煤矿六大专业系统设计.doc

目 录1 任务起源-12 井下安全避险“六大系统”建设必需性和紧迫性-13 此次井下安全避险“六大系统”设计范围-34 某煤矿井下安全避险“六大系统”设计-34.1 基础情况-34.2 井下安全避险“六大系统”设计-81 任务起源根据国务院相关深入加强企业安全生产工作通知（国发23号）和相关建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”通知（安监总煤装146号）要求，北京华宇工程受陕西某能源某煤矿委托，依据煤矿井下安全避险“六大系统”相关技术规范，编制本矿井 “六大系统”设计方案。2 井下安全避险“六大系统”建设必需性和紧迫性7月19日，国务院为深入加强国家安全生产工作，全方面提升企业安全生产水平，下发了国务院相关深入加强企业安全生产工作通知（国发23号）。提出了煤矿和非煤矿山企业3年内建设完成“六大系统”要求。8月24日，国家安全监管总局国家煤矿安监局根据国务院相关深入加强企业安全生产工作通知中相关“煤矿和非煤矿山要制订和实施生产技术装备标准，安装监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等技术装备，并于3年之内完成”要求，为建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”，全方面提升煤矿安全保障能力，下发了国家安全监管总局国家煤矿安监局相关建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”通知（安监总煤装146号）。 1月25日，为深入落实落实国务院相关深入加强企业安全生产工作通知精神，规范煤矿井下紧急避险系统建设管理工作，充足发挥井下紧急避险系统在安全避险中关键作用，国家安全监管总局、国家煤矿安监局制订了煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行要求， 并下发了国家安全监管总局国家煤矿安监局相关印发煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行要求通知（安监总煤装15号）。3月21日，为深入落实落实国务院相关深入加强企业安全生产工作通知精神，规范和推进煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善工作，国家安全监管总局、国家煤矿安监局研究制订了煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基础规范（试行），并下发了国家安全监管总局国家煤矿安监局相关印发煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基础规范（试行）通知（安监总煤装33号）。通知再次强调了6月底前，全部煤（岩）和瓦斯（二氧化碳）突出矿井，中央企业所属煤矿和国相关键煤矿中高瓦斯矿井、开采轻易自燃煤层矿井，全部要完成“六大系统”建设完善工作；6月底前，全部煤矿全部完成“六大系统”建设完善工作。4月8日，为加紧推进煤矿井下安全避险“六大系统”建设，切实落实国家安全监管总局国家煤矿安监局相关建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”通知对“六大系统”建设完善时限要求，国家安全监管总局办公厅国家煤矿安监局办公室下发了相关开展煤矿井下安全避险“六大系统”检验通知，在全国范围内组织开展煤矿井下安全避险“六大系统”检验。检验关键内容是：煤矿企业“六大系统”建设完善计划制订情况，煤矿“六大系统”设计方案编制情况。全部煤矿监测监控系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统建设完善工作完成情况。