論金屬礦山安全避險“六大系統(tǒng)”的信息化改造

摘? 要：金屬礦山安全避險“六大系統(tǒng)”建設(shè)，首先要滿足國家關(guān)于礦井安全設(shè)施建設(shè)的強(qiáng)制性要求，符合相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。再者要在“六大系統(tǒng)”的建設(shè)與改造完善中堅持先進(jìn)適用、統(tǒng)籌兼顧的原則。在保持技術(shù)先進(jìn)性的同時，推進(jìn)數(shù)據(jù)傳輸、視頻和語音傳輸三種信號的并網(wǎng)改造，不斷推進(jìn)“六大系統(tǒng)”的深度融合。文章針對金屬礦山的安全生產(chǎn)的實(shí)際情況，提出了“三網(wǎng)合一”的設(shè)計思路，促進(jìn)金屬礦山安全避險“六大系統(tǒng)”的信息化改造和升級。

關(guān)鍵詞：金屬礦山;安全避險;六大系統(tǒng);信息化建設(shè)

中圖分類號：TP39? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2096-4706（2022）03-0129-04

Discussion on the Informatization Transformation of “Six Systems” in Metal Mine Safety Risk Avoidance

LIU Guanghua

（Chengde Heishan Iron Mine， Hbis Group Mining Company Co.， Ltd.， Chengde? 067000， China）

Abstract： The construction of “six systems” for metal mine safety risk aversion must meet the national mandatory requirements of mine safety facilities construction firstly， and conform to the relevant construction standards. Moreover， it should persists in the principle of advanced application and overall consideration in the construction and transformation and improvement of the “six systems”. While maintaining the progressiveness of technology， we will promote the grid connection transformation of data transmission， video and voice transmission， and continue to promote the deep integration of “six systems”. In view of the actual situation of safety production in metal mines， this paper puts forward the design idea of “three networks in one” to promote the informatization transformation and upgrading of the “six systems” of safety and risk avoidance in metal mines.

Keywords： metal mine; safety risk avoidance; six systems; informatization construction

0? 引? 言

各類礦山礦井一直是安全生產(chǎn)事故的多發(fā)部位，冒頂、透水等礦井安全事故的發(fā)生往往會造成比較嚴(yán)重的人員和財產(chǎn)損失。為了避免礦井安全事故的發(fā)生，最大化降低事故的危害影響，各類地下礦山企業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行國家安全監(jiān)管總局等相關(guān)部門對安全避險“六大系統(tǒng)”的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和要求，極大地促進(jìn)了金屬和非金屬礦山企業(yè)的安全生產(chǎn)。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，“六大系統(tǒng)”也面臨著信息化升級與改造的任務(wù)要求。針對金屬礦山面臨的安全生產(chǎn)的實(shí)際情況，提出了“三網(wǎng)合一”的設(shè)計思路，明確了井下避難硐室的數(shù)量及布置要求，提出了生產(chǎn)礦山聯(lián)合供風(fēng)、獨(dú)立供水的自救方案優(yōu)選準(zhǔn)則;進(jìn)一步擴(kuò)大監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)的覆蓋面，做好“三網(wǎng)”的并網(wǎng)改造。從而使安全避險“六大系統(tǒng)”合而為一，成為抵御各類礦井安全事故災(zāi)害和保障井下人員設(shè)備安全的有力屏障。本文結(jié)合金屬礦山安全生產(chǎn)工作的實(shí)際情況，基于工程建設(shè)的原則，對金屬礦山安全避險“六大系統(tǒng)”信息化改造升級的設(shè)計與應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1? 井下安全避險“六大系統(tǒng)”的建設(shè)要求

井下安全避險“六大系統(tǒng)”是根據(jù)礦井安全生產(chǎn)需要，結(jié)合礦井安全技術(shù)，建設(shè)和配置的各類礦井安全保障設(shè)備設(shè)施。包括：監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、緊急避險系統(tǒng)、通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)和人員定位系統(tǒng)等。“六大系統(tǒng)”建設(shè)首先是必須要滿足國家關(guān)于礦井安全設(shè)施建設(shè)的強(qiáng)制性要求，符合相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn);再者就是在“六大系統(tǒng)”的建設(shè)與改造完善中堅持先進(jìn)適用、統(tǒng)籌兼顧的原則。在保持技術(shù)先進(jìn)性的同時，推進(jìn)數(shù)據(jù)傳輸、視頻和語音傳輸三種信號的并網(wǎng)改造，不斷推進(jìn)“六大系統(tǒng)”的深度融合。

