煤礦井下安全避險「六大系統」的作用和配置方案
字型大小:[大中小]發布時間:2010-11-22**:國家煤炭工業網
孫繼平中國礦業大學（北京）煤炭資源與安全開採國家重點實驗室，100083
摘要：研究了煤礦安全監控系統在瓦斯、火災等重特大事故監控與預警和事故調查中的作用，提出了系統設定方案和基於煤礦安全監控系統的煤礦瓦斯**等事故直接原因認定方法；研究了煤礦井下人員位置監測系統在遏制超定員生產、事故應急救援等方面的作用，提出了系統設定方案；提出了以礦用排程通訊系統和礦井廣播通訊系統為基礎，礦井移動通訊系統為補充的礦井通訊聯絡方案；提出了嚴禁礦用ip**通訊系統和礦井移動通訊系統替代礦用排程通訊系統的觀點；提出了高瓦斯礦井的入井人員宜攜帶隔離式自救器，隔離式自救器宜選用壓縮氧隔離式自救器；提出了避難硐室的裝備要求和避難硐室效能**比優於救生艙的觀點；介紹了礦井壓風自救系統和供水施救系統。
關鍵詞：煤礦井下；安全避險；六大系統；安全監控；人員定位；通訊聯絡；緊急避險；壓風自救、供水施救
《***關於進一步加強企業安全生產工作的通知（國發[2010]23號）》和《****生產監督管理總局國家煤礦安全監察局關於建設完善煤礦井下安全避險「六大系統」的通知（安監總煤裝[2010]146號）》，要求煤礦要建設完善監測監控系統、井下人員定位系統、緊急避險系統、壓風自救系統、供水施救系統和通風聯絡系統6大安全避險系統[1-2]。本文研究了煤礦井下安全避險「六大系統」的作用，提出了煤礦井下安全避險「六大系統」的配置方案。1煤礦安全監控系統
煤礦安全監控系統主要用來監控和預警瓦斯、火、衝擊地壓等重特大事故。煤礦安全監控系統監測甲烷濃度、風速、風壓、饋電狀態、風門狀態、風筒狀態、區域性通風機開停、主通風機開停等，當瓦斯超限或區域性通風機停止執行或掘進巷道停風時，自動切斷相關區域的電源並閉鎖，同時報警。系統還具有煤與瓦斯突出預警、火災監控與預警、礦山壓力監測與預警等功能[3]。
煤礦安全監控系統在應急救援和事故調查中也發揮著重要作用。當煤礦井下發生瓦斯（煤塵）**等事故後，系統的監測記錄是確定事故時間、爆源、火源等重要依據之一。根據監測資料突變等資訊分析**時間。
根據監測的瓦斯濃度和時間順序等分析爆源。根據監測的裝置狀態分析火源。根據監測的區域性通風機、風門、主通風機、風速、風壓、瓦斯濃度等分析瓦斯積聚原因。
根據監測的瓦斯濃度變化，分析波及範圍等。
煤礦安全監控系統一般由感測器、執行機構、分站、電源箱（或電控箱）、主站（或傳輸介面）、主機（含顯示器）、系統軟體、伺服器、印表機、大螢幕、ups電源、遠端終端、網路介面和電纜等組成。感測器、執行機構、分站、電源箱（或電控箱）等設定在井下，其他裝置設定在地面。
瓦斯監測是防治瓦斯**和煤與瓦斯突出預警的重要引數。因此，採煤工作面及回風巷、掘進工作面及回風流等地點必須設定甲烷感測器。當甲烷濃度達到或超過報警濃度時，聲光報警，提醒領導、生產排程等及時將人員撤至安全處，及時處理事故隱患，防止瓦斯**等事故發生。
當甲烷濃度達到或超過斷電濃度時，切斷被控區域電源，避免或減少由於電氣裝置失爆、違章作業、電氣裝置故障電火花或危險溫度引起瓦斯**；避免或減少採、掘、運等裝置執行產生的摩擦撞擊火花及危險溫度等引起瓦斯**。區域性通風機及其風筒風量監測是防治區域性通風機停風和風筒漏風造成瓦斯積聚的有效措施。因此，區域性通風機必須設定裝置開停感測器，區域性通風機的風筒末端必須設定風筒感測器，當區域性通風機停風或風筒漏風，切斷供風區域電源，並聲光報警，防治停風造成瓦斯積聚，進而造成瓦斯**事故。
