立井施工安全與監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)

牟小東

摘要：安全是確保煤礦生產(chǎn)作業(yè)穩(wěn)定進(jìn)行的重要前提，是確保立井施工作業(yè)水平的關(guān)鍵條件，由此可見，安全對(duì)于煤礦生產(chǎn)立井施工過程具有重要作用。但就現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)過程來說，不僅需要提升立井施工作業(yè)效率，同時(shí)也必須加大對(duì)井下作業(yè)等各個(gè)環(huán)境的保護(hù)與監(jiān)控，因此則需要借助現(xiàn)代化手段，使用具有智能化的監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)對(duì)立井施工加以輔助。基于此，本文結(jié)合立井施工時(shí)安全作業(yè)的重要性對(duì)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)展開了思考與探討。

關(guān)鍵詞：立井施工；安全；監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)

一、開展立井施工時(shí)安全作業(yè)的重要性

首先，煤礦是我國重要的不可再生資源之一，但由于在我國工業(yè)等行業(yè)在發(fā)展過程中需要借助煤礦提升其生產(chǎn)效益與經(jīng)濟(jì)效益，因此我國必須進(jìn)行煤礦生產(chǎn)，通過合理控制生產(chǎn)量、提升生產(chǎn)效率等方式以煤礦為其他行業(yè)提供更多經(jīng)濟(jì)與能源，是我國重要的礦產(chǎn)資源。在實(shí)際生產(chǎn)過程中需要通過進(jìn)行立井施工，確保人員能夠在井下完成開采作業(yè)，但由于煤礦本身穩(wěn)定性較差，且在開采立井施工過程中極易出現(xiàn)坍塌、瓦斯突出、粉塵大等狀況，不僅極易對(duì)生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域造成破壞，甚至對(duì)施工人員的生命安全產(chǎn)生極大威脅。為此，在進(jìn)行立井施工過程中必須將安全放在其首要位置。由此可見，安全作業(yè)對(duì)于煤礦立井施工來說具有重要意義。

二、針對(duì)立井施工安全使用的監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)

1.人員和設(shè)備管理系統(tǒng)

煤礦入井人員管理系統(tǒng)。布置進(jìn)出井筒安檢閘機(jī)通道，在通道入口處設(shè)置人臉識(shí)別裝置，可實(shí)現(xiàn)入井人員身份識(shí)別，防止無關(guān)人員入井，同時(shí)能夠統(tǒng)計(jì)作業(yè)人員井下工作時(shí)間、入井人員數(shù)量等信息。

2.井筒環(huán)境氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在工作盤上布置甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、溫度、風(fēng)速等傳感器，監(jiān)測(cè)工作面有毒有害氣體濃度；在入井口處布置甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、風(fēng)速、井蓋門開閉、設(shè)備開停傳感器，監(jiān)測(cè)立井頂部有毒有害氣體濃度以及主要作業(yè)設(shè)備工作狀態(tài)，以保證施工環(huán)境安全。監(jiān)測(cè)分站的總切開關(guān)應(yīng)布置在地面，距井口20m以外；監(jiān)測(cè)分站采集傳感器數(shù)據(jù)，可就地顯示及發(fā)出斷電控制信號(hào)；也可通過信號(hào)電纜或無線網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控主機(jī)。對(duì)于高瓦斯礦井工作面，必須安裝2臺(tái)甲烷傳感器，1臺(tái)應(yīng)布置在距離工作面5m以內(nèi)，另1臺(tái)布置于距井口10-15m的回風(fēng)流中。甲烷傳感器必須垂直懸掛，并按規(guī)定，每7d必須用標(biāo)準(zhǔn)氣樣和空氣樣至少對(duì)甲烷傳感器標(biāo)校1次。

3.針對(duì)粉塵的檢測(cè)與控制系統(tǒng)

立井過程中由于地下煤炭結(jié)構(gòu)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等自身特點(diǎn)，且在立井過程中使用的機(jī)械設(shè)備在作業(yè)過程中對(duì)周邊結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞較強(qiáng)，加上在爆破過程中極易產(chǎn)生較多灰塵，導(dǎo)致整個(gè)井下粉灰程度較大，不僅對(duì)井內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響，同時(shí)也極易對(duì)入井工作人員的身體健康造成嚴(yán)重?fù)p害，因此在進(jìn)行立井施工時(shí)除了對(duì)周邊施工時(shí)確保施工作業(yè)安全以外，還必須及時(shí)對(duì)粉塵加以控制，保證人員健康安全。我國煤炭科研總院研制出的煤礦專用灑水降塵系統(tǒng)是專門針對(duì)煤礦生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生的粉塵的控制系統(tǒng)，通過結(jié)合煤礦井下作業(yè)實(shí)際要求以及立井施工要點(diǎn)，可在立井施工作業(yè)外區(qū)建立粉塵監(jiān)測(cè)站，該系統(tǒng)本身具有較強(qiáng)防爆安全性，且滿足于礦井井下環(huán)境的作業(yè)需求，通過利用該監(jiān)測(cè)站對(duì)立井作業(yè)區(qū)域的粉塵進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，如發(fā)現(xiàn)粉塵程度超過施工合理范圍，則會(huì)立即觸發(fā)警報(bào)裝置，同時(shí)利用控制系統(tǒng)對(duì)工作面灑水裝置傳達(dá)指令，立即開展灑水工作，將粉塵與水混合從空氣中剝離，同時(shí)警報(bào)信號(hào)會(huì)直接傳輸?shù)浇邮战K端，由相應(yīng)人員發(fā)出指令指揮現(xiàn)場(chǎng)人員采取一定措施對(duì)粉塵進(jìn)行防范，提升現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全水平。