2? “六大系統(tǒng)”建設(shè)的主要框架和功能內(nèi)容

2.1? 綜合信息管理平臺

在推進(jìn)“六大系統(tǒng)”深度融合的過程中，綜合信息管理平臺是“六大系統(tǒng)”的聯(lián)絡(luò)和指揮中樞。其包括綜合信息管理系統(tǒng)、綜合管控平臺軟件系統(tǒng)、調(diào)度指揮中心、數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)等功能單元。可實(shí)現(xiàn)對“六大系統(tǒng)”功能融合和統(tǒng)一調(diào)度指揮，滿足了礦井安全管理中環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控、井下通信聯(lián)絡(luò)、人員定位、安全設(shè)備設(shè)施自動控制和應(yīng)急救援指揮調(diào)度等方面的管理需要。以視頻、語音、數(shù)據(jù)同網(wǎng)傳輸和保存的方式滿足了“六大系統(tǒng)”各方面的功能要求。

2.2? 監(jiān)測監(jiān)控及報警系統(tǒng)

主要用于監(jiān)測監(jiān)控井下的實(shí)時環(huán)境參數(shù)。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在采集和實(shí)時顯示相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)的同時，還會存儲環(huán)境數(shù)據(jù)，顯示所測參數(shù)的隨時間變化曲線。當(dāng)某項環(huán)境參數(shù)值超過所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)時，系統(tǒng)便會發(fā)出報警信號，向指揮中心發(fā)出警示。

2.3? 井下人員活動與定位系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是對井下人員的活動位置進(jìn)行跟蹤定位，監(jiān)控井下各作業(yè)區(qū)人員的位置動態(tài)，便于對人員的管理和考勤。同時，在發(fā)生礦井事故災(zāi)害需要緊急救援時，也可根據(jù)井下人員定位系統(tǒng)盡快找到人員的具體位置，從而為井下人員的救援和脫險提供保證。

2.4? 井下緊急避險系統(tǒng)

主要包括避難硐室、可移動式逃生救生艙、自救器等?？稍跒?zāi)害事故發(fā)生時，為受困人員提供緊急逃生和避險自救的場所和設(shè)施，幫助人員逃生自救和在暫時的安全狀態(tài)下等待救援。緊急避險系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相融合，通過井下通信聯(lián)絡(luò)、人員定位和遠(yuǎn)程指揮等方式，可以及時組織人員通過迅速脫離危險區(qū)域。

2.5? 壓風(fēng)自救與供水施救系統(tǒng)

當(dāng)井下突發(fā)災(zāi)害事故時，正常的通風(fēng)和供水系統(tǒng)可能會被切斷。這時可依靠壓氣站向地下送風(fēng)，將壓風(fēng)供應(yīng)接口接入井下人員活動區(qū)域的呼吸器位置。這樣在發(fā)生事故災(zāi)害時，井下人員即可依靠這些設(shè)施進(jìn)行壓風(fēng)自救和供水施救。

2.6? 通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)

井下必須配備常規(guī)與備用兩套通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)局部通信網(wǎng)絡(luò)遭到破壞時，及時啟用備用通信方式。

3? 井下“六大系統(tǒng)”的信息化建設(shè)與應(yīng)用

3.1? 井下環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

井下環(huán)境中存在水害、有毒氣體、火災(zāi)、頂板災(zāi)害等危險因素。根據(jù)礦井安全管理“預(yù)防為主”的原則，在重點(diǎn)部位安裝各類監(jiān)控探頭可以幫助發(fā)現(xiàn)早期的事故災(zāi)害危險源，以及時采取措施，避免事故發(fā)生或減少事故危害。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要分為監(jiān)控室和現(xiàn)場兩部分?，F(xiàn)場部分包括各類傳感器、攝像頭、電纜、光纖交換機(jī)等。監(jiān)控室主要設(shè)備是監(jiān)控主機(jī)設(shè)置在井上調(diào)度室，雙機(jī)備份，以保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的可靠性。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)配置至少保證2小時供電的備用電源，以較為可靠的有線傳輸來傳輸數(shù)據(jù)。通過井下光纖環(huán)網(wǎng)將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄险{(diào)度室。對于一些不便于接線的裝置可輔以無線傳輸方式。為了避免較長的通信線路影響視頻監(jiān)控質(zhì)量，可多設(shè)視頻服務(wù)器;同時采用帶有夜視功能的防水?dāng)z像機(jī)和高速智能球攝像機(jī)。如圖1所示。

3.2? 人員定位系統(tǒng)