中央企业和原国相关键煤矿企业井下人员定位系统建设完善工作完成情况；其它煤矿井下人员定位系统建设完善工作进展情况。紧急避险系统建设完善工作进展情况。检验分为2个阶段进行。第一阶段（4月中旬至4月底），为煤矿企业自查阶段；第二阶段（5月份），为相关部门联合检验阶段。3 此次井下安全避险“六大系统”设计范围本矿井井下安全避险“六大系统”设计范围包含矿井达产时三盘区（5-2上煤）、七盘区（4-3煤）、八盘区（5-2煤）。4 某煤矿井下安全避险“六大系统”设计4.1 基础情况4.1.1 本矿井瓦斯、煤尘爆炸性及自燃条件某煤矿瓦斯等级为低瓦斯。各煤层煤尘全部有爆炸性危险。2-2煤层属易自燃煤层；3-1煤层属不易自燃易自燃煤层；3-2煤层属很易自燃煤；3-3煤层属不易自燃煤层；4-3煤层属不易自燃很易自燃煤层；4-4煤层属不易自燃煤层； 5-2上煤层属轻易自燃煤层、5-2煤层属轻易自燃煤层。4.1.2 矿井初步设计中“六大系统”设计情况4.1.2.1 井下监测监控系统 本矿井设计建设一套多层次、多功效综合监控系统网络，使不一样功效应用系统进行信息联通和共享，并协调有序地运行，以充足利用各监控子系统信息资源和设备资源，为矿井管理和决议提供正确基础数据。其中和井下安全监测监控系统相关子系统包含：（1）综合监控系统网络本矿综合监控系统主干网络采取1000Mb/s工业以太环网结构，由2个环形网组成，采取2芯光纤传输，井下一个环网，地面一个环网，两个环网经过关键交换机相连组成矿井监控系统网络，该网络运行在一个相对独立网段中，和矿管理局域网相联，并经过网络安全设备相互隔离，统筹制订合理有效网络安全策略。井下环网交换机设于三盘区变电所、5-2上煤机头变电所、八盘区变电所、5-2大巷胶带机头变电所、八盘区变电所。（2）调度中心综合自动化系统经过综合监控系统网络，建立矿井监控及自动化系统管理平台。矿井调度中心设于办公楼，关键设备配置及功效以下：配置2台生产信息管理平台服务器、1台WEB服务器及对应软件，负责全矿井实时监控信息管理及历史数据查询；配置2台数据采集服务器、1台实时数据库服务器、1台关系数据库服务器、1套数据存放系统等设备，并配置数据库软件, 以随时统计系统内各参数、状态改变；配置网管服务器、网络管理终端设备及网络管理软件，以实现综合监控系统网络拓扑结构设置、故障诊疗和性能管理等功效；配置8台调度工作站及对应软件，对各子系统进行显示、报警、控制等。依据矿井生产管理需要，可在矿井调度中心对矿井各子系统数据进行实时采集，并进行存放、分析、处理，完成遥测、遥信、遥控、超限报警、打印等功效，实现全矿井综合自动化、管控一体化。各子系统主机或硬件设备以10M/100M/1000Mb/s标准以太网接口就近和环网交换机相联，符合TCP/IP网络模型及传输协议，并采取OPC、NetDDE或ODBC等标准、开放软件接口协议。各子系统可编程控制器（PLC）设备应尽可能统一选型，便于联网、维护和管理。（3）环境安全监控系统环境安全监控系统主机设于地面调度中心，选择工业控制计算机，双机热备份，并配置存放、显示、打印等设备及监控软件。主机经过传输接口采取总线方法和各分站通信。本矿为低瓦斯矿井，并有易自燃煤层，煤尘有爆炸危险。在井下采煤工作面、掘进工作面、关键巷道、机电硐室及地面生产系统煤仓等处设置多种传感器，监测甲烷、一氧化碳、温度、烟雾、风速、负压等各类环境参数，监测水仓水位、风门开关、风筒开关、局扇开停等状态参数。由各传感器采集监测信息，经过分站传送到地面调度中心。当出现超限情况时，地面调度中心及现场均应有声、光报警。经过远程断电器实现甲烷风电闭锁、甲烷断电、故障闭锁及其它必需控制，并配置馈电传感器，对断电情况进行监测。（4）火灾束管监测系统配置1套束管色谱微机监测系统，由地面抽气泵、气体采样控制柜、束管专用色谱仪、分析仪器柜、双通道24位A/D转换器、32路系统输出控制器、工业控制型微机等设备和井下束管、分路箱等组成，并配置系统分析控制软件，经过束管取样，分析采空区、密闭区及巷道中气体成份和浓度，实现对矿井自然发怒情况早期估计预报，为火区启封及确定综采工作面采空区注氮数量和质量提供依据。