煤礦“天網”工程在井下安全生產中的實踐與應用

文/李金哲

針對煤礦安全管理的復雜性和特殊性，為把煤礦井下現場實際情況真實還原并反映到地面，便于井上調度人員和管理人員直觀判斷井下現場安全狀況，采取有效措施保證安全生產，冀中能源峰峰集團牛兒莊采礦公司在采掘、提升運輸、供電、排水、通風、防突和壓風等各大系統和事故調查中引入煤礦“天網”工程，通過對井下“人、機、物、法、環”進行監視，達到減人提效的目的，極大地提升了礦井安全管理系數。

一、引入煤礦“天網”工程的背景

水、火、瓦斯、煤塵、頂板、運輸等事故是困擾煤礦安全生產的主要災害。近些年，隨著科學技術的進步，煤礦瓦斯安全監控系統、煤礦自然發火束管監測系統、煤礦水文動態監測系統等監測監控系統已在煤礦得到廣泛應用，對保障煤礦安全生產起到了非常重要的作用。但這些監測監控系統只反映在某一專業或某一領域，且不直觀、不具體，因此，要把煤礦井下現場實際情況全部直觀準確地展示給地面，便需要將井下監測監控系統整合形成一張“天網”。

牛兒莊采礦公司隸屬于冀中能源峰峰集團，是一個有著62年開采史的老礦井，為煤與瓦斯突出礦井，且水文地質條件為復雜型，自然發火類型為三類不易自燃，煤塵具有爆炸性。由于礦井災害重、安全管理壓力大，為把井下情況全部實時反映到地面，實現井下現場24小時實時掌控，牛兒莊采礦公司借鑒公安“天網”工程，在井下現場引入“天網”監測監控系統，作為煤礦綜合自動化系統中的一個重要子系統，并與其他子系統相聯動，助力提升礦井安全水平。

二、井下“天網”工程構建框架

牛兒莊采礦公司井下環網系統由礦用光纜鏈接井下4臺礦用千兆工業以太網交換機和地面1臺核心交換機，組成一個具有環形結構、千兆帶寬和自愈功能的主干傳輸網絡。該主干傳輸網絡上任一處線路或節點出現故障斷開后，都能在20ms內自動恢復數據的傳輸，使系統信息傳輸的安全可靠性能成倍提高。環網核心交換機關鍵電源模塊和網絡接口模塊支持熱拔插，光模塊出現故障時，在實現業務不間斷運行的情況下更換模塊。為適應以后業務容量變化的要求，可根據需要靈活配置系統業務、靈活擴容，具備環網節點設備擴容能力。

三、井下“天網”工程在專業上的應用

1.在礦井生產調度系統中的應用

（1）便于調度中心掌握井下現場環境情況。通過“天網”工程，調度中心可實時掌握井下現場環境情況，及時作出預警，安全高效指揮生產。調度中心可以直觀地看到井下人員行為、設備運行情況、頂板支護質量、防突工作程序及井下人員的工作效率等，一旦發現問題，及時與應急擴播等其他子系統進行聯動預警，很大程度保障了生產安全。

（2）便于對井下現場進行集中調度。一旦井下發生安全預警，調度指揮中心可以通過安全監測監控系統、人員定位系統、語音擴報系統與井下“天網”工程進行聯動配合，有效指揮現場作業人員的自救（救援）、疏散等工作，實現精準定位、集中調度、高效指揮。

（3）便于對事故進行有效分析。借助“天網”工程，調度指揮中心通過視頻記錄查閱，可還原事故現場情景，這對事故分析、研判提供了關鍵素材，且對礦井吸取事故教訓、舉一反三，杜絕類似事故再次發生起到積極的作用。