煤礦必須設定風速、風壓、風門狀態、主通風機等感測器，及時發現通風系統隱患，防治瓦斯積聚和瓦斯**事故發生。
系統通過監測煤岩體聲發射、瓦斯湧出量等，結合瓦斯地質資訊等，實現煤與瓦斯突出預警。系統通過監測一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、溫度、壓差、煙霧等，控制風門、風窗實現均壓滅火，控制制氮和注氮等，實現火災監控。2煤礦井下人員位置監測系統
煤礦井下人員位置監測系統又稱煤礦井下人員定位系統和煤礦井下作業人員管理系統。煤礦井下人員位置監測系統一般由識別卡、位置監測分站、電源箱（可與分站一體化）、傳輸介面、主機（含顯示器）、系統軟體、伺服器、印表機、大螢幕、ups電源、遠端終端、網路介面和電纜等組成[4-5]。
由於煤礦井下無線傳輸衰減大，gps訊號不能覆蓋煤礦井下巷道。目前煤礦井下人員位置監測系統主要採用rfid技術。部分系統採用漏洩電纜，還可採用wifi、zigbee等技術。
部分系統除具有人員位置監測功能外，還具有單向或雙向緊急呼叫等功能。
各個人員出入井口、採掘工作面等重點區域出/入口、盲巷等限制區域等地點應設定分站。基於rfid的煤礦井下人員位置監測系統，宜設定2臺以上分站或天線，以便判別攜卡人員的運動方向。巷道分支處應設定分站，巷道分支的各個巷道應設定分站或天線，以便判別攜卡人員的運動方向。
煤礦井下人員位置監測系統在遏制超定員生產、防止人員進入危險區域、事故應急救援、及時發現未按時公升井人員、領導下井帶班管理、特種作業人員管理、井下作業人員考勤、持證上崗管理等方面發揮著重要作用。3礦井通訊系統
礦井通訊系統又稱礦井通訊聯絡系統，是煤礦安全生產排程、安全避險和應急救援的重要工具[6]。礦井通訊系統包括礦用排程通訊系統、礦井廣播通訊系統、礦井移動通訊系統、礦井救災通訊系統。煤礦應裝備礦用排程通訊系統，積極推廣應用礦井廣播通訊系統和礦井移動通訊系統。
救護隊應裝備礦井救災通訊系統。
3.1礦用排程通訊系統
礦用排程通訊系統一般由礦用本質安全型防爆排程**、礦用程式控制排程交換機（含安全柵）、排程臺、電源和電纜等組成。礦用程式控制排程交換機（含安全柵）、排程臺和電源設定在地面，礦用本質安全型防爆排程**設定在煤礦井下。
礦用排程通訊系統除用於日常生產排程通訊聯絡外，煤礦井下作業人員可通過通訊系統匯報安全生產隱患、事故情況、人員情況等，並請求救援等。排程室值班人員及領導通過通訊系統通知井下作業人員撤人、逃生路線等。
礦用排程通訊系統不需要煤礦井下供電，因此，系統抗災變能力強。當井下發生瓦斯超限停電或故障停電等，不會影響系統正常工作。當發生頂板冒落、水災、瓦斯**等事故時，只要**和電纜不被破壞，就可與地面通訊聯絡。
礦用排程通訊系統抗災變能力優於其他礦井通訊系統。
特別需要指出的是，礦用ip**通訊系統和礦井移動通訊系統等均不得替代礦用排程通訊系統。3.2礦井廣播通訊系統
礦井廣播通訊系統一般由地面廣播錄音及控制裝置、井下防爆廣播裝置、防爆顯示屏、電纜等組成。廣播錄音及控制裝置設定在地面，防爆廣播裝置和防爆顯示屏設定在井下。由於防爆廣播裝置和防爆顯示屏功率較大，因此需井下供電，當井下發生瓦斯超限停電或故障停電等，會影響系統正常工作。
因此防爆廣播裝置和防爆顯示屏配有不小於2小時的備用電源。
行人巷道、採掘工作面等作業場所應設定廣播擴音裝置。當煤礦井下發生瓦斯超限、瓦斯**、瓦斯突出、透水、火災、頂板冒落等事故時，排程室可通過礦井廣播通訊系統，將事故類別、事故地點、逃生和撤離路線等，通知井下作業人員。3.
