煤礦“天網(wǎng)”工程在井下安全生產(chǎn)中的實(shí)踐與應(yīng)用

文/李金哲

針對(duì)煤礦安全管理的復(fù)雜性和特殊性，為把煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況真實(shí)還原并反映到地面，便于井上調(diào)度人員和管理人員直觀判斷井下現(xiàn)場(chǎng)安全狀況，采取有效措施保證安全生產(chǎn)，冀中能源峰峰集團(tuán)牛兒莊采礦公司在采掘、提升運(yùn)輸、供電、排水、通風(fēng)、防突和壓風(fēng)等各大系統(tǒng)和事故調(diào)查中引入煤礦“天網(wǎng)”工程，通過(guò)對(duì)井下“人、機(jī)、物、法、環(huán)”進(jìn)行監(jiān)視，達(dá)到減人提效的目的，極大地提升了礦井安全管理系數(shù)。

一、引入煤礦“天網(wǎng)”工程的背景

水、火、瓦斯、煤塵、頂板、運(yùn)輸?shù)仁鹿适抢_煤礦安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害。近些年，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，煤礦瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦自然發(fā)火束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、煤礦水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)已在煤礦得到廣泛應(yīng)用，對(duì)保障煤礦安全生產(chǎn)起到了非常重要的作用。但這些監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)只反映在某一專業(yè)或某一領(lǐng)域，且不直觀、不具體，因此，要把煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況全部直觀準(zhǔn)確地展示給地面，便需要將井下監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)整合形成一張“天網(wǎng)”。

牛兒莊采礦公司隸屬于冀中能源峰峰集團(tuán)，是一個(gè)有著62年開(kāi)采史的老礦井，為煤與瓦斯突出礦井，且水文地質(zhì)條件為復(fù)雜型，自然發(fā)火類型為三類不易自燃，煤塵具有爆炸性。由于礦井災(zāi)害重、安全管理壓力大，為把井下情況全部實(shí)時(shí)反映到地面，實(shí)現(xiàn)井下現(xiàn)場(chǎng)24小時(shí)實(shí)時(shí)掌控，牛兒莊采礦公司借鑒公安“天網(wǎng)”工程，在井下現(xiàn)場(chǎng)引入“天網(wǎng)”監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，作為煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)重要子系統(tǒng)，并與其他子系統(tǒng)相聯(lián)動(dòng)，助力提升礦井安全水平。

二、井下“天網(wǎng)”工程構(gòu)建框架

牛兒莊采礦公司井下環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)由礦用光纜鏈接井下4臺(tái)礦用千兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)和地面1臺(tái)核心交換機(jī)，組成一個(gè)具有環(huán)形結(jié)構(gòu)、千兆帶寬和自愈功能的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)。該主干傳輸網(wǎng)絡(luò)上任一處線路或節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障斷開(kāi)后，都能在20ms內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)數(shù)據(jù)的傳輸，使系統(tǒng)信息傳輸?shù)陌踩煽啃阅艹杀短岣摺－h(huán)網(wǎng)核心交換機(jī)關(guān)鍵電源模塊和網(wǎng)絡(luò)接口模塊支持熱拔插，光模塊出現(xiàn)故障時(shí)，在實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)不間斷運(yùn)行的情況下更換模塊。為適應(yīng)以后業(yè)務(wù)容量變化的要求，可根據(jù)需要靈活配置系統(tǒng)業(yè)務(wù)、靈活擴(kuò)容，具備環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備擴(kuò)容能力。

三、井下“天網(wǎng)”工程在專業(yè)上的應(yīng)用

1.在礦井生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用

（1）便于調(diào)度中心掌握井下現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況。通過(guò)“天網(wǎng)”工程，調(diào)度中心可實(shí)時(shí)掌握井下現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況，及時(shí)作出預(yù)警，安全高效指揮生產(chǎn)。調(diào)度中心可以直觀地看到井下人員行為、設(shè)備運(yùn)行情況、頂板支護(hù)質(zhì)量、防突工作程序及井下人員的工作效率等，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)與應(yīng)急擴(kuò)播等其他子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)預(yù)警，很大程度保障了生產(chǎn)安全。

（2）便于對(duì)井下現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行集中調(diào)度。一旦井下發(fā)生安全預(yù)警，調(diào)度指揮中心可以通過(guò)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、語(yǔ)音擴(kuò)報(bào)系統(tǒng)與井下“天網(wǎng)”工程進(jìn)行聯(lián)動(dòng)配合，有效指揮現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的自救（救援）、疏散等工作，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位、集中調(diào)度、高效指揮。

（3）便于對(duì)事故進(jìn)行有效分析。借助“天網(wǎng)”工程，調(diào)度指揮中心通過(guò)視頻記錄查閱，可還原事故現(xiàn)場(chǎng)情景，這對(duì)事故分析、研判提供了關(guān)鍵素材，且對(duì)礦井吸取事故教訓(xùn)、舉一反三，杜絕類似事故再次發(fā)生起到積極的作用。

