、傳感器、礦用攝像機(jī)等設(shè)備及相應(yīng)管理軟件組成，用于礦井中的有毒有害氣體濃度、風(fēng)速、風(fēng)壓、通風(fēng)機(jī)開停等狀態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，通過有線及無線傳輸相結(jié)合傳送至地表礦山生產(chǎn)調(diào)度室顯示終端。

對(duì)于固定有線方式的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用常用的固定式礦用通風(fēng)傳感器，傳感器信號(hào)由智能數(shù)據(jù)采集分站實(shí)時(shí)采集，數(shù)據(jù)采集分站和各類傳感器構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)層，其通過有線以太網(wǎng)方式接入綜合通訊平臺(tái)。

用于測(cè)量CO、CO2、O2、NO2無線手持智能儀表須具備測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，可存儲(chǔ)至少16個(gè)地點(diǎn)測(cè)量的全部數(shù)據(jù)，包括：日期、時(shí)間、測(cè)試地點(diǎn)、測(cè)點(diǎn)時(shí)間間隔和每點(diǎn)的測(cè)量值，并且可對(duì)測(cè)量地點(diǎn)等參數(shù)進(jìn)行編輯設(shè)定，測(cè)量結(jié)果可實(shí)時(shí)通過井下基站無線傳送至地表顯示終端。

2.2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

整個(gè)系統(tǒng)有井下視頻采集、監(jiān)控中心控制室和網(wǎng)內(nèi)視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)三部分組成，網(wǎng)內(nèi)指揮終端可通過網(wǎng)絡(luò)訪問監(jiān)控中心的視頻。

視頻監(jiān)控包括井下視頻和地面視頻監(jiān)控兩部分，以井下視頻監(jiān)控為主。井下視頻監(jiān)控要覆蓋到膠帶斜井、旋回硐室、碼頭門、卷?yè)P(yáng)機(jī)房、水泵房、554緊急避險(xiǎn)硐室及其它重點(diǎn)部位。指揮中心預(yù)留選礦廠視頻信號(hào)的接口十個(gè)和存儲(chǔ)容量。

該礦下井人員出入口主要在706斜坡道硐口、690主平硐硐口和930水平1#輔助井口，為加強(qiáng)井下人員的管理，防止一旦定位卡丟失或被人冒用使整個(gè)人員定位系統(tǒng)不能做出正確的判斷，六大避險(xiǎn)系統(tǒng)擬采用人臉識(shí)別門禁技術(shù)。人臉識(shí)別門禁設(shè)備分別安裝在706斜坡道硐口(5套)、690主平硐硐口(4套)、930水平1#輔助井口(2套)同時(shí)各安裝一臺(tái)基站。

2.3 人員定位系統(tǒng)

人員定位系統(tǒng)系統(tǒng)采用Zigbee技術(shù)設(shè)計(jì)，人員攜帶的定位卡信號(hào)傳送到定位分站，定位分站通過工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)連接到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處理中心。人員定位系統(tǒng)主要功能和性能[1]：

(1)攜卡人員個(gè)人基本信息；

(2)識(shí)別多個(gè)人員同時(shí)進(jìn)入識(shí)別區(qū)域；最大位移識(shí)別速度不小于10 m/s；并發(fā)識(shí)別數(shù)量不小于400張；

(3)監(jiān)測(cè)攜卡人員出/入井時(shí)刻、出/入重點(diǎn)區(qū)域軌跡等；

(4)報(bào)警功能，對(duì)于井下作業(yè)超等異常情況，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)報(bào)警，提醒相關(guān)工作人員；

(5)定位卡具有雙向通信及緊急呼叫功能，井下發(fā)生緊急情況時(shí)，持卡人員可通過定位卡發(fā)出求救信號(hào)；

(6)人員卡應(yīng)可進(jìn)行有效期設(shè)置，可擴(kuò)展設(shè)置特殊卡、臨時(shí)卡等分類功能；

(7)識(shí)別卡與分站之間的無線傳輸距離不小于300 m；

(8)識(shí)別卡電池工作時(shí)間不少于240天；主機(jī)及分站的備用電源應(yīng)能保證連續(xù)工作2 h以上；

(9)識(shí)別卡應(yīng)專人專卡，并配備不少于經(jīng)常下井人員總數(shù)10%的備用卡。

2.4 通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)

本部分為銅礦峪銅礦無線通訊及有線通訊調(diào)度系統(tǒng)的改造，采用先進(jìn)的WIFI無線通訊技術(shù)應(yīng)用于井下和井上的無線調(diào)度通信，將原有的有線通訊與無線通訊整合成統(tǒng)一的通訊平臺(tái)，具備生產(chǎn)調(diào)度指揮功能、無線移動(dòng)應(yīng)急通信功能，與辦公電話系統(tǒng)互聯(lián)互通、且達(dá)到雙路下井效果的通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)。無線通訊系統(tǒng)采用WiFi技術(shù)的礦用本安型手機(jī)。語(yǔ)音通訊系統(tǒng)具備以下功能[2]：

