煤矿六大系统设计.doc

目 录1 任务来源-12 井下安全避险“六大系统”建设的必要性和紧迫性-13 本次井下安全避险“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 基本情况-34.2 井下安全避险“六大系统”设计-81 任务来源按照国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023号）以及关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知（安监总煤装2010146号）的要求，北京华宇工程有限公司受陕西某能源有限公司某煤矿委托，根据煤矿井下安全避险“六大系统”的相关技术规范，编制本矿井 “六大系统”设计方案。2 井下安全避险“六大系统”建设的必要性和紧迫性2010年7月19日，国务院为进一步加强国家安全生产工作，全面提高企业安全生产水平，下发了国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023号）。提出了煤矿和非煤矿山企业3年内建设完成“六大系统”的要求。2010年8月24日，国家安全监管总局国家煤矿安监局按照国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知中关于“煤矿和非煤矿山要制定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”的要求，为建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”，全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关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知（安监总煤装2010146号）。 2011年1月25日，为深入贯彻落实国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知精神，规范煤矿井下紧急避险系统建设管理工作，充分发挥井下紧急避险系统在安全避险中的重要作用，国家安全监管总局、国家煤矿安监局制定了煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定， 并下发了国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知（安监总煤装201115号）。2011年3月21日，为深入贯彻落实国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知精神，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定了煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范（试行），并下发了国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范（试行）的通知（安监总煤装201133号）。通知再次强调了2012年6月底前，所有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井，中央企业所属煤矿和国有重点煤矿中的高瓦斯矿井、开采容易自燃煤层的矿井，都要完成“六大系统”建设完善工作；2013年6月底前，所有煤矿全部完成“六大系统”的建设完善工作。2011年4月8日，为加快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关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知对“六大系统”建设完善的时限要求，国家安全监管总局办公厅国家煤矿安监局办公室下发了关于开展煤矿井下安全避险“六大系统”检查的通知，在全国范围内组织开展煤矿井下安全避险“六大系统”检查。检查主要内容是：煤矿企业“六大系统”建设完善规划制定情况，煤矿“六大系统”设计方案编制情况。所有煤矿监测监控系统、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。中央企业和原国有重点煤矿企业井下人员定位系统建设完善工作完成情况；其他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。检查分为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），为有关部门联合检查阶段。3 本次井下安全避险“六大系统”设计范围本矿井井下安全避险“六大系统”设计范围包括矿井达产时的三盘区（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 基本情况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。各煤层煤尘均有爆炸性危险。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上煤层属容易自燃煤层、5-2煤层属容易自燃煤层。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、多功能的综合监控系统网络，使不同功能的应用系统进行信息联通与共享，并协调有序地运行，以充分利用各监控子系统的信息资源和设备资源，为矿井管理与决策提供准确的基础数据。其中与井下安全监测监控系统有关子系统包括：（1）综合监控系统网络本矿综合监控系统主干网络采用1000Mb/s工业以太环网结构，由2个环形网组成，采用2芯光纤传输，井下一个环网，地面一个环网，两个环网通过核心交换机相连构成矿井监控系统网络，该网络运行在一个相对独立的网段中，与矿管理局域网相联，并通过网络安全设备互相隔离，统筹制定合理有效的网络安全策略。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通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，主要设备配置及功能如下：配置2台生产信息管理平台服务器、1台WEB服务器及相应软件，负责全矿井实时监控信息的管理及历史数据的查询；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套数据存储系统等设备，并配置数据库软件, 以随时记录系统内各参数、状态的变化；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、故障诊断和性能管理等功能；配置8台调度工作站及相应软件，对各子系统进行显示、报警、控制等。根据矿井生产管理的需要，可在矿井调度中心对矿井各子系统的数据进行实时采集，并进行存储、分析、处理，完成遥测、遥信、遥控、超限报警、打印等功能，实现全矿井的综合自动化、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与环网交换机相联，符合TCP/IP网络模型及传输协议，并采用OPC、NetDDE或ODBC等标准、开放的软件接口协议。