自動報警與滅火控制裝置在華安煤礦主斜井皮帶應用

秦鵬 李棟梁

一、概況

《煤礦安全規程》2022第145條規定：箕斗提升井或者裝有帶式輸送機的井筒兼作風井使用時，必須遵守下列規定：……（二）箕斗提升井或者裝有帶式輸送機的井筒兼作進風井時，箕斗提升井筒中的風速不得超過6m/s、裝有帶式輸送機的井筒中的風速不得超過4m/s，并有防塵措施。裝有帶式輸送機的井筒中必須裝設自動報警滅火裝置、敷設消防管路。《煤礦防滅火細則》第35條規定：裝有帶式輸送機的井筒兼作進風井時，井筒中必須裝設自動報警與自動滅火裝置，敷設消防管路。《煤炭礦井設計防火規范》GB 51078-2015 5.2.規定電纜密集場所和主要帶式輸送機，宜設置具有實時溫度監測功能的線型光纖感溫火災探測系統。結合新疆華安礦業股份有限公司華安煤礦主斜井現狀，安設自動報警與滅火控制裝置。

二、系統設計原則

根據礦井實際本著符合標準、安全、可靠、靈活實用、便于維護并節省投資的原則以及在保持必要的技術先進性和滿足生產、安全管理要求的前提下，保證建成后的系統技術先進、運行穩定可靠、維護操作方便簡單、投資經濟有效的要求，降低總體投資，求得先進性與經濟性的完美統一。整體方案設計遵循以下設計原則：

（1）先進性

使用先進的技術設計，核心采用信息化技術，使用TCP/IP協議。全面滿足“性能可靠、快捷高效”作為一個系統的基本要求。系統具有充分的擴展能力。軟件為[監控服務器-應用/數據庫服務器-監控客戶端]的三層架構設計，可接入多臺測溫主機和數百個電動球閥，同時對數十條運輸皮帶、多個硐室、變電所等進行防滅火監控。盡最大可能在規模上滿足將來相當長的時間內的擴充需要。注重技術性能上的前瞻性。要確保系統在未來較長的年限內充分發揮功能，為煤礦的皮帶防滅火提供可靠的保障。

（2）可靠性

嚴格遵循國際國內有關標準，充分考慮技術和設備的成熟性。采取模塊化構造和控制方式，從系統設計的結構形式和控制方式的角度來提高系統整體的可靠性。充分考慮系統自身運行的安全、信息傳遞的安全和保密性，確保有關數據的安全。

（3）開放性

在系統設計和設備選型上采用開放的技術標準，避免系統互聯或擴展的障礙。采用標準化的設計，選擇標準化的產品，便于備件儲備和互換。充分考慮系統及其設備的兼容性。系統和設備在橫向上具備廣泛的兼容性，便于廣泛利用先進的技術和設備進行系統擴充和升級。

（4）易操作性

只有方便的系統才是實用的系統，才能提高工作效率，實現系統的功能目標，降低人力成本和維護成本。考慮了如下幾點：在確保系統高性能、高質量的基礎上，在系統結構上采用方便性設計，在設備選型上選擇操作簡便的設備，著重系統的智能化和自動化。系統及其設備要易學易用，真正做到學用方便、使用方便、維護方便。一般管理人員經過簡單培訓，即可上崗值班，操作、復核和處理各種情況和事件。

（5）穩定性

科學合理，全面綜合評估該系統的地位、影響、功能、安全要求等諸多因素，排除與之顯著沖突的設計和設備，以量體裁衣的方式做出針對性的系統設計和設備選型。

三、設計方案

（1）設計原理

根據煤礦的實際工況條件及滅火需求，采用具有整套煤安證的“ZMK127井筒用報警滅火控制裝置”，上位機軟件已取得國家版權局頒發的計算機軟件著作權證書。ZMK127井筒用報警滅火控制裝置由三部分組成：

一是傳感控制層，采用ZWX4-Z礦用隔爆兼本安型光纖測溫主機和雙通道測溫光纖檢測整條皮帶溫度，采用GQQ5煤礦用煙霧傳感器對井筒內各類火災隱患產生的煙霧進行實時監測，采用GTH1000（A）煤礦用一氧化碳傳感器對井筒內的一氧化碳濃度進行實時監測。而DFH20/7（A）礦用本安型電動球閥則能根據實時溫控和煙控自動進行灑水（噴灑超細干粉）滅火。