(1)終端設(shè)備與控制中心之間的雙向語(yǔ)音通信功能；

(2)由控制中心發(fā)起的呼叫具有強(qiáng)拆、強(qiáng)插功能[3]；

(3)終端設(shè)備可向控制中心發(fā)起的緊急呼叫；可以顯示發(fā)起通信的終端設(shè)備的位置；

(4)可以儲(chǔ)存?zhèn)浞萃ㄐ庞涗洠?/p>

(5)手動(dòng)啟動(dòng)的錄音功能；

(6)終端設(shè)備之間通信聯(lián)絡(luò)的功能；

(7)調(diào)度通訊系統(tǒng)應(yīng)與外線系統(tǒng)互聯(lián)互通；

(8)無線系統(tǒng)與有線系統(tǒng)互聯(lián)互通；

(9)系統(tǒng)在軟件及硬件方便預(yù)留足夠WIFI手機(jī)備用容量，方便日后WIFI手機(jī)數(shù)量及功能擴(kuò)展。

選擇同時(shí)具備WIFI和Zigbee通信功能的雙模基站，這樣做充分利用了二種通信技術(shù)的特點(diǎn)，較好地滿足了避險(xiǎn)系統(tǒng)的要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，且降低了成本。

2.5 緊急避險(xiǎn)硐室

根據(jù)礦山的實(shí)際情況，有多條通道可以到達(dá)地面，設(shè)計(jì)在554出礦水平4#礦體底沿運(yùn)輸?shù)栏浇?主要生產(chǎn)中段)建一個(gè)緊急避險(xiǎn)硐室，凈規(guī)格：長(zhǎng)×寬×高=40 m×4.5 m×3.5 m，支護(hù)形式為300 mm的鋼筋砼，避災(zāi)硐室門采用二級(jí)防火門。硐室內(nèi)配備自救器(110個(gè))、CO檢測(cè)儀器、視頻、通訊設(shè)備、照明設(shè)備和急救藥品，安裝供風(fēng)、供水管路并設(shè)置閥門，并配備滿足當(dāng)班作業(yè)人員1周所需要的飲水、食品等。通訊主線與礦調(diào)度指揮中心連接，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)硐室內(nèi)外的CO、CO2、O2、溫度、濕度、大氣壓和視頻圖像，并可在斷網(wǎng)的情況下單獨(dú)使用，電源使用時(shí)間不少于96 h的備用電源。緊急避險(xiǎn)硐室門口設(shè)置醒目的標(biāo)識(shí)。

2.6 壓風(fēng)自救系統(tǒng)

(1)設(shè)計(jì)在530井底車場(chǎng)安裝一個(gè)油水分離器，使得供風(fēng)質(zhì)量達(dá)到壓風(fēng)自救的要求。主管上每200米安一閥門，并將壓風(fēng)管引進(jìn)安全避險(xiǎn)硐室。

(2)壓風(fēng)管道敷設(shè)應(yīng)牢固平直，壓風(fēng)管道與壓風(fēng)自救裝置連接處應(yīng)加裝閥門，壓風(fēng)自救裝置出口壓力應(yīng)為0.1～0.3 MPa，供風(fēng)量按每人不低于0.3 m3/min考慮，噪聲不大于70 dB(A)。

(3)井下緊急避險(xiǎn)設(shè)施及井下調(diào)度室、爆破器材庫(kù)、變電所、水泵房等主要硐室處的壓風(fēng)管道上應(yīng)至少安設(shè)一組三通及閥門。壓風(fēng)管道應(yīng)采用鋼質(zhì)材料或其他能夠防止井下各類事故災(zāi)害破壞的材料。風(fēng)源利用現(xiàn)有井上空壓機(jī)供風(fēng)，目前空壓機(jī)站共有9臺(tái)100立方的空壓機(jī)，正常有3臺(tái)備用。

2.7 供水施救系統(tǒng)

(1)設(shè)計(jì)在530井底車場(chǎng)生產(chǎn)用的供水管(無縫管鋼)做為供水施救管，主管上每200米安一閥門，并將供水管引進(jìn)避險(xiǎn)硐室，接入避難硐室前20米供水管路要采取保護(hù)措施。水質(zhì)保證達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。

(2)供水管道敷設(shè)應(yīng)牢固平直，采用靜壓供水。供水管管道與供水施救裝置連接處應(yīng)加裝閥門，個(gè)人生活飲用水按每人每天6 L計(jì)算，用水地點(diǎn)管道出口水壓不應(yīng)小于0.1 MPa。

(3)井下緊急避險(xiǎn)設(shè)施及井下調(diào)度室、爆破器材庫(kù)、變電所、水泵房等主要硐室處的供水管道上應(yīng)至少安設(shè)一組三通及閥門。供水管道應(yīng)采用鋼質(zhì)材料或其他能夠防止井下各類事故災(zāi)害破壞的材料。要求將生活水源接入生產(chǎn)供水管路并安裝閘門。