人員定位系統(tǒng)主要由人員定位系統(tǒng)軟件、人員定位無線基站、交換機(jī)、UPS電源、監(jiān)控主機(jī)、有源人員識別卡等組成。每個人員識別卡相當(dāng)于一個電子標(biāo)簽，應(yīng)用了RFID射頻識別技術(shù)。識別卡存儲了持卡人的基本個人信息，無線基站則為卡片信息的采集提供網(wǎng)絡(luò)支持，用于實(shí)時采集和傳輸識別卡信息，對持卡人的行走線路、實(shí)時位置和其他信息進(jìn)行統(tǒng)計和上傳，并具有打印和查詢功能。該系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)能夠?qū)Τ挚ㄈ藛T出入井情況和實(shí)時位置情況進(jìn)行記錄，并且安裝三桿口閘機(jī)和虹膜識別系統(tǒng)，能夠同時識別多個人員，杜絕替崗和無關(guān)人員入井的現(xiàn)象。人員定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸采用無線與光纖綜合布局的方式，具有較強(qiáng)的可靠性。為了克服RFID射頻識別距離有限，定位精度較差的缺點(diǎn)，有些礦井還采用了更為先進(jìn)的Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)人員定位和無線通信功能。如圖2所示。

3.3? 通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)

通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)井下與井上，以及井下各單位之間的通信聯(lián)絡(luò)，由地面調(diào)度室統(tǒng)一指揮。井下各采區(qū)、主要機(jī)電硐室、裝卸礦點(diǎn)、主提升機(jī)房等重點(diǎn)部位，均應(yīng)設(shè)有可靠的通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)與地面調(diào)度室建立通信連接。目前大多數(shù)礦山都配置了有線通信系統(tǒng)。以便與地面通信聯(lián)絡(luò)保持暢通。為了進(jìn)一步提高礦井應(yīng)急救災(zāi)的能力，很多礦井還設(shè)置了礦井廣播系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)，以加強(qiáng)井下與地面調(diào)度室的通信聯(lián)絡(luò)。其中無線通信系統(tǒng)需要在井下每隔一段距離就放置一臺無線基站，因而使用和維護(hù)成本較高。設(shè)計和建設(shè)時將通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)與人員定位系統(tǒng)、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)融合在一起，既經(jīng)濟(jì)，又實(shí)用，是最為理想的方案?；诖?，可在設(shè)計時建設(shè)井下光纖環(huán)網(wǎng)，以達(dá)到“三網(wǎng)合一”的效果。如圖3所示。

3.4? 緊急避險系統(tǒng)

人的生命是最寶貴的?！皟?yōu)先撤離、就近避險”是井下人員遇到突發(fā)事故時的遵循原則。首先是能夠從最近的安全出口逃生到地面或安全區(qū)域;如果人員不能在及時升井，可迅速撤到就近的避險硐室緊急避險。緊急避險設(shè)施的設(shè)置主要應(yīng)考慮水文地質(zhì)條件以及人員逃生距離等因素。避險系統(tǒng)中要接入供風(fēng)換氣系統(tǒng)和供水管路，按照額定防護(hù)時間不少于96 h計算人員生存保障。避災(zāi)硐室要采用堅固的澆灌混凝土支護(hù)形式，內(nèi)部應(yīng)配備食品、供氧裝置、飲用水、自救器、急救箱等物資;同時設(shè)置密閉門、防水門等防護(hù)設(shè)施，保證避險區(qū)域人員安全。

3.5? 壓風(fēng)自救系統(tǒng)

壓風(fēng)自救系統(tǒng)主要用于緊急情況下的井下通風(fēng)。對于生產(chǎn)礦井，應(yīng)按照系統(tǒng)出口壓力不小于0.1 MPa的標(biāo)準(zhǔn)來確定空壓站的供風(fēng)能力。

3.6? 供水施救系統(tǒng)

供水施救系統(tǒng)主要是在礦井發(fā)生災(zāi)變時，為井下受困人員提供生活飲用水。有的礦井采用集中供水的方式，將生產(chǎn)供水和施救供水設(shè)計為一套系統(tǒng)，但由于管路腐蝕和水質(zhì)原因，生產(chǎn)供水很難達(dá)到生活飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，影響緊急避險自救時的用水需要。因此，供水施救系統(tǒng)不宜與現(xiàn)存管網(wǎng)連通為一體，建議采用獨(dú)立的供水施救系統(tǒng)。

4? 結(jié)? 論

隨著信息技術(shù)和自動化控制技術(shù)的發(fā)展，礦山安全避險系統(tǒng)也要不斷推進(jìn)信息化改造，不斷推進(jìn)“六大系統(tǒng)”的深度融合?！傲笙到y(tǒng)”在設(shè)計時要在滿足國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，做到因地制宜，根據(jù)礦井水文地質(zhì)的實(shí)際情況和安全管理的實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計建設(shè)。才能在保證礦井安全和不斷提升礦井應(yīng)急保障能力的同時，兼顧系統(tǒng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。

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作者簡介：劉廣華（1982.06—），男，漢族，河北承德人，助理工程師，本科，研究方向：井下六大系統(tǒng)的應(yīng)用與日常維護(hù)。