二是傳輸層，采用帶串口服務器功能的礦用本安型網絡交換機，同時支持以太網電口信號、光口信號和RS485信號，實現對各類檢測數據的上傳和自動報警滅火指令的下達。

三是應用層，井筒用報警滅火控制裝置軟件，分析整個井筒溫度分布，控制溫度超限區域的電動球閥自動灑水（噴灑超細干粉）滅火。

（2） 火災預警

火災預警由ZWX4-Z光纖測溫主機和測溫光纜組成，分布式光纖測溫是一種實時、在線、連續的溫度測量技術，可以提供井筒內皮帶的0.5米精度內的溫度分布并定位報警位置。

根據煤礦情況，分布式光纖測溫主機放置在機頭附近（方便接入礦用環網的位置），測溫光纜從光纖測溫主機處開始沿主斜井皮帶兩側鋪設2路，每路光纜長度1000米（皮帶長度800米），主要對主斜井皮帶火災隱患點進行無盲區全覆蓋監測。分布式光纖測溫監控軟件上對主斜井進行分區監測，每個分區設置一個溫度報警值，若其中某個分區溫度測量值超過設定報警值，則聯動皮帶機停機（選用），同時該分區報警狀態會顯示在監控軟件上，可通過軟件快速定位報警位置，同時光纖測溫主機會輸出一個高電平信號控制聲光報警器動作，提醒附近人員注意查看故障并及時排除問題。

（3）自動滅火裝置

自動滅火裝置采用一體化電動球閥，使用本安電源，帶485通訊接口，集合控制和灑水，滅火效果佳。就近從消防水管取水，節約成本。

井筒沿線每隔約50米布置一套滅火裝置控制灑水滅火，共布置17套滅火裝置；每套滅火裝置包含一臺本安型電動球閥、一臺礦用隔爆兼本安型直流穩壓電源、一臺礦用本安型指示燈、一個煙霧傳感器和一套噴淋管路。機頭處布置一套滅火裝置控制噴灑超細干粉滅火，包含一臺本安型電動球閥、一臺礦用隔爆兼本安型直流穩壓電源、一臺礦用本安型指示燈、一個煙霧傳感器和一套超細干粉滅火裝置。機尾處布置一臺一氧化碳傳感器，檢測井筒內一氧化碳濃度。電動球閥經485總線并接、信號轉換后接入網絡交換機。上位機監控軟件為井筒用報警滅火控制裝置監控軟件，通過該監控軟件可實時查看各裝置球閥的編號、開/關狀態等信息，同時也能直接控制球閥動作，修改參數等功能。

（4）系統聯動

電腦終端放置在地面調度室或井口集控室，測溫主機和網絡交換機放置于機頭附近（方便接入礦用環網的位置），電腦終端和網絡交換機之間通過礦用環網連接。井筒用報警滅火控制裝置軟件安裝于電腦終端上，共設置18個分區，可實時通過分布式光纖測溫主機和測溫光纜獲得整個井筒內的溫度分布，并繪出動態溫度曲線，分析每個分區的最高溫度值，若某個分區溫度超過報警值，分區報警狀態會顯示在監控界面上，快速定位報警位置，自動打開對應位置的前后兩個DFH20/7（A）礦用本安型電動球閥，進行灑水滅火并形成水幕隔斷，當獲取的實時溫度低于下限溫度，控制關閉球閥；機頭處只打開對應的電動球閥進行噴灑超細干粉滅火。當煙霧傳感器檢測到煙霧時，延時t3（0-9999s可調）后打開對應的DFH20/7（A）礦用本安型電動球閥，進行灑水滅火，若t3時間內報警信號消失，則取消報警并重置倒計時，當沒有檢測到煙霧時，延時一段時間t1（0-9999s可調）后關閉球閥。

四、總結

該系統的運用有效實現了主斜井皮帶出現自然發火隱患時的報警與滅火功能為后續礦井皮帶初期火災報警與處理提供了技術支持。