建设井下“10大”安全保障系统

王 斌

自塔山煤矿建矿以来,集团始终高度重视该矿的安全保障系统建设,先后投入了大量资金,引进了先进的技术设备,形成了煤矿监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、给水排水、通信联络、顶板在线监测、防火灭火、瓦斯抽放、入井考试“10大”高效完备的安全保障系统。

同煤集团是一个与共和国同龄的国有特大型煤炭生产企业,新中国成立以来,同煤已累计生产原煤18亿多t,相当于为我国每人提供了1t多煤,同煤集团由此具有了一个闻名全国的美誉:“烧热了华北一半的炕,点亮了全国一半的灯”。

集团主力矿井——塔山煤矿,更是国际上设计能力最大的单井口井工矿井,塔山矿2003年开工建设,2009年达产,矿井现年产量1500万t。

自塔山煤矿建矿以来,集团始终高度重视该矿的安全保障系统建设,先后投入了大量资金,引进了先进的技术设备,形成了煤矿监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、给水排水、通信联络、顶板在线监测、防火灭火、瓦斯抽放、入井考试“10大”高效完备的安全保障系统。

“塔山煤矿代表着

中国煤炭工业未来的发展方向”

传统的煤矿监测监控系统,一般用来监测监控井下瓦斯、CO等有毒有害气体。塔山矿采用的是具有甲烷风电闭锁功能、甲烷浓度超限报警断电功能、故障断电功能的KJ70N监控系统。该系统主要由1个地面监控中心站、39套井下本质安全型监控分站、232个矿井环境监测传感器组成,能够实现对井下瓦斯、CO、温度、风速、负压、烟雾等环境的全程监控。

2010年4月中旬,塔山矿通风区技术人员又开展了隐患排查治理行动,从地面生产系统到井下各采掘作业地点、煤流系统、机电硐室及其他通风巷道和主扇机房,一一排查,共增加、更换安全监测监控传感器27台,安装安全监测监控分站13台,铺设监测监控电缆5000余m。顺利通过了山西省安全监测监控专家组的验收。

除了有毒有害气体的监测监控,塔山矿建设的全面监测监控体系,还可对井下主要生产环节、作业人员和关键岗位(包括地面选煤厂等单位作业人员)、生产环境和重要设备、物流运输和实时工况等,进行实时监测记录和远程集中控制。

以设备监控系统来说,塔山矿采用了在工业自动化领域处于领军地位的美国霍尼韦尔公司的PKS系统,该系统是集数据通信、处理、采集、控制、协调、综合智能判断、图文显示为一体的综合数据应用系统,能够在各种情况下,准确、可靠、快捷地作出反应,及时处理、协调各系统设备工作,起到了对矿井设备远程监测和控制的目的。在塔山矿,瓦斯监测、通风监测、电源故障、火险预警等,都实现了3级联控,地面、井下可联动排除环境或设备险情。

在人员定位监测系统方面,塔山矿采用了澳大利亚生产的井下人员定位跟踪系统,该系统具有下井人员的考勤统计与人员定位跟踪两大功能。可及时准确地掌握井下人员的分布及出勤情况,矿工不论在井下任何位置,中心调度室都看得一清二楚,指挥人员可随时通过矿工头盔上的耳机,进行生产调度。

塔山矿建设的全面监测监控体系,还可对井下顶板实施在线监测。矿井采用的ZYDC-I型支架工作阻力在线监控系统,能对综放工作面支架前柱、后柱、前梁的阻力变化情况,进行实时在线监控;矿井采用的KGE30型顶板离层报警仪,能对巷道顶板离层变化情况进行监测监控;矿井采用的TYGD10型岩层钻孔探测仪,能对顶板结构进行钻孔窥视分析,为优化支护参数提供依据,确保支护更加科学合理。通过多种监控手段的联合运用,能够确保监控人员及时准确地掌握井下顶板移动情况,避免顶板垮塌事故。

塔山矿建设的全面监测监控体系,受到了业界的广泛好评,由中国科学院、中国工程院院士组成的专家考察团考察完塔山矿后指出:“塔山煤矿代表着中国煤炭工业未来的发展方向”。