束管监测系统监测室设于联合建筑内。系统经过RJ45接口就近接入矿井工业以太环网，将信息上传至矿井调度中心。4.1.2.2 井下人员定位系统（1）井下作业人员管理依据矿井安全生产管理需要，设置1套井下作业人员管理系统。井下作业人员管理系统由识别卡、传输分站、无线读卡器、监控主备机及系统软件组成。当持卡人或装有识别卡移动物体进入分站辐射区范围时，识别卡被激活，识别卡将卡号传回分站，并统计在分站存放器内。若干个定位分站将各处采集来人员流动信息经过综合自动化网络传入数据提取服务器。系统软件经过处理，将进出矿井人名、时间等信息显示到计算机显示器，同时将系统定位数据显示到计算机屏幕、大屏显示系统，并可依据需要统计打印报表。上级单位可经过企业信息网远程查询相关信息。井下作业人员管理系统，可对煤矿入井人员进行实时跟踪监测和定位，随时清楚掌握每个人员在井下位置及活动轨迹。假如发生灾变，双向呼叫识别卡可进行紧急寻呼，从监控终端上查询事故现场人员位置分布情况、被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息，为事故抢险提供科学依据。同时，也可利用系统日常考勤管理功效，对矿井人员进行考勤管理。（2）大屏幕显示系统在调度中心配置1套大屏幕显示系统，由1组6724 DLP矿井监控信息显示系统，2组33台42LCD液晶监视器电视墙和1套LED（发光二极管）显示系统组成，使调度人员对全矿井监控及自动化系统运行情况进行实时、灵活、清楚多画面、多信息集中监视。DLP大屏幕投影拼接系统，集信息搜集、传输、处理、切换、控制、显示、决议于一体，采取国际优异DLP高清楚度数码显示技术、投影墙无缝拼接技术、多屏图像处理技术和控制技术，组成含有高亮度、高清楚度、高智能化控制、功效优异、操作方法优异大屏幕显示系统。经过这套大屏幕投影拼接系统，能够实时观看和监控系统相关多种信息，包含GIS电子地图、实时工业视频监控信号、多种管理信息系统数据、多种历史数据图像和计算机、电视、实物投影仪、DVD等信号源信息和计算机网络信息等多个信息，可随时对多种现场信号和各类计算机图文信号进行多画面显示和分析，立即做出判定和处理，公布调度指令，实现实时监控和集中调度目标。DLP大屏幕投影拼接系统设备包含DLP背投机投影拼接墙、多拼图形控制系统、大屏幕应用系统管理软件和信号控制和切换系统设备等。LED（发光二极管）显示系统由LED显示器、控制主机、控制卡及软件等组成，便于矿井名称、时钟、气象及矿井关键信息显示。（3）工业电视系统为能实时、直观地了解矿井各关键步骤生产、运行情况，便于调度，设置一套矿井工业电视系统，工业电视墙设在矿井调度中心，由2组33台42等离子显示器组成，可经过电视墙对井下关键生产和运输系统进行实时监视、立即调度。系统配置多路输入视频服务器、视频矩阵切换器和分配器，可将现场传来每路视频信号各分为两路，一路送电视墙显示，另一路送视频服务器进行MPEG4数字压缩编码录像。可设置多个不一样地点进行实时、定时控制和录像，并可同时回放8路录像文件。经过监控系统以太网可实现远程实时监视和控制，满足单路、多路录像文件检索查询及传输。井下摄像机安装位置为：在井下胶带机头、综采工作面、溜煤眼上下口、各变电所等处设本安型黑白光纤摄像仪，共19台。系统至各摄像机视频信号主干线路均采取光纤传输方法，井下采取煤矿用阻燃光缆。也可采取将摄像点视频信号数字处理后，就近接入工业以太环网，传输至调度中心方案。但应满足监控信息对传输带宽、实时性要求及视频信号对显示效果要求。4.1.2.3 井下压风自救系统在朴牛圪塔风井场地回风斜井西北部建设集中压缩空气站，经过管路向各用气地点供气。压缩空气干管选择2457无缝钢管，沿风井场地朴牛圪塔回风斜井敷设，将压缩空气送至井下各用气地点。