2.在礦井安全生產中的應用

（1）提升運輸安全水平。運輸事故是礦井出現頻率較多的事故，占煤礦事故數量的31%左右。應用井下“天網”，在運輸絞車、運輸安全設施、各個運輸叉口等地點安裝視頻攝像頭，可直觀地查看有關人員開車前是否逐個對設備設施進行安全確認、各叉口是否有人、絞車司機是否正規操作等。當井下“天網”觀察到開車時運輸叉口有人闖入，將會與語音報警系統和電氣閉鎖裝置進行聯動控制，進行自動報警并停車，防止意外事故的發生，進而杜絕運輸事故。

（2）保障井下施工鉆孔安全。瓦斯抽采鉆孔和防治水鉆孔施工屬于隱蔽工程，且驗收難度較大。通過應用井下“天網”，采用“一鉆一視頻”，即在鉆孔施工現場安裝視頻探頭，對鉆孔施工進行全程錄像，并保存該錄像進入數據庫，便于查看鉆孔時存在的安全隱患以及便于驗收，實現了“逢孔必驗”，徹底杜絕了“打假鉆”現象的發生，極大地提高了鉆孔驗收效率，節約了80%的人工費用。

（3）提高礦井防突能力。應用井下“天網”，在防突預測和防突措施施工中可以實時監控相關人員是否嚴格按規程施工，是否存在造假情況。甚至在發生事故后，可以還原事故發生前現場情況，對查清事故原因和防止類似事故再次發生具有重要意義。

（4）減少頂板事故發生。頂板事故在礦井事故中占比較高，占到煤礦事故數量的48%左右。為減少此類事故的發生，通過引入井下“天網”，即在井下所有采掘的巷修頭面安裝視頻探頭，視頻探頭隨工作面推進及時移動，對采掘頭面空頂及支護質量進行實時監控，便于值班人員及時了解和監督井下現場情況，及時提醒現場施工人員注意安全；便于對錨桿、錨索等隱蔽工程施工進行監督，杜絕了錨桿、錨索等施工質量不到位現象，實現了井下現場施工24小時安全實時掌控。實施一年來，采掘及巷修頭面頂板事故減少90%以上。

3.在機電智能化管理中的應用

（1）實時監控皮帶情況。在集中皮帶運輸設備的機頭、機尾安裝視頻探頭，通過視頻探頭監視皮帶裝載煤流、卸載煤流及皮帶是否跑偏等，實現對皮帶運輸系統的實時監控，可對預發的皮帶安全事故進行及時處理和糾正，從而提高安全生產效率。

（2）實時監控供電設備運行狀態。作為高突礦井，主扇風機和井下局扇風機必須保障連續運行，這就對供電的穩定性提出了更高要求。在通風機房和重要變電所等關鍵地點安裝視頻攝像頭，實時監控供電設備運行狀態。當發生大面積停電時，機電區首先通過井下“天網”準確判斷停電的開關回路，并與電網監控系統聯動控制，實現主扇風機的安全、高效、快速復電，對進一步保障供電的連續性、主扇風機和井下局扇風機穩定運行起到了關鍵作用。

井上調度室

（3）實時監控提升系統。為進一步保障提升機運行安全，在井下裝載、井口卸載處、井架天輪、車房操作室等關鍵部位安裝監控系統，視頻畫面直接傳到主井車房，監護人員可以實時觀測箕斗、鋼絲繩等關鍵部位的運行情況。同時，天輪視頻可以實時反映出天輪運行狀態，減少了巡檢人員登高作業頻次，降低了事故風險概率。

（4）實時監控井下泵房。作為水文復雜礦井，井下泵房一直是保證煤礦安全生產的關鍵環節。牛兒莊采礦公司之前安排值守人員在固定時間對泵房巡檢，無法實現不間斷觀測。且由于人員誤操作、水倉內雜物等原因，會導致水泵卡堵或排水不利等情況，無法被巡檢人員及時發現，從而導致停泵，嚴重的情況可造成水泵或電機損壞，容易誘發水害事故。為了解決上述問題，在主排水泵房安裝視頻監控系統，能夠對水泵及電機的運行情況進行有效的實時監視，既實現了不間斷巡視，又減少了人員，降低了水害事故的發生率，有效地提高了煤礦排水系統的工作效率和安全性能。