論金屬礦山安全避險“六大系統”的信息化改造

摘? 要：金屬礦山安全避險“六大系統”建設，首先要滿足國家關于礦井安全設施建設的強制性要求，符合相關建設標準。再者要在“六大系統”的建設與改造完善中堅持先進適用、統籌兼顧的原則。在保持技術先進性的同時，推進數據傳輸、視頻和語音傳輸三種信號的并網改造，不斷推進“六大系統”的深度融合。文章針對金屬礦山的安全生產的實際情況，提出了“三網合一”的設計思路，促進金屬礦山安全避險“六大系統”的信息化改造和升級。

關鍵詞：金屬礦山;安全避險;六大系統;信息化建設

中圖分類號：TP39? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2022）03-0129-04

Discussion on the Informatization Transformation of “Six Systems” in Metal Mine Safety Risk Avoidance

LIU Guanghua

（Chengde Heishan Iron Mine， Hbis Group Mining Company Co.， Ltd.， Chengde? 067000， China）

Abstract： The construction of “six systems” for metal mine safety risk aversion must meet the national mandatory requirements of mine safety facilities construction firstly， and conform to the relevant construction standards. Moreover， it should persists in the principle of advanced application and overall consideration in the construction and transformation and improvement of the “six systems”. While maintaining the progressiveness of technology， we will promote the grid connection transformation of data transmission， video and voice transmission， and continue to promote the deep integration of “six systems”. In view of the actual situation of safety production in metal mines， this paper puts forward the design idea of “three networks in one” to promote the informatization transformation and upgrading of the “six systems” of safety and risk avoidance in metal mines.

Keywords： metal mine; safety risk avoidance; six systems; informatization construction

0? 引? 言

各類礦山礦井一直是安全生產事故的多發部位，冒頂、透水等礦井安全事故的發生往往會造成比較嚴重的人員和財產損失。為了避免礦井安全事故的發生，最大化降低事故的危害影響，各類地下礦山企業嚴格執行國家安全監管總局等相關部門對安全避險“六大系統”的建設標準和要求，極大地促進了金屬和非金屬礦山企業的安全生產。

隨著現代信息技術的不斷發展，“六大系統”也面臨著信息化升級與改造的任務要求。針對金屬礦山面臨的安全生產的實際情況，提出了“三網合一”的設計思路，明確了井下避難硐室的數量及布置要求，提出了生產礦山聯合供風、獨立供水的自救方案優選準則;進一步擴大監測監控系統、人員定位系統、監測監控系統、通信聯絡系統的覆蓋面，做好“三網”的并網改造。從而使安全避險“六大系統”合而為一，成為抵御各類礦井安全事故災害和保障井下人員設備安全的有力屏障。本文結合金屬礦山安全生產工作的實際情況，基于工程建設的原則，對金屬礦山安全避險“六大系統”信息化改造升級的設計與應用進行了探討。

1? 井下安全避險“六大系統”的建設要求

井下安全避險“六大系統”是根據礦井安全生產需要，結合礦井安全技術，建設和配置的各類礦井安全保障設備設施。包括：監測監控系統、供水施救系統、壓風自救系統、緊急避險系統、通信聯絡系統和人員定位系統等。“六大系統”建設首先是必須要滿足國家關于礦井安全設施建設的強制性要求，符合相關建設標準;再者就是在“六大系統”的建設與改造完善中堅持先進適用、統籌兼顧的原則。在保持技術先進性的同時，推進數據傳輸、視頻和語音傳輸三種信號的并網改造，不斷推進“六大系統”的深度融合。

2? “六大系統”建設的主要框架和功能內容

2.1? 綜合信息管理平臺

在推進“六大系統”深度融合的過程中，綜合信息管理平臺是“六大系統”的聯絡和指揮中樞。其包括綜合信息管理系統、綜合管控平臺軟件系統、調度指揮中心、數據備份系統、網絡安全系統等功能單元。可實現對“六大系統”功能融合和統一調度指揮，滿足了礦井安全管理中環境監測監控、井下通信聯絡、人員定位、安全設備設施自動控制和應急救援指揮調度等方面的管理需要。以視頻、語音、數據同網傳輸和保存的方式滿足了“六大系統”各方面的功能要求。

2.2? 監測監控及報警系統

主要用于監測監控井下的實時環境參數。監測監控系統在采集和實時顯示相關監測數據的同時，還會存儲環境數據，顯示所測參數的隨時間變化曲線。當某項環境參數值超過所設定的標準時，系統便會發出報警信號，向指揮中心發出警示。

2.3? 井下人員活動與定位系統

該系統主要是對井下人員的活動位置進行跟蹤定位，監控井下各作業區人員的位置動態，便于對人員的管理和考勤。同時，在發生礦井事故災害需要緊急救援時，也可根據井下人員定位系統盡快找到人員的具體位置，從而為井下人員的救援和脫險提供保證。

2.4? 井下緊急避險系統

主要包括避難硐室、可移動式逃生救生艙、自救器等。可在災害事故發生時，為受困人員提供緊急逃生和避險自救的場所和設施，幫助人員逃生自救和在暫時的安全狀態下等待救援。緊急避險系統與其他系統相融合，通過井下通信聯絡、人員定位和遠程指揮等方式，可以及時組織人員通過迅速脫離危險區域。