3 礦山六大避險(xiǎn)系統(tǒng)實(shí)施過程中存在的問題及應(yīng)注意的問題

(1)定位卡存在問題：部分定位卡電池接觸不良，電池使用達(dá)不到規(guī)定周期(240天)，螺絲松動(dòng)；人員定位卡漏卡率高，達(dá)不到漏讀率<10-4要求。

(2)整個(gè)系統(tǒng)建成后，線路長(zhǎng)度約30 km，新增大小設(shè)備1000多臺(tái)套，人員定位卡3000余個(gè)，wifi手機(jī)150余部。為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要配備相應(yīng)的運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)人員，而目前這部分人員相對(duì)缺乏,很多設(shè)備維護(hù)還需廠家人員協(xié)助完成。因此，盡快培養(yǎng)自己的維修人員是保證六大避險(xiǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。

(3)用于井下的所有設(shè)備，必須有礦安標(biāo)志，這一方面可以保證所購(gòu)設(shè)備適用于井下潮濕、粉塵、振動(dòng)等環(huán)境，另一方面也是政府部門對(duì)其驗(yàn)收的必要條件。

(4)選擇有金屬鎧裝保護(hù)的光纜時(shí)，纜線要嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)架設(shè)，纜線綁扎時(shí)用塑鋁線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的塑料扎帶，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

(5)井下照明環(huán)境不好，選擇攝像機(jī)時(shí)盡可能采用720P以上制式和低照度攝像機(jī)。

(6)避險(xiǎn)系統(tǒng)要兼容礦山原有系統(tǒng)(斜坡道交通系統(tǒng)、卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)、火藥庫(kù)系統(tǒng)、旋回監(jiān)控系統(tǒng)等)，要將這些不同類型、數(shù)量眾多的硬、軟件整合到同一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上互不干擾、又能發(fā)揮各自的功能，對(duì)集成商的要求很高，所以要選擇有開發(fā)類似系統(tǒng)(同等或更大規(guī)模)經(jīng)驗(yàn)、業(yè)績(jī)真實(shí)可靠的系集成商公司。

(7)必須注意與硬件相匹配的軟件一定要正版的軟件，否則會(huì)給系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行帶來無窮隱患，特別是集成商購(gòu)置的第三方廠家的產(chǎn)品，個(gè)別集成商為了降低成本獲取更多利潤(rùn)采用非授權(quán)的盜版軟件或過期軟件，因此我們驗(yàn)貨時(shí)要特別注意。

(8)施工質(zhì)量是保證避險(xiǎn)系統(tǒng)能否、可靠、長(zhǎng)期運(yùn)行的又一關(guān)鍵。因此，一定要嚴(yán)格按規(guī)范要求組織施工。

4 結(jié)束語(yǔ)

礦山六大安全避險(xiǎn)系統(tǒng)是提高礦山安全保障能力的基礎(chǔ)性工程。銅礦峪礦“六大系統(tǒng)”于2014年5月1日全面完成項(xiàng)目施工、調(diào)試，進(jìn)入設(shè)備試運(yùn)行階段。通過兩個(gè)月的試運(yùn)行，于2014年8月通過了省市有關(guān)部門的驗(yàn)收。井下六大安全避險(xiǎn)系統(tǒng)的全面運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一生產(chǎn)調(diào)度指揮，提高了生產(chǎn)效率，及時(shí)排除了安全隱患，提升了礦山現(xiàn)代化管理水平，為北方銅業(yè)銅礦峪礦全面建成現(xiàn)代化一流礦山奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

[1] 王迷軍，張德軍.安全與避險(xiǎn)綜合系統(tǒng)在巖金礦山的應(yīng)用[J].機(jī)電與自動(dòng)控制，2012，(12)：39-41.

[2] 毛春雷，許暉.金屬礦山安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”設(shè)計(jì)思路[J].金屬礦山，2012，(5)：45-46.

[3] 許陽(yáng).礦井安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”實(shí)施與研究[J].山東煤炭科技，2012，(6)：52-54.

Application of Six Systems of Mine Safety Hedge in Tongkuangyu Northern Copper Mine

CHEN Hui

(Product Department, Zhongtiaoshan Non-ferrous Metals Group Co., Ltd. Yuanqu 043700, China)

According to the construction requirements of national and provincial safety supervision departments on six systems of mine safety hedge, Tongkuangyu Northern Copper Mine timely takes advanced and practical overall solutions, achieves safety monitoring warning and dispatching coordinated, enhances modern management level of the mine. The paper describes existing problems and matters of the systems, can provide some reference to other metal mining applications.

safety hedge；six systems；monitoring and controlling

2014-08-09

陳輝(1969-)，男，山西運(yùn)城人，電氣高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事設(shè)備運(yùn)行及管理工作，現(xiàn)任中條山有色金屬集團(tuán)有限公司生產(chǎn)部機(jī)動(dòng)科科長(zhǎng)。

TD724

B

1003-8884(2014)05-0028-04