地面管路埋地敷设，采取套管焊接连接；井筒管路采取套管焊接连接；井下其它管路均采取快速管接头连接。4.1.2.4 井下供水施救系统井下供水施救可利用消防洒水管道，供水水源引自工业场地消防水池。消防洒水管道由主平硐下井，覆盖井下全部巷道。消防洒水干管采取直径DN100DN200钢塑材质管道。在胶带运输大巷、胶带运输顺槽中每隔50m设置1个消火栓，在辅助运输大巷、回风大巷等其它巷道中每隔100m设置1个消火栓。4.1.2.5 井下通信联络系统（1）井下有线通信为确保矿井通信安全性、可靠性，本矿井采取行政通信和调度通信分设交换机方案。此次工程新设200门数字程控调度交换机一套，设于办公楼通信机房。具体分配为，井上调度通信100门，设置在矿井关键责任人、关键生产部门办公室、各队组办公室、关键机房等场所；井下调度通信100门，分别在井下中央变电所、水泵房、各采掘工作面、各机房硐室及井下避难硐室等关键场所部署井下调度电话，同时设置井下无线通信系统，作为有线调度通信在井下补充和延伸，确保通讯线路安全通畅。井下电缆均采取煤矿用阻燃型通信电缆，电话机采取本安型。（2）井下无线通信井下设置一套煤矿无线通信系统，采取矿用PHS（个人手持电话系统）设备，作为矿井调度交换机用户延伸。系统由地面中心控制器、基站控制器、基站、手持机、电源等设备组成。地面中心控制器设于办公楼通信机房。井下设4台基站控制器，在胶带运输巷和辅助运输巷设置矿用基站，配置手持机250部。能够满足井下无轨胶轮车司机、检修人员和关键生产调度岗位等移动通信需求，并提供紧急情况下报警及抢险救灾应急通信手段。为充足发挥该系统作用，在地面设置1台基站控制器，各场地设置基站，满足场区内移动调度用户需求。地面中心控制器和矿井调度交换机采取E1接口连接。下井线路采取光纤传输方法。井下设备均为防爆型，光（电）缆采取煤矿用阻燃型。4.1.3 本矿井初步设计中相关“六大系统”内容评价某煤矿为国有高产高效现代化大型矿井，采取优异设计思想及管理模式，原有安全系统设施除井下紧急避险系统未包含之外，其它“五大系统”均已初步建立。其中井下监测监控、人员定位及通信联络系统仅需将相关设备设施接入井下紧急避险设施即可达成要求；压风自救系统需要依据下井人员数量重新校核压风量，依据达产时采掘作业地点补充完善压风管路，增加压风自救装置，并将压风管路接入井下紧急避险设施；供水施救系统需要增加供水阀门，并将消防洒水管路接入井下紧急避险设施。4.2 井下安全避险“六大系统”设计4.2.1建设完善井下安全避险“六大系统”目标要求（1）建设完善井下监测监控系统根据煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029）要求，完善安全监控系统，实现对煤矿井下瓦斯、一氧化碳浓度、温度、风速等动态监控，为安全管理提供决议依据。强化系统设备维护，定时进行调试、校正，立即升级、拓展系统功效和监控范围，确保设备性能完好，系统灵敏可靠。健全完善规章制度和事故应急预案，落实值班、带班人员责任，监测监控系统中心坚持二十四小时值班制度，当系统发出报警、断电、馈电异常信息时，快速采取断电、撤人、通知作业等应急处理方法，充足发挥其安全避险预警作用。（2）建设完善井下人员定位系统根据煤矿井下作业人员管理系统使用规范（AQ1048）要求，建设完善井下人员定位系统，并做好系统维护和升级改造工作，保障系统安全可靠运行。全部入井人员必需携带识别卡（或含有定位功效无线通讯设备），确保能够实时掌握井下各个作业区域人员动态分布及改变情况。深入完善制度，发挥人员定位系统在定员管理和应抢救援中作用。（3）建设完善井下紧急避险系统根据煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行要求要求，委托有相关设计资质单位进行紧急避险系统整体设计。