2.5? 壓風自救與供水施救系統

當井下突發災害事故時，正常的通風和供水系統可能會被切斷。這時可依靠壓氣站向地下送風，將壓風供應接口接入井下人員活動區域的呼吸器位置。這樣在發生事故災害時，井下人員即可依靠這些設施進行壓風自救和供水施救。

2.6? 通信聯絡系統

井下必須配備常規與備用兩套通信聯絡系統，當局部通信網絡遭到破壞時，及時啟用備用通信方式。

3? 井下“六大系統”的信息化建設與應用

3.1? 井下環境監測監控系統

井下環境中存在水害、有毒氣體、火災、頂板災害等危險因素。根據礦井安全管理“預防為主”的原則，在重點部位安裝各類監控探頭可以幫助發現早期的事故災害危險源，以及時采取措施，避免事故發生或減少事故危害。監測監控系統主要分為監控室和現場兩部分。現場部分包括各類傳感器、攝像頭、電纜、光纖交換機等。監控室主要設備是監控主機設置在井上調度室，雙機備份，以保證系統運行的穩定性和數據的可靠性。監測監控系統應配置至少保證2小時供電的備用電源，以較為可靠的有線傳輸來傳輸數據。通過井下光纖環網將現場采集的數據傳輸到井上調度室。對于一些不便于接線的裝置可輔以無線傳輸方式。為了避免較長的通信線路影響視頻監控質量，可多設視頻服務器;同時采用帶有夜視功能的防水攝像機和高速智能球攝像機。如圖1所示。

3.2? 人員定位系統

人員定位系統主要由人員定位系統軟件、人員定位無線基站、交換機、UPS電源、監控主機、有源人員識別卡等組成。每個人員識別卡相當于一個電子標簽，應用了RFID射頻識別技術。識別卡存儲了持卡人的基本個人信息，無線基站則為卡片信息的采集提供網絡支持，用于實時采集和傳輸識別卡信息，對持卡人的行走線路、實時位置和其他信息進行統計和上傳，并具有打印和查詢功能。該系統設計時應能夠對持卡人員出入井情況和實時位置情況進行記錄，并且安裝三桿口閘機和虹膜識別系統，能夠同時識別多個人員，杜絕替崗和無關人員入井的現象。人員定位系統的數據傳輸采用無線與光纖綜合布局的方式，具有較強的可靠性。為了克服RFID射頻識別距離有限，定位精度較差的缺點，有些礦井還采用了更為先進的Wi-Fi無線網絡技術，以實現人員定位和無線通信功能。如圖2所示。

3.3? 通信聯絡系統

通信聯絡系統主要負責井下與井上，以及井下各單位之間的通信聯絡，由地面調度室統一指揮。井下各采區、主要機電硐室、裝卸礦點、主提升機房等重點部位，均應設有可靠的通信聯絡系統與地面調度室建立通信連接。目前大多數礦山都配置了有線通信系統。以便與地面通信聯絡保持暢通。為了進一步提高礦井應急救災的能力，很多礦井還設置了礦井廣播系統和無線通信系統，以加強井下與地面調度室的通信聯絡。其中無線通信系統需要在井下每隔一段距離就放置一臺無線基站，因而使用和維護成本較高。設計和建設時將通信聯絡系統與人員定位系統、監測監控系統融合在一起，既經濟，又實用，是最為理想的方案。基于此，可在設計時建設井下光纖環網，以達到“三網合一”的效果。如圖3所示。

3.4? 緊急避險系統

人的生命是最寶貴的。“優先撤離、就近避險”是井下人員遇到突發事故時的遵循原則。首先是能夠從最近的安全出口逃生到地面或安全區域;如果人員不能在及時升井，可迅速撤到就近的避險硐室緊急避險。緊急避險設施的設置主要應考慮水文地質條件以及人員逃生距離等因素。避險系統中要接入供風換氣系統和供水管路，按照額定防護時間不少于96 h計算人員生存保障。避災硐室要采用堅固的澆灌混凝土支護形式，內部應配備食品、供氧裝置、飲用水、自救器、急救箱等物資;同時設置密閉門、防水門等防護設施，保證避險區域人員安全。

3.5? 壓風自救系統

壓風自救系統主要用于緊急情況下的井下通風。對于生產礦井，應按照系統出口壓力不小于0.1 MPa的標準來確定空壓站的供風能力。

3.6? 供水施救系統

供水施救系統主要是在礦井發生災變時，為井下受困人員提供生活飲用水。有的礦井采用集中供水的方式，將生產供水和施救供水設計為一套系統，但由于管路腐蝕和水質原因，生產供水很難達到生活飲用水的標準，影響緊急避險自救時的用水需要。因此，供水施救系統不宜與現存管網連通為一體，建議采用獨立的供水施救系統。

4? 結? 論

隨著信息技術和自動化控制技術的發展，礦山安全避險系統也要不斷推進信息化改造，不斷推進“六大系統”的深度融合。“六大系統”在設計時要在滿足國家強制標準的基礎上，做到因地制宜，根據礦井水文地質的實際情況和安全管理的實際需要進行設計建設。才能在保證礦井安全和不斷提升礦井應急保障能力的同時，兼顧系統的實用性和經濟性。

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作者簡介：劉廣華（1982.06—），男，漢族，河北承德人，助理工程師，本科，研究方向：井下六大系統的應用與日常維護。