大柳塔井安全避險系統技術研究

劉 瑞

（國家能源集團神東煤炭公司大柳塔煤礦，陜西 榆林 719000）

1 工程概況

大柳塔井是屬于中國神華神東煤炭集團的礦井，始建于1987年10月，1996年正式投產。礦井安全是煤礦工作的重中之重，礦井時時刻刻都關注安全問題，積極響應國家安全規定，建設井下安全系統，建立安全生產高效的礦井，在取得生產效益的同時，保障工人的生命安全[1]。

針對大柳塔井52607回撤通道及輔巷掘進工作面進行安全避險系統設計與應用。設計掘進區域地面位置東側為切概溝、西側為賈家畔4組、南側為白家灣煤礦、北側為賈家畔6組。設計巷道位于六盤區輔運大巷以北，東北側為52607設計工作面實煤體、西北側為52608設計工作面實煤體、東南側臨近52606設計工作面實煤體。

2 安全避險系統

大柳塔礦井安全避險系統包括6個方面[2]，如圖1所示。

圖1 礦井安全避險系統示意圖

2.1 監測系統

2.1.1 監測系統概述

井下安設有完好的風電、甲烷電閉鎖裝置、分站及規定型號和數量的傳感器，地面設有監測中心。巷道內各種傳感器所監測到的信號通過監測線路傳入工作面設備配電硐室處分站，分站再將信號上傳至井下防爆交換機，最終數據全部上傳至地面監測中心中心站[3]。大柳塔煤礦監測監控系統KJ83X（A）中心站-52煤輔運大巷監測監控專用光纜（MGTS-8B）-52煤輔運大巷延伸段16聯巷監測監控井下防爆交換機（KJ83X(A)-WG）-52煤六盤區主運大巷監測監控專用纜線（MHYV1×4/1.38）-52煤六盤區輔運大巷42聯巷移變硐室監控基站（KJ83N(A)-F）-中途配電硐室監控基站-工作面傳感器。地面中心站對巷道內甲烷、風機開停及供電狀況進行實時監控，若發生甲烷超限、風機停風等事故時，分站處的瓦斯（風）電閉鎖裝置自動切斷工作面相應設備供電。監測系統如圖2所示。

2.1.2 日常使用及維護

1）礦井通風隊負責安全監控監測分站，各類監測裝備的安裝、回收、維護、調試等工作。安全監控設備的檢查、測試每15天至少1次。

2）負責掘進工作面區域監控纜線延伸、回撤，傳感器的掛設、使用及日常維護等工作，并保證責任區內監控設備供電電源的可靠，停電后及時送電。在發現各監測設備故障時，及時聯系監測監控人員維修。

圖2 監測系統示意圖

3）安裝在各種設備上的傳感器等，由設備操作人員進行日常的檢查，如果發生問題，應立即向監測中心報告。

4）工作面經常移動的工作面甲烷傳感器、電纜等安全監控設備，必須按規定移動、使用，不得擅自停用。傳感器的使用要保持在干燥的環境下，避免被濕潤環境腐蝕，影響正常使用。

2.2 人員定位系統

2.2.1 人員定位系統簡介

我礦采用深圳翌日科技有限公司生產的KJ761型礦用人員定位安全管理系統，它是采用新一代Zigbee無線技術，采用TOF精確定位技術實現對井下人員、車輛等目標全程、實時、連續、精確的跟蹤，并實時實現對井下人員的實時無線尋呼，為礦井日常生產調度、監測監控、應急救援提供有效手段。