2.在礦井安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

（1）提升運(yùn)輸安全水平。運(yùn)輸事故是礦井出現(xiàn)頻率較多的事故，占煤礦事故數(shù)量的31%左右。應(yīng)用井下“天網(wǎng)”，在運(yùn)輸絞車、運(yùn)輸安全設(shè)施、各個(gè)運(yùn)輸叉口等地點(diǎn)安裝視頻攝像頭，可直觀地查看有關(guān)人員開(kāi)車前是否逐個(gè)對(duì)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行安全確認(rèn)、各叉口是否有人、絞車司機(jī)是否正規(guī)操作等。當(dāng)井下“天網(wǎng)”觀察到開(kāi)車時(shí)運(yùn)輸叉口有人闖入，將會(huì)與語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)和電氣閉鎖裝置進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警并停車，防止意外事故的發(fā)生，進(jìn)而杜絕運(yùn)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(yàn)收難度較大。通過(guò)應(yīng)用井下“天網(wǎng)”，采用“一鉆一視頻”，即在鉆孔施工現(xiàn)場(chǎng)安裝視頻探頭，對(duì)鉆孔施工進(jìn)行全程錄像，并保存該錄像進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，便于查看鉆孔時(shí)存在的安全隱患以及便于驗(yàn)收，實(shí)現(xiàn)了“逢孔必驗(yàn)”，徹底杜絕了“打假鉆”現(xiàn)象的發(fā)生，極大地提高了鉆孔驗(yàn)收效率，節(jié)約了80%的人工費(fèi)用。

（3）提高礦井防突能力。應(yīng)用井下“天網(wǎng)”，在防突預(yù)測(cè)和防突措施施工中可以實(shí)時(shí)監(jiān)控相關(guān)人員是否嚴(yán)格按規(guī)程施工，是否存在造假情況。甚至在發(fā)生事故后，可以還原事故發(fā)生前現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)查清事故原因和防止類似事故再次發(fā)生具有重要意義。

（4）減少頂板事故發(fā)生。頂板事故在礦井事故中占比較高，占到煤礦事故數(shù)量的48%左右。為減少此類事故的發(fā)生，通過(guò)引入井下“天網(wǎng)”，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(jìn)及時(shí)移動(dòng)，對(duì)采掘頭面空頂及支護(hù)質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，便于值班人員及時(shí)了解和監(jiān)督井下現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)提醒現(xiàn)場(chǎng)施工人員注意安全；便于對(duì)錨桿、錨索等隱蔽工程施工進(jìn)行監(jiān)督，杜絕了錨桿、錨索等施工質(zhì)量不到位現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了井下現(xiàn)場(chǎng)施工24小時(shí)安全實(shí)時(shí)掌控。實(shí)施一年來(lái)，采掘及巷修頭面頂板事故減少90%以上。

3.在機(jī)電智能化管理中的應(yīng)用

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控皮帶情況。在集中皮帶運(yùn)輸設(shè)備的機(jī)頭、機(jī)尾安裝視頻探頭，通過(guò)視頻探頭監(jiān)視皮帶裝載煤流、卸載煤流及皮帶是否跑偏等，實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可對(duì)預(yù)發(fā)的皮帶安全事故進(jìn)行及時(shí)處理和糾正，從而提高安全生產(chǎn)效率。

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)控供電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。作為高突礦井，主扇風(fēng)機(jī)和井下局扇風(fēng)機(jī)必須保障連續(xù)運(yùn)行，這就對(duì)供電的穩(wěn)定性提出了更高要求。在通風(fēng)機(jī)房和重要變電所等關(guān)鍵地點(diǎn)安裝視頻攝像頭，實(shí)時(shí)監(jiān)控供電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生大面積停電時(shí)，機(jī)電區(qū)首先通過(guò)井下“天網(wǎng)”準(zhǔn)確判斷停電的開(kāi)關(guān)回路，并與電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)主扇風(fēng)機(jī)的安全、高效、快速?gòu)?fù)電，對(duì)進(jìn)一步保障供電的連續(xù)性、主扇風(fēng)機(jī)和井下局扇風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行起到了關(guān)鍵作用。

井上調(diào)度室

（3）實(shí)時(shí)監(jiān)控提升系統(tǒng)。為進(jìn)一步保障提升機(jī)運(yùn)行安全，在井下裝載、井口卸載處、井架天輪、車房操作室等關(guān)鍵部位安裝監(jiān)控系統(tǒng)，視頻畫(huà)面直接傳到主井車房，監(jiān)護(hù)人員可以實(shí)時(shí)觀測(cè)箕斗、鋼絲繩等關(guān)鍵部位的運(yùn)行情況。同時(shí)，天輪視頻可以實(shí)時(shí)反映出天輪運(yùn)行狀態(tài)，減少了巡檢人員登高作業(yè)頻次，降低了事故風(fēng)險(xiǎn)概率。

（4）實(shí)時(shí)監(jiān)控井下泵房。作為水文復(fù)雜礦井，井下泵房一直是保證煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。牛兒莊采礦公司之前安排值守人員在固定時(shí)間對(duì)泵房巡檢，無(wú)法實(shí)現(xiàn)不間斷觀測(cè)。且由于人員誤操作、水倉(cāng)內(nèi)雜物等原因，會(huì)導(dǎo)致水泵卡堵或排水不利等情況，無(wú)法被巡檢人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致停泵，嚴(yán)重的情況可造成水泵或電機(jī)損壞，容易誘發(fā)水害事故。為了解決上述問(wèn)題，在主排水泵房安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)λ眉半姍C(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)監(jiān)視，既實(shí)現(xiàn)了不間斷巡視，又減少了人員，降低了水害事故的發(fā)生率，有效地提高了煤礦排水系統(tǒng)的工作效率和安全性能。