紧急避险系统应和监测监控、人员定位、压风自救、供水施救、通信联络等系统相互连接，在紧急避险系统安全防护功效基础上，依靠其它避险系统支持，提升紧急避险系统安全防护能力。紧急避险设施应含有安全防护、氧气供给保障、有害气体去除、环境监测、通讯、照明、动力供给、人员生存保障等基础功效，在无任何外界支持条件下额定防护时间不低于96小时。紧急避险设施容量应满足服务区域全部些人员紧急避险需要，包含生产人员、管理人员及可能出现其它临时人员，并按要求留有一定备用系数。紧急避险设施设置要和矿井避灾路线相结合，紧急避险设施应有清楚、醒目标标识。（4）建设完善压风自救系统在根据煤矿安全规程要求建立压风系统基础上，根据全部采掘作业地点在灾变期间能够提供压风供气要求，深入完善压风自救系统，设置供气阀门。井下压风管路要采取保护方法，防治灾变破坏。（5）建设完善矿井供水施救系统建设完善防尘供水系统，严格根据煤矿安全规程要求设置三通及阀门，在采掘作业地点和人员较集中地地点设置供水阀门。加强供水管路维护，不得出现跑、冒、滴、漏现象。（6）建设完善井下通信联络系统根据煤矿安全规程要求，在主副井口、井底车场、井下变电所、水泵房等关键机电硐室和采掘工作面安设符合要求电话。井下避险硐室（救生舱）、水泵房、变电所设直通矿调度室电话。使用井下无线通讯系统、井下广播系统。发觉险情时立即通知井下人员撤离到安全地点。4.2.2 井下安全避险“六大系统”设计方案4.2.2.1 井下监测监控系统对原有系统进行升级改造，在监测监控系统地面中心站增加1套主机，1套使用，1套备用，确保二十四小时不间断运行。扩充井下分站，更新多种传感器及相关设备，将紧急避险设施内外甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气等监测设备和监测监控系统相连，进行实时监测。4.2.2.2 井下人员定位系统对原人员定位系统进行升级改造，在关键区域出入口、限制区域等地点设置分站，并能满足监测携卡人员出入井、出入关键区域、出入限制区域要求；巷道分支处设置分站，并能满足监测携卡人员出入方向要求。在紧急避险设施入口和出口分别设置人员定位系统分站，对出、入紧急避险设施人员进行实时监测。矿井调度室设人员定位系统地面中心站，配置显示设备，实施二十四小时值班制度。4.2.2.3 井下紧急避险系统井下紧急避险系统是指在煤矿井下发生紧急情况下，为遇险人员安全避险提供生命保障设施、设备、方法组成有机整体。紧急避险系统建设内容包含为入井人员提供自救器、建设井下紧急避险设施、合理设置避灾路线、科学制订应急预案等。（1）入井人员自救器根据本矿井下井人员数量配置足够自救器。（2）井下紧急避险设施1紧急避险设施位置及规格依据矿井开拓开采部署，矿井以1个部分进口设备大采高长壁综采工作面、1个薄煤层长壁综采工作面、1个中厚煤层长壁综采工作面、2个连续采煤机掘进工作面、3个综掘工作面达成设计生产能力9.00Mt/a。达产时共有3个盘区即三盘区、七盘区、八盘区，分别部署3个工作面即5-2上煤中厚煤层长壁综采工作面、4-3煤薄煤层长壁综采工作面、5-2煤大采高长壁综采工作面。A. 三盘区三盘区井下人员分布：综采一队13人/班；综采四队（连续采煤机）11人/班，综掘一队、二队各10人/班；地测组、通修队、机运队、带班矿领导人员等（此项下井总人数平均分至3个盘区）约18人，最大班井下人员累计62人。在5-2上煤三盘区胶带运输巷、辅助运输巷北部联络巷内部署永久避难硐室1个（实际人数：62人，设计人数：75人）。在三盘区5-2上煤采煤工作面900m范围内胶带、辅助运输顺槽联络巷及回风顺槽内各部署矿用可移动式救生舱1台（容量8人）。在三盘区5-2上煤顺槽综掘工作面900m范围内顺槽联络巷部署救生舱1台（容量12人）。在三盘区5-2上煤大巷综掘工作面900m范围内顺槽联络巷部署救生舱1台（容量12人）。在三盘区5-2上煤连采工作面900m范围内顺槽联络巷部署救生舱1台（容量12人）。三盘区井下紧急避险设施总人员容纳数量为127人，富裕系数2.0。