2.2.2 定位礦燈使用方法

定位礦燈簡易圖如圖3所示

圖3 定位礦燈示意圖

1）定位礦燈使用時，要注意檢查聲音信號，能夠及時接收呼叫信息，能夠隨時被監測中心定位。

2）定位礦燈收到呼叫信息后，使用者按動定位礦燈的“確認”按鈕，定位礦燈將發出確認信息，地面控制服務器收到確認信息后將停止相應的呼叫。

3）當發生危險時，工人能夠及時通過礦燈發出求救信息，監測中心通過定位系統確定工人的位置，及時進行救援，保障工人的生命安全。

2.2.3 人員定位系統管理措施

1）施工巷道內分站全部由連掘一隊負責日常維護，其余專業項目有機電一隊負責。

2）定位礦燈用于井下人員定位和入井考勤，作為井下避險系統的重要組成部分，每位入井的員工必須佩戴定位礦燈。

3）定位礦燈要在使用時應檢查電量是否充滿，不得出現電量不足引起報警情況，發現電量不足報警時，及時進行充電。

4）井下不得拆卸定位礦燈。

5）非緊急情況不得按下“求救”按鈕。

2.3 通訊系統

2.3.1 通訊系統現狀

井下通訊系統能夠建立礦井通訊網絡，井下與地面及時溝通，進行施工安排，在發生災害時，也能指導救援逃生。大柳塔井已經建立了完善的通訊系統，包括有線通訊系統、移動通信系統、廣播通訊系統。

1）有線通訊系統。有線電話系統采用天津華寧TKC101-Z通訊、控制一體化控制系統，容量256門。在井下工作面、施工地點等都有防爆電話，能夠及時與地面溝通,井下各處也能進行調度。

2）移動通訊系統。井下已實現4G網絡全覆蓋，4G手機系統采用天津華寧TKC101-Z通訊、控制一體化控制系統。我隊工作面破碎機處安裝有電信4G通訊基站，信號線型號為MHYBV-7-1/2-XX。班長以上人員各配備1臺型號為KTW105A/B的4G本質安全防爆手機，可直接與井上下的4G手機、固定電話進行信息溝通、通話聯系。

3）廣播通話系統。采用KT293型礦用廣播通信系統，用于指揮生產和交通運輸，在設備上安裝擴音電話，用于設備的開啟與關閉，方便作業人員聯系[4]。

2.3.2 通訊系統維護

1）基站和電話要安裝在干燥、較寬闊、圍巖較堅硬、支護良好的環境，而且距離頂板要至少300 mm，有利于信號傳輸和設備的維修。要經常檢查設備是否能夠正常使用。

2）攜帶防爆手機的人員要經常檢查手機信號，手機設備問題，入井前充足電，保持通訊正常，避免發生災害時不能及時聯系監測中心進行救援。

3）操作人員在操作設備，進行設備的開啟關閉時，要及時通過通訊系統發出警示聲音，避免不知情的工人在旁邊發生危險，起到一個通知警告的作用。

2.4 供水施救系統

2.4.1 供水施救系統概述

大柳塔井供水施救水源是地面加壓泵房（與自來水管網連通）引入一趟DN150管路，將其與井下供水網聯通，實現應急供水功能。52608回順引進一趟DN150的供水管路到達工作面接入供水施救裝置。

當掘進工作面出現水、火、瓦斯、頂板等人員被困掘進工作面的災變時，供水施救系統應立即投入使用，被困人員可以從供水施救管路中獲取飲用水或者營養液等物品，確保被困人員的安全。開啟供水施救系統時應注意供水系統的壓力，提前進行泄壓，防止壓力過大造成人員傷害。

2.4.2 日常檢查與維護

1）需要指定專人負責，每個機器必須掛牌處理，記錄時間和檢查結果。

2）要經常進行檢查，避免有漏水、堵水現象的發生，有隱患存在時，要立即反映。

3）日常檢查閥門等開關，是否正常運行，避免閥門松動。

4）實現基本的防塵、供水、消防等功能，應保持24 h供水。

2.4.3 供水系統管網安設標準

要求每條巷道都應安裝供水管路，供水施救系統每隔100 m設置施救飲水點、每隔500 m安裝控制閥門；在掘進工作面交接班處安裝5組供水施救裝置，滿足至少30人的使用；每個地點也都要掛反光牌并且標注清晰，在發生災難的情況下能迅速找到施救點。

2.5 壓風自救系統

2.5.1 井下壓風自救呼吸裝置

壓風自救裝置見表1。

表1 ZYJ-M6型壓風自救裝置技術參數表

1）在交接班區域壓風管路末端引出壓風支管，并安裝5組（每組保證6人同時使用）壓風自救呼吸裝置，可滿足30人同時使用。沿線每隔1 000 m設置滿足10人同時使用的壓風自救呼吸裝置。