4.現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控及智能識(shí)別系統(tǒng)

井下作業(yè)存在危險(xiǎn)因素較多，且由于場(chǎng)下作業(yè)空間有限，因此無法動(dòng)用過多人員對(duì)井下作業(yè)情況和立井施工狀況進(jìn)行大范圍施工監(jiān)控，為此則需要結(jié)合立井施工具體情況和特點(diǎn)選擇具有智能化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。首先可在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)立井施工狀況和井下作業(yè)基本要求等進(jìn)行充分了解和分析后，在井口閘機(jī)、井口蓋板下方以及吊盤等重要位置分別設(shè)置一臺(tái)以紅外線為主要監(jiān)控原理的監(jiān)控?cái)z像裝置，對(duì)各個(gè)區(qū)域進(jìn)行全面、實(shí)施監(jiān)控，其中井口閘機(jī)部位的攝像裝置必須加入人臉識(shí)別功能，進(jìn)入井下工作的人員必須通過人臉識(shí)別才能進(jìn)入，以免有其他無關(guān)人員混入井下，避免對(duì)井下作業(yè)和無關(guān)人員的生命安全造成損壞；井口設(shè)置的攝像裝置主要對(duì)井上部位的吊桶、井蓋門的狀態(tài)以及工作人員的作業(yè)狀況進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)井下環(huán)境進(jìn)行全面保護(hù)，以免出現(xiàn)安全事故；井口蓋板下方的攝像裝置主要對(duì)蓋板下方的吊桶設(shè)備等的運(yùn)行狀況是否正常進(jìn)行監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)問題則立即發(fā)出警報(bào)由專業(yè)人員進(jìn)行調(diào)整，保證井下作業(yè)的順暢程度；吊盤部位安裝的攝像裝置主要對(duì)井下作業(yè)區(qū)域和人員等進(jìn)行監(jiān)控，并由智能識(shí)別系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的整體運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測(cè)，通過所有部位的監(jiān)控設(shè)備對(duì)井下進(jìn)行智能監(jiān)控，杜絕危險(xiǎn)的同時(shí)提升施工水平。

5.通訊平臺(tái)系統(tǒng)

立井作業(yè)空間小、設(shè)備種類多、接口復(fù)雜、電磁干擾大，需要選擇可靠的通訊手段，將井上下全部信息傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度中心。電纜方式不能滿足建井時(shí)期海量數(shù)據(jù)傳輸要求。光纖具有抗干擾能力強(qiáng)、高傳輸帶寬、高傳輸速率和適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。但井筒施工時(shí)期，上下移動(dòng)設(shè)備頻繁，極易損傷光纜；加之光纜也要隨著井筒推進(jìn)，不斷延伸。這就需要頻繁熔接光纜，影響井筒施工作業(yè)。隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展，帶寬高、抗干擾能力強(qiáng)的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，為立井作業(yè)無線通訊平臺(tái)的構(gòu)建提供了技術(shù)保障。所有設(shè)備均可與無線網(wǎng)絡(luò)通訊平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，從而可避免復(fù)雜的布線和極易發(fā)生的線路故障。

6.智能化監(jiān)控平臺(tái)總系統(tǒng)

雖然立井施工過程中所需要進(jìn)行監(jiān)控的區(qū)域、類型等均有不同，但在實(shí)際安全監(jiān)控系統(tǒng)中必須建立相應(yīng)智能監(jiān)測(cè)控制總平臺(tái)系統(tǒng)，由粉塵監(jiān)控系統(tǒng)、氣體檢測(cè)系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)以及通訊平臺(tái)系統(tǒng)等各自完成各自檢測(cè)控制區(qū)域工作，例如粉塵參數(shù)、氣體密度、作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況、警報(bào)系統(tǒng)以及人員進(jìn)出狀況和作業(yè)分布情況等，再有各個(gè)分系統(tǒng)將所有信息傳輸?shù)娇偲脚_(tái)系統(tǒng)，有系統(tǒng)智能化技術(shù)對(duì)傳輸回來的信息、視頻等進(jìn)行智能化分析，并做到對(duì)所有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的控制與指揮，確保井下施工整體運(yùn)行過程保持穩(wěn)定、順暢的同時(shí)提升施工質(zhì)量，進(jìn)一步達(dá)到提升井下施工安全的目的。

三、結(jié)語

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。利用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)，是保障建井安全生產(chǎn)的有效途徑。隨著立井井筒深度的不斷加大，施工設(shè)備已經(jīng)趨向于大型化、現(xiàn)代化；研發(fā)新的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)裝備，是實(shí)現(xiàn)安全高效建井的有力保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳龍山.立井施工安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)傳感器的應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2013（3）.

[2]榮相.立井施工提升裝置安全監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].工礦自動(dòng)化，2015，41（7）.

（作者單位：河北中煤四處礦山工程有限公司）