B. 七盘区七盘区井下人员分布：综采三队11人/班；综掘三队10人/班；地测组、通修队、机运队、带班矿领导人员等（此项下井总人数平均分至3个盘区）约18人，最大班井下人员累计39人。在4-3煤七盘区胶带运输巷、辅助运输巷东部联络巷内部署永久避难硐室1个（实际人数：39人，设计人数：50人）。在七盘区4-3煤采煤工作面900m范围内胶带、辅助运输顺槽联络巷及回风顺槽内各部署矿用可移动式救生舱1台（容量8人）。在七盘区4-3煤顺槽综掘工作面900m范围内顺槽联络巷部署救生舱1台（容量12人）。七盘区井下紧急避险设施总人员容纳数量为78人，富裕系数2.0。C. 八盘区八盘区井下人员分布：综采二队13人/班；综掘四队（连采掘进）10人/班；地测组、通修队、机运队、带班矿领导人员等（此项下井总人数平均分至3个盘区）约18人，最大班井下人员累计41人。在5-2煤八盘区胶带运输大巷、辅助运输大巷中部联络巷内部署永久避难硐室1个（实际人数：41人，设计人数：50人）。在八盘区5-2煤采煤工作面900m范围内胶带、辅助运输顺槽联络巷及回风顺槽内各部署矿用可移动式救生舱1台（容量8人）。在八盘区5-2煤顺槽综掘工作面900m范围内顺槽联络巷部署救生舱1台（容量12人）。八盘区井下紧急避险设施总人员容纳数量为78人，富裕系数1.9。全矿井最大班下井人数142人，井下紧急避险设施总人员容纳数量为283人。，富裕系数2.0。.本矿井共部署永久避难硐室3个，救生舱11台。永久避难硐室及救生舱部署见图4.2-1。2永久避难硐室设计要求永久避难硐室包含独立供氧系统；供水施救系统；压风供氧系统；空气净化系统；降温保湿系统；气体监测监控系统；通信联络系统；人员定位系统；工业电视系统；供电系统、避难硐室支护；其它装备。A. 硐室整体结构坚固密闭，能达成防火防爆、隔绝有毒有害气体要求；B. 含有自备氧供氧系统和有害气体去除设施。供氧量不低于0.5升/分钟人，处理二氧化碳能力不低于0.5升/分钟人，处理一氧化碳能力应能确保在20分钟内将一氧化碳浓度由0.04%降到0.0024%以下。在整个额定防护时间内，紧急避险设施内部环境中氧气含量应在18.5%23.0%之间，二氧化碳浓度小于1.0%，甲烷浓度小于1.0%，一氧化碳浓度小于0.0024%；C. 含有降温保湿系统，控制硐室温度不高于35摄氏度，湿度小于85%；D. 含有正压控制及维持方法，确保紧急避险设施内一直处于不低于100帕正压状态。高压气瓶供气系统有减压装置，以确保安全使用；E. 有完善监测监控系统和通讯系统，可立即和地面取得联络，争取立即救援；F. 含有由地表直达硐室钻孔。经过钻孔设置水管和电缆，钻孔地表出口应有必需保护装置并贮备自带动力压风机；G. 硐室内装备有医疗抢救设备、照明设备、灭火器、自救器、水、干粮、卫生设备等必需设备。4.2.2.4 井下压风自救系统按最大班下井人数重新校核压风自救用气量，按矿井需风量、供风距离、阻力损失等参数校核压风管路直径。在矿井采区避灾路线上全部敷设压风管路，并设置符合煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基础规范（试行）要求新型压风自救装置，间隔小于200m。在各水平、采区和上山巷道最高处敷设压风管路，并设置供气阀门。主送气管路增加集水放水器。在供气管路和自救装置连接处，装开关和汽水分离器。压风自救系统进入避难硐室和救生舱前20m管路增加保护方法。压风管路设计有灾变时期确保新鲜空气输送至指定地点方法。4.2.2.5 井下供水施救系统本矿井已建立很完备井下消防洒水管网，仅需在每个压风自救装置处和供压气阀门周围应安装供水阀门。并将供水管路接入紧急避险设施即可。供水管路设计有灾变时期确保水及营养液输送至指定地点方法。4.2.2.6 井下通信联络系统本矿井现在已设计完备井下有线、无线通信系统和安装应急广播系统。只需将现有通信联络分站扩容，和紧急避险设施相连即可。