陈 辉

(中条山有色金属集团有限公司 生产部， 山西 垣曲 043700)

井下安全避险六大系统在北方铜业铜矿峪矿的应用

陈 辉

(中条山有色金属集团有限公司 生产部， 山西 垣曲 043700)

根据国家及省市安监部门关于井下安全避险六大系统的建设要求，北方铜业铜矿峪矿适时推出了先进、实用的整体解决方案，实现了金属矿山安全监测预警与调度指挥的协调统一，提升了矿山现代化管理水平。对六大系统在运行中存在的问题及注意事项进行了阐述，为六大系统在金属矿山的应用提供了一定的借鉴作用。

安全避险； 六大系统； 监测监控

0 概述

北方铜业铜矿峪矿，是全国最大的非煤系统地下开采矿山，年处理矿量超过600万t。该矿采用斜井、斜坡道- 盲竖井开拓，主要矿体采矿方法为自然崩落法。

根据山西省安全生产监督管理局关于切实加强金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设的通知要求，该矿从2012年开始，通过组织技术人员外出专项考察、邀请有资质的设计院设计、省市安监等部门专家审核、通过招标确定有资质的系统集成商等程序，经过两年来的总体施工、调试，北方铜业铜矿峪矿矿山六大避险系统已于2014年8月顺利通过省市有关部门的验收。

1 井下安全避险六大系统的概念及总体要求

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(简称六大系统)等技术装备，并于3年之内完成”的要求，北方铜业铜矿峪矿也对本企业将要实施的六大系统作了总体要求和安排：

(1)整个系统采用交钥匙工程，通过招标确定有资质的系统集成商(需在山西省安监局备案)。时间从2012年开始，争取用三年左右的时间，通过分步实施的办法完成六大系统的建设。

(2)系统应具有矿用产品安全标志。

(3)系统建成后应达到“金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范”对于监测监控系统建设的总体要求；电缆和光缆敷设应符合《金属非金属矿山安全规程(GB16423)》中的相关规定。

(4)主机应安装在地面，并双机备份，冗余系统可靠；井下分站应选择安放在通风良好，粉尘和潮湿度相对较低的巷道或硐室中，且便于维修调试。

(5)系统画面显示可实时与井下实际采掘开拓情况同步，通过简单输入三维坐标参数可自动实现井下矿体新开拓巷道三维建模，方便进行井下三维图形拓展动态管理及测量验收数据的快速成图；

(6)针对上下井工人通常乘座班车或其他运输工具高速出入井口的现状，系统要确保检测定位基站及相应设备的高速并发识别能力，乘车人员不下车打卡就能完成检测识别统计，从而缩短人员上下井时间、提高监控过程的自动化程度和监控效率；

(7)系统应能兼容矿山原有系统(斜坡道交通系统、卷扬系统、火药库系统、旋回监控系统等)，并预留与选矿厂监控系统、自动化系统、集团公司总调接口。

2 主要建设内容及技术要求

2.1 矿山调度指挥中心及环网

矿山调度中心及环网建设包括数据处理中心、网络及网络安全、井下环网、大屏系统、综合软件平台等。

系统采用工业以太网交换设备和光缆构成一个贯通井下井上的信息的环型光纤高速通道，线路总长近30公里，带宽为1000 m，可同时接入不同协议的数据在该网上进行传输和交换，留有与矿本部通讯的接口，将来可利用光缆或者已有计算机网络将信息传输到矿办公网络。

指挥中心综合数据处理与传输平台是安全避险系统的基础，该平台建成后可以实现矿山的井上和井下的语音通讯、视频监测监控、人员定位、以及各种环境参数(如CO、风速、风压监测等)“多网合一”的工业以太网网络，解决所有安全生产子系统物理传输通道和接入问题。

2.2 监测监控系统

2.2.1 环境监测监控系统

监测监控系统由大屏幕显示系统、服务器、传输线缆(接口)、传感器、矿用摄像机等设备及相应管理软件组成，用于矿井中的有毒有害气体浓度、风速、风压、通风机开停等状态数据的监测，通过有线及无线传输相结合传送至地表矿山生产调度室显示终端。

对于固定有线方式的监测点，采用常用的固定式矿用通风传感器，传感器信号由智能数据采集分站实时采集，数据采集分站和各类传感器构成现场检测层，其通过有线以太网方式接入综合通讯平台。

用于测量CO、CO2、O2、NO2无线手持智能仪表须具备测量数据存储功能，可存储至少16个地点测量的全部数据，包括：日期、时间、测试地点、测点时间间隔和每点的测量值，并且可对测量地点等参数进行编辑设定，测量结果可实时通过井下基站无线传送至地表显示终端。