各子系统的可编程控制器（PLC）设备应尽量统一选型，便于联网、维护与管理。（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，选用工业控制计算机，双机热备份，并配置存储、显示、打印等设备及监控软件。主机通过传输接口采用总线方式与各分站通信。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、主要巷道、机电硐室及地面生产系统煤仓等处设置各种传感器，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。由各传感器采集的监测信息，通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。通过远程断电器实现甲烷风电闭锁、甲烷断电、故障闭锁及其它必要的控制，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，通过束管取样，分析采空区、密闭区及巷道中的气体成分和浓度，实现对矿井自然发火情况的早期预测预报，为火区启封及确定综采工作面采空区的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。系统通过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）井下作业人员管理根据矿井安全生产管理的需要，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的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，并记录在分站存储器内。若干个定位分站将各处采集来的人员流动信息通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，将进出矿井的人名、时间等信息显示到计算机显示屏，同时将系统定位数据显示到计算机屏幕、大屏显示系统，并可根据需要统计打印报表。上级单位可通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的位置及活动轨迹。如果发生灾变，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的人员位置分布情况、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，也可利用系统的日常考勤管理功能，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、清晰的多画面、多信息集中监视。DLP大屏幕投影拼接系统，集信息搜集、传递、处理、切换、控制、显示、决策于一体，采用国际先进的DLP高清晰度数码显示技术、投影墙无缝拼接技术、多屏图像处理技术和控制技术，构成具有高亮度、高清晰度、高智能化控制、功能先进、操作方法先进的大屏幕显示系统。通过这套大屏幕投影拼接系统，可以实时观看与监控系统有关的各种信息，包括GIS电子地图、实时工业视频监控信号、各种管理信息系统数据、各种历史数据图像以及计算机、电视、实物投影仪、DVD等信号源的信息和计算机网络信息等多种信息，可随时对各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，及时做出判断和处理，发布调度指令，实现实时监控和集中调度的目的。DLP大屏幕投影拼接系统设备包括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与切换系统设备等。LED（发光二极管）显示系统由LED显示屏、控制主机、控制卡及软件等组成，便于矿井名称、时钟、气象及矿井重要信息的显示。（3）工业电视系统为能实时、直观地了解矿井各主要环节的生产、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，可通过电视墙对井下重要的生产和运输系统进行实时监视、及时调度。系统配置多路输入视频服务器、视频矩阵切换器和分配器，可将现场传来的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。可设置多个不同地点进行实时、定时控制和录像，并可同时回放8路录像文件。通过监控系统以太网可实现远程实时监视和控制，满足单路、多路录像文件的检索查询及传输。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。系统至各摄像机的视频信号主干线路均采用光纤传输方式，井下采用煤矿用阻燃光缆。也可采用将摄像点视频信号数字处理后，就近接入工业以太环网，传输至调度中心的方案。但应满足监控信息对传输带宽、实时性的要求及视频信号对显示效果的要求。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，通过管路向各用气地点供气。压缩空气干管选用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，采用套管焊接连接；井筒管路采用套管焊接连接；井下其余管路均采用快速管接头连接。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的消防水池。消防洒水管道由主平硐下井，覆盖井下全部巷道。消防洒水干管采用直径DN100DN200的钢塑材质的管道。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）井下有线通信为保证矿井通信的安全性、可靠性，本矿井采用行政通信与调度通信分设交换机的方案。本次工程新设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，设置在矿井主要负责人、主要生产部门办公室、各队组办公室、主要机房等场所；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重要场所布置井下调度电话，同时设置井下无线通信系统，作为有线调度通信在井下的补充和延伸，确保通讯线路安全畅通。井下电缆均采用煤矿用阻燃型通信电缆，电话机采用本安型。（2）井下无线通信井下设置一套煤矿无线通信系统，采用矿用PHS（个人手持电话系统）设备，作为矿井调度交换机用户的延伸。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。可以满足井下无轨胶轮车司机、检修人员和重要生产调度岗位等移动通信的需求，并提供紧急情况下报警及抢险救灾的应急通信手段。为充分发挥该系统的作用，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的需求。地面中心控制器与矿井调度交换机采用E1接口连接。下井线路采用光纤传输方式。井下设备均为防爆型，光（电）缆采用煤矿用阻燃型。