数字化矿井建设

提高了矿井的安全系数

塔山矿开采的是地层更深处的石炭二叠纪煤层,地质构造简单、煤层赋存稳定,井田范围内可采储量有26亿t,这些条件,决定了塔山矿能够建成高度集中的现代化数字矿井。

为此,集团邀请了在工业自动化领域处于领军地位的美国霍尼韦尔公司,由其过程控制部帮助实现塔山现代化数字矿井梦想。霍尼韦尔公司为塔山矿提供了EIP(网络信息平台)、CCTV (闭路监控电视系统)、PKS(矿井综合自动化系统)、I.S(本质安全解决方案)、T8LE&S(人员培训、工程执行和服务)等全方位解决方案。解决方案的系统平台先进、设备本质安全、网络结构安全,十分适合在塔山矿应用。并且,该解决方案还具有系统和设备接口丰富、易于扩展、使用简单、生产过程中易于移动等优点,从而满足了塔山矿数字化控制下安全高效生产的需要。

在塔山煤矿首采工作面上,只见机械不见人,数十吨重的采掘机会自行移动,每班只需要六七个人。操作人员一按手中的遥控器,采煤机巨大的滚筒便轰鸣着开始割煤!数字化矿井建设,提高了矿井的安全生产系数;现代化的综采设备,降低了煤矿的劳动密集程度,减少了作业人员的人为违章率。

目前,塔山矿全部井下工人和地面管理人员加起来也不过600人,而塔山矿的年产能已达到1500万t,这样一个高产矿井,如果按照传统的开采方式,用工人数将至少突破3万人。

全方位提升矿井安全保障能力

目前,集团已在塔山矿建设有完备的通信联络系统,该系统主要由地面线网和井下线网两部分组成,地面线网主要设备有德国西门子公司制造的交换容量1000门的局线程控机;井下线网为江西联创集团公司制造的交换容量416门的DDK-6型井下调度程控机和一些配套设备,井下各采掘工作面,以及其他主要场所,均安装有井上井下通信设备,能够担负安全生产、经营调度以及业务往来等通信保障任务。为了完善该系统,矿里现又订购了矿用无线通信系统,系统投运后,将形成井下所有作业点的100%无障碍通信,实现井下流动作业的无线调度及井下影像和数据的无线传输。

此外,集团还在塔山矿推行了入井考试制度,在井口大厅,装备有安全知识准入考试系统,所有入井人员都要经过安全知识考试,未通过的,一律不得入井。

除了这些,塔山矿还针对矿井具有自燃发火倾向等特点,完善了煤矿地下多层火区探测技术,建设了先进的防灭火系统。

该系统由束管监测、注氮、注浆3大部分组成。束管监测系统具有自动分析功能,能够24h不间断自动分析井下12种气体。系统运行可靠稳定,数据准确,还可以切换自动及手动采样模式,满足各种采样需求,对采空区自燃发火危险程度及时进行预测预报;注氮系统建立有地面制氮车间,安装有7台制氮机,建立了完善的注氮管网,注氮能力达到了15000m3/h,可以对现采工作面和封闭工作面采空区连续注氮;注浆系统建立有地面制浆车间,能够实现给料自动化和配料数字化,注浆能力达到了120m3/h,能够实现火灾事故后的快速灭火功能。

近两年,集团还在塔山矿各采掘巷道和开采盘区建设了紧急避难硐室,供井下作业人员紧急避险使用。今年2月份以来,集团还在塔山矿开展了煤矿井下救生舱等避险设施应用工作,开始在塔山矿完善煤矿井下紧急避险系统,与美国凯泰救生舱有限公司签定了《合作意向书》,由凯泰公司提供矿用救生舱,在塔山矿井下试点应用,并由凯泰公司组织教育培训和实际演练工作,使员工了解掌握救生舱使用性能。目前,相关技术论证、方案制定、工作计划等已经全面展开,救生舱已经运抵塔山煤矿。

下一步,集团将按照国家安监总局的部署和要求,快速完成救生舱的安装和使用培训,力争尽快投入使用,并在所属各煤矿进行推广,以进一步完善煤矿井下抢险救援设施,提升事故救援能力。(图片由王斌提供)

编辑 余茂君