2.2.2 视频监控系统

整个系统有井下视频采集、监控中心控制室和网内视频监控指挥系统三部分组成，网内指挥终端可通过网络访问监控中心的视频。

视频监控包括井下视频和地面视频监控两部分，以井下视频监控为主。井下视频监控要覆盖到胶带斜井、旋回硐室、码头门、卷扬机房、水泵房、554紧急避险硐室及其它重点部位。指挥中心预留选矿厂视频信号的接口十个和存储容量。

该矿下井人员出入口主要在706斜坡道硐口、690主平硐硐口和930水平1#辅助井口，为加强井下人员的管理，防止一旦定位卡丢失或被人冒用使整个人员定位系统不能做出正确的判断，六大避险系统拟采用人脸识别门禁技术。人脸识别门禁设备分别安装在706斜坡道硐口(5套)、690主平硐硐口(4套)、930水平1#辅助井口(2套)同时各安装一台基站。

2.3 人员定位系统

人员定位系统系统采用Zigbee技术设计，人员携带的定位卡信号传送到定位分站，定位分站通过工业以太环网连接到对应的数据处理中心。人员定位系统主要功能和性能[1]：

(1)携卡人员个人基本信息；

(2)识别多个人员同时进入识别区域；最大位移识别速度不小于10 m/s；并发识别数量不小于400张；

(3)监测携卡人员出/入井时刻、出/入重点区域轨迹等；

(4)报警功能，对于井下作业超等异常情况，系统可实时报警，提醒相关工作人员；

(5)定位卡具有双向通信及紧急呼叫功能，井下发生紧急情况时，持卡人员可通过定位卡发出求救信号；

(6)人员卡应可进行有效期设置，可扩展设置特殊卡、临时卡等分类功能；

(7)识别卡与分站之间的无线传输距离不小于300 m；

(8)识别卡电池工作时间不少于240天；主机及分站的备用电源应能保证连续工作2 h以上；

(9)识别卡应专人专卡，并配备不少于经常下井人员总数10%的备用卡。

2.4 通信联络系统

本部分为铜矿峪铜矿无线通讯及有线通讯调度系统的改造，采用先进的WIFI无线通讯技术应用于井下和井上的无线调度通信，将原有的有线通讯与无线通讯整合成统一的通讯平台，具备生产调度指挥功能、无线移动应急通信功能，与办公电话系统互联互通、且达到双路下井效果的通信联络系统。无线通讯系统采用WiFi技术的矿用本安型手机。语音通讯系统具备以下功能[2]：

(1)终端设备与控制中心之间的双向语音通信功能；

(2)由控制中心发起的呼叫具有强拆、强插功能[3]；

(3)终端设备可向控制中心发起的紧急呼叫；可以显示发起通信的终端设备的位置；

(4)可以储存备份通信记录；

(5)手动启动的录音功能；

(6)终端设备之间通信联络的功能；

(7)调度通讯系统应与外线系统互联互通；

(8)无线系统与有线系统互联互通；

(9)系统在软件及硬件方便预留足够WIFI手机备用容量，方便日后WIFI手机数量及功能扩展。

选择同时具备WIFI和Zigbee通信功能的双模基站，这样做充分利用了二种通信技术的特点，较好地满足了避险系统的要求和现场实际情况，且降低了成本。

2.5 紧急避险硐室

根据矿山的实际情况，有多条通道可以到达地面，设计在554出矿水平4#矿体底沿运输道附近(主要生产中段)建一个紧急避险硐室，净规格：长×宽×高=40 m×4.5 m×3.5 m，支护形式为300 mm的钢筋砼，避灾硐室门采用二级防火门。硐室内配备自救器(110个)、CO检测仪器、视频、通讯设备、照明设备和急救药品，安装供风、供水管路并设置阀门，并配备满足当班作业人员1周所需要的饮水、食品等。通讯主线与矿调度指挥中心连接，实时监测硐室内外的CO、CO2、O2、温度、湿度、大气压和视频图像，并可在断网的情况下单独使用，电源使用时间不少于96 h的备用电源。紧急避险硐室门口设置醒目的标识。

2.6 压风自救系统

(1)设计在530井底车场安装一个油水分离器，使得供风质量达到压风自救的要求。主管上每200米安一阀门，并将压风管引进安全避险硐室。

(2)压风管道敷设应牢固平直，压风管道与压风自救装置连接处应加装阀门，压风自救装置出口压力应为0.1～0.3 MPa，供风量按每人不低于0.3 m3/min考虑，噪声不大于70 dB(A)。