4.1.3 本矿井初步设计中有关“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，采用先进的设计思想及管理模式，原有的安全系统设施除井下紧急避险系统未涉及之外，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到要求；压风自救系统需要根据下井人员数量重新校核压风量，根据达产时的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”的目标要求（1）建设完善井下监测监控系统按照煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ10292007）的要求，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、风速等的动态监控，为安全管理提供决策依据。强化系统设备维护，定期进行调试、校正，及时升级、拓展系统功能和监控范围，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24小时值班制度，当系统发出报警、断电、馈电异常信息时，迅速采取断电、撤人、通知作业等应急处置措施，充分发挥其安全避险的预警作用。（2）建设完善井下人员定位系统按照煤矿井下作业人员管理系统使用规范（AQ10482007）的要求，建设完善井下人员定位系统，并做好系统的维护和升级改造工作，保障系统安全可靠运行。所有入井人员必须携带识别卡（或具有定位功能的无线通讯设备），确保能够实时掌握井下各个作业区域人员的动态分布及变化情况。进一步完善制度，发挥人员定位系统在定员管理和应急救援中的作用。（3）建设完善井下紧急避险系统按照煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的要求，委托有相关设计资质单位进行紧急避险系统的整体设计。紧急避险系统应与监测监控、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能基础上，依靠其他避险系统的支持，提升紧急避险系统的安全防护能力。紧急避险设施应具备安全防护、氧气供给保障、有害气体去除、环境监测、通讯、照明、动力供应、人员生存保障等基本功能，在无任何外界支持的条件下额定防护时间不低于96小时。紧急避险设施的容量应满足服务区域所有人员紧急避险需要，包括生产人员、管理人员及可能出现的其他临时人员，并按规定留有一定的备用系数。紧急避险设施的设置要与矿井避灾路线相结合，紧急避险设施应有清晰、醒目的标识。（4）建设完善压风自救系统在按照煤矿安全规程要求建立压风系统的基础上，按照所有采掘作业地点在灾变期间能够提供压风供气的要求，进一步完善压风自救系统，设置供气阀门。井下压风管路要采取保护措施，防治灾变破坏。（5）建设完善矿井供水施救系统建设完善的防尘供水系统，严格按照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。加强供水管路的维护，不得出现跑、冒、滴、漏现象。（6）建设完善井下通信联络系统按照煤矿安全规程的要求，在主副井口、井底车场、井下变电所、水泵房等主要机电硐室和采掘工作面安设符合规定的电话。井下避险硐室（救生舱）、水泵房、变电所设直通矿调度室的电话。使用井下无线通讯系统、井下广播系统。发现险情时及时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24小时不间断运行。扩充井下分站，更新各种传感器及相关设备，将紧急避险设施内外的甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气等监测设备与监测监控系统相连，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，在重点区域出入口、限制区域等地点设置分站，并能满足监测携卡人员出入井、出入重点区域、出入限制区域的要求；巷道分支处设置分站，并能满足监测携卡人员出入方向的要求。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、入紧急避险设施的人员进行实时监测。矿井调度室设人员定位系统地面中心站，配备显示设备，执行24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的设施、设备、措施组成的有机整体。紧急避险系统建设的内容包括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、科学制定应急预案等。（1）入井人员自救器按照本矿井下井人员数量配置足够的自救器。（2）井下紧急避险设施1紧急避险设施位置及规格根据矿井开拓开采布置，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个综掘工作面达到设计生产能力9.00Mt/a。达产时共有3个盘区即三盘区、七盘区、八盘区，分别布置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，最大班井下人员合计62人。在5-2上煤三盘区胶带运输巷、辅助运输巷北部的联络巷内布置永久避难硐室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范围内的胶带、辅助运输顺槽联络巷及回风顺槽内各布置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范围内的顺槽联络巷布置救生舱1台（容量12人）。在三盘区5-2上煤大巷综掘工作面900m范围内的顺槽联络巷布置救生舱1台（容量12人）。在三盘区5-2上煤连采工作面900m范围内的顺槽联络巷布置救生舱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，最大班井下人员合计39人。在4-3煤七盘区胶带运输巷、辅助运输巷东部的联络巷内布置永久避难硐室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范围内的胶带、辅助运输顺槽联络巷及回风顺槽内各布置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范围内的顺槽联络巷布置救生舱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，最大班井下人员合计41人。在5-2煤八盘区胶带运输大巷、辅助运输大巷中部的联络巷内布置永久避难硐室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范围内的胶带、辅助运输顺槽联络巷及回风顺槽内各布置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范围内的顺槽联络巷布置救生舱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。.本矿井共布置永久避难硐室3个，救生舱11台。永久避难硐室及救生舱布置见图4.2-1。2永久避难硐室设计要求永久避难硐室包括独立供氧系统；供水施救系统；压风