2）在壓風管路與自救裝置連接處，要加裝開關和氣水分離器。

2.5.2 壓風自救系統使用

1）礦井每隔一段距離就會安裝壓風自救裝置，當通風不暢或發生通風災害時，人員能夠及時利用壓風自救裝置來逃生，等待礦上救援。

2）在工作面火災下風側人員無法穿越火區時，應立即打開自救器，尋找附近的壓風自救裝置。

3）如果人員較多，一處壓風自救裝置不夠用時，應保持冷靜，戴好自救器尋找下一處壓風自救裝置。

4）整套壓風系統應保證24 h供風，緊急情況下均可投入使用。

2.5.3 壓風自救系統安裝

在交接班區域壓風管路末端引出壓風支管，安裝5組壓風自救裝置，可滿足30人共同使用；巷道每隔1 000 m設置壓風自救呼吸裝置，滿足10人同時使用；在壓風管路與自救裝置連接處，要加裝開關和氣水分離器，使用時當氣水分離器中的水超過水位上限時，應進行排水，向上推排水柱，水立即排出，排水完畢后放開排水柱將其復位；壓風自救裝置應取得礦用產品安全標志，符合《礦井壓風自居裝置技術條件》的要求。

2.6 緊急避險系統

2.6.1 緊急避險系統現狀

大柳塔煤礦大井緊急避險系統主要包括隨身攜帶的自救器、移動救生艙、永久避難硐室、避災路線指示標識、壓風自救及供水施救設施、礦燈定位及呼救功能、應急預案等。

井下發生頂板、火災、瓦斯爆炸、水害等突發緊急情況時，受災人員可使用自身攜帶的或移動救生艙內的備用自救器、可通過工作面的壓風自救和供水施救裝置自救，同時可通過礦燈呼救功能發出呼救信號、沿避災路線撤離。在逃生路徑被阻的情況下，井下安全艙就起到了重要作用，里邊有足夠的食物和水，而且足夠密閉，人員能夠在保障生命安全的情況下等待救援[5]。

2.6.2 緊急避險裝備的使用

1）隔絕式壓縮氧氣自救器的使用。打開開關裝置，露出里邊的氣囊，將管口放入嘴中，慢慢打開氧氣瓶開關，戴上鼻夾，將氧氣速率調節到能接受的范圍，檢查是否發生漏氣。緩慢用鼻子吸氣、用嘴呼氣，就可以逃生或者等待救援。

2）自救器補給站。礦用移動自救器補給站的機械結構組由2個過渡室、1個自救器補給室組成。當遇到危險狀況時，操作人員進入過渡站內，啟動過渡站氣幕系統，逃生人員陸續進入過渡站。通過壓風系統向過渡站內供應新鮮空氣，當壓風系統遭到破壞不能使用時，則啟動空氣控制系統平衡站內氣體濃度，然后進行自救器更換和使用必要的生存保障物品。

3）永久避難硐室。本避難硐室結構組成共分為三部分，即過渡室，安全艙和設備室。過渡室通過水幕裝置能夠隔絕煙塵、危害氣體進入；安全艙為避險人員生存的場所[6]，本避難硐室設置為100人，安全艙內有充足的食物和水資源，礦燈、自救器等。建有供氧間能夠為人員提供氧氣等待救援，同時建有網絡基站能夠與監測中心保持聯絡，為等待救援拖延時間，最大化保障人員的生命安全。

4）自救互救技術。應對工人進行安全培訓，掌握一定的自救互救技術，提高安全警惕意識，在發生災害時能夠迅速做出反應，及時進行逃生。當有同伴受傷昏迷時，應把受傷人員抬到寬闊、通風良好的地方，進行人工呼吸及時救治。現場急救必須堅持“三先三后”原則。對昏迷窒息人員先蘇醒后搬運；對骨折人員先固定后搬運；對出血人員先止血后搬運。

3 結論

大柳塔安全避災系統結合了巷道實際情況，不僅節約了建設成本，也提高了礦井避災能力。在實際應用中具有良好的效果，運行可靠，后續進行下一步優化。