(3)井下紧急避险设施及井下调度室、爆破器材库、变电所、水泵房等主要硐室处的压风管道上应至少安设一组三通及阀门。压风管道应采用钢质材料或其他能够防止井下各类事故灾害破坏的材料。风源利用现有井上空压机供风，目前空压机站共有9台100立方的空压机，正常有3台备用。

2.7 供水施救系统

(1)设计在530井底车场生产用的供水管(无缝管钢)做为供水施救管，主管上每200米安一阀门，并将供水管引进避险硐室，接入避难硐室前20米供水管路要采取保护措施。水质保证达到饮用水的标准。

(2)供水管道敷设应牢固平直，采用静压供水。供水管管道与供水施救装置连接处应加装阀门，个人生活饮用水按每人每天6 L计算，用水地点管道出口水压不应小于0.1 MPa。

(3)井下紧急避险设施及井下调度室、爆破器材库、变电所、水泵房等主要硐室处的供水管道上应至少安设一组三通及阀门。供水管道应采用钢质材料或其他能够防止井下各类事故灾害破坏的材料。要求将生活水源接入生产供水管路并安装闸门。

3 矿山六大避险系统实施过程中存在的问题及应注意的问题

(1)定位卡存在问题：部分定位卡电池接触不良，电池使用达不到规定周期(240天)，螺丝松动；人员定位卡漏卡率高，达不到漏读率<10-4要求。

(2)整个系统建成后，线路长度约30 km，新增大小设备1000多台套，人员定位卡3000余个，wifi手机150余部。为了保证系统的正常运行，需要配备相应的运行和维护技术人员，而目前这部分人员相对缺乏,很多设备维护还需厂家人员协助完成。因此，尽快培养自己的维修人员是保证六大避险系统安全稳定运行的基础。

(3)用于井下的所有设备，必须有矿安标志，这一方面可以保证所购设备适用于井下潮湿、粉尘、振动等环境，另一方面也是政府部门对其验收的必要条件。

(4)选择有金属铠装保护的光缆时，缆线要严格按标准架设，缆线绑扎时用塑铝线代替传统的塑料扎带，经济实用。

(5)井下照明环境不好，选择摄像机时尽可能采用720P以上制式和低照度摄像机。

(6)避险系统要兼容矿山原有系统(斜坡道交通系统、卷扬系统、火药库系统、旋回监控系统等)，要将这些不同类型、数量众多的硬、软件整合到同一网络平台上互不干扰、又能发挥各自的功能，对集成商的要求很高，所以要选择有开发类似系统(同等或更大规模)经验、业绩真实可靠的系集成商公司。

(7)必须注意与硬件相匹配的软件一定要正版的软件，否则会给系统调试和运行带来无穷隐患，特别是集成商购置的第三方厂家的产品，个别集成商为了降低成本获取更多利润采用非授权的盗版软件或过期软件，因此我们验货时要特别注意。

(8)施工质量是保证避险系统能否、可靠、长期运行的又一关键。因此，一定要严格按规范要求组织施工。

4 结束语

矿山六大安全避险系统是提高矿山安全保障能力的基础性工程。铜矿峪矿“六大系统”于2014年5月1日全面完成项目施工、调试，进入设备试运行阶段。通过两个月的试运行，于2014年8月通过了省市有关部门的验收。井下六大安全避险系统的全面运行，实现了统一生产调度指挥，提高了生产效率，及时排除了安全隐患，提升了矿山现代化管理水平，为北方铜业铜矿峪矿全面建成现代化一流矿山奠定了坚实基础。

[1] 王迷军，张德军.安全与避险综合系统在岩金矿山的应用[J].机电与自动控制，2012，(12)：39-41.

[2] 毛春雷，许晖.金属矿山安全避险“六大系统”设计思路[J].金属矿山，2012，(5)：45-46.

[3] 许阳.矿井安全避险“六大系统”实施与研究[J].山东煤炭科技，2012，(6)：52-54.

Application of Six Systems of Mine Safety Hedge in Tongkuangyu Northern Copper Mine

CHEN Hui

(Product Department, Zhongtiaoshan Non-ferrous Metals Group Co., Ltd. Yuanqu 043700, China)

According to the construction requirements of national and provincial safety supervision departments on six systems of mine safety hedge, Tongkuangyu Northern Copper Mine timely takes advanced and practical overall solutions, achieves safety monitoring warning and dispatching coordinated, enhances modern management level of the mine. The paper describes existing problems and matters of the systems, can provide some reference to other metal mining applications.

safety hedge；six systems；monitoring and controlling

2014-08-09

陈辉(1969-)，男，山西运城人，电气高级工程师，大学本科，主要从事设备运行及管理工作，现任中条山有色金属集团有限公司生产部机动科科长。

TD724

B

1003-8884(2014)05-0028-04