3礦井移動通訊系統
礦井移動通訊系統一般由礦用本質安全型防爆手機、礦用防爆基站、防爆電源（可與基站一體化，一
般有維持基站正常工作2小時的備用電源）、系統控制器、排程臺、電纜（或光纜）等組成。系統控制器和排程臺等設定在地面。礦用防爆基站和防爆電源設定在井下，礦用本質安全型防爆手機主要用於井下。
當井下發生瓦斯超限停電或故障停電等，會影響系統正常工作。因此，嚴禁礦井移動通訊系統替代礦用排程通訊系統。但礦井移動通訊系統具有通訊及時和便捷的優點，特別適合煤礦井下移動的作業環境。
因此，有條件的礦井，在裝備礦用排程通訊系統的條件下，應裝備礦井移動通訊系統。3.4礦井救災通訊系統
礦井救災通訊系統一般由礦用本質安全型防爆移動臺、礦用防爆基站（含話機）、礦用防爆基站電源（可與基站一體化）、地面基站通訊終端、電纜（或光纜）等組成。
礦井救災通訊系統主要用於煤礦井下災後救援。救護隊應裝備礦井救災通訊系統。3.5礦用ip**通訊系統
礦用ip**通訊系統一般由礦用本質安全型防爆ip**、礦用防爆交換機、礦用防爆電源（一般有維持系統工作2小時的備用電源，可與礦用防爆交換機一體化）、排程臺、地面普通交換機、光纜等組成。排程臺和地面普通交換機設定在地面。礦用本質安全型防爆ip**和礦用防爆交換機設定在井下。
當井下發生瓦斯超限停電或故障停電等，會影響系統正常工作。因此，嚴禁用礦用ip**通訊系統替代礦用排程通訊系統。4井下緊急避險系統
煤礦必須為入井人員配備額定防護時間不低於30分鐘的自救器。煤與瓦斯突出礦井的入井人員必須攜帶隔離式自救器，高瓦斯礦井的入井人員宜攜帶隔離式自救器。隔離式自救器宜選用壓縮氧隔離式自救器。
煤與瓦斯突出礦井應建採區避難硐室（又稱避險硐室），突出煤層的掘進巷道長度及採煤工作面走向長度超過500公尺時，必須在距離工作面500公尺範圍內建設避難硐室或設定救生艙[2]。
高瓦斯和低瓦斯礦井，凡在自救器所能提供的額定防護時間內，從採掘工作面步行不能安全撤到地面的，必須在距離採掘工作面1000公尺範圍內建設避難硐室或救生艙。採區和水平最高點應設定避難硐室。
避難硐室要為避險人員提供氧氣（或新鮮空氣）、水、食品等生存條件、通訊設施、醫療急救用品、排洩物處理設施、照明設施和防滅火設施等。水平長度較深的避難硐室，要設定甲烷感測器。避難硐室宜設定甲烷、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、溫度、濕度等感測器，空氣淨化、溫度和濕度調節等設施。
避難硐室可通過壓縮氧和化學氧等為避險人員提供氧氣，但宜採用壓縮氧。設定在離地表較淺適宜地面鑽孔的避難硐室，應有直通地面的鑽孔和直通地面的壓風、供水（供養）、通訊等系統，提高抗災變能力。避難硐室大小應能滿足採掘工作面等相關區域全部人員安全避險的要求。
2023年8月5日智利聖訶塞銅礦發生嚴重塌方事故，33名礦工被困井下700m深處。被困礦工在井下避難硐室等待救援。8月22日第1個救援鑽孔打通，10月13日33名被困礦工全部獲救。
33名礦工生還，井下避難硐室發揮了決定性作用，特別在第1個救援鑽孔打通前的17天裡，礦工的基本生存條件全部由避難硐室提供。這再次說明建設避難硐室的必要性。
避難硐室同救生艙相比具有效能**比較高等優點。救生艙與地面的通訊聯絡完全依靠煤礦井下現有通訊技術,瓦斯**事故常常會造成通訊電纜和光纜損壞，因此，瓦斯**等事故有可能會造成救生艙與地面的通訊聯絡中斷。瓦斯**事故常常會使移動變電站等大型機電裝置傾倒，當然，瓦斯**等事故也可能使救生艙傾倒，使需要避險的人員無法進入。
設定在巷道中的移動式救生艙會增加通風阻力。煤礦井下採掘工作面作業人數一般為數十人，而乙個救生艙一般可容納幾人到十餘人，要容納數十人的救生艙，體積大、成本高，效能**比較低。5礦井壓風自救系統
煤礦企業必須按照《煤礦安全規程》要求建立壓風系統，並在此基礎上，按照所有採掘作業地點在災變期間能夠提供壓風供氣的要求，進一步完善壓風自救系統[2]。
壓風自救系統的空氣壓縮機應設定在地面。深部多水平開採的礦井，空氣壓縮機安裝在地面難以保證對井下作業點有效供風時，空氣壓縮機可安裝在其供風水平以上兩個水平的進風井井底車場安全可靠的位
置。井下壓風管路要採取保護措施，防止災變破壞。
煤與瓦斯突出礦井的採掘工作面要按照《防治煤與瓦斯突出規定》（****監管總局令第19號）要求設定壓風自救裝置。高瓦斯和低瓦斯礦井掘進工作面要安設壓風管路，並設定供氣閥門。6礦井供水施救系統
煤礦必須按照《煤礦安全規程》的要求，建設完善的防塵供水系統；除按照《煤礦安全規程》要求設定三通及閥門外，還要在所有採掘工作面和其他人員較集中的地點設定供水閥門，保證在災變期間能夠為各採掘作業地點提**急供水。要加強供水管路維護，保證閥門開關靈活，嚴禁跑、冒、滴、漏[2]。7結論
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