秦鵬 李棟梁

一、概況

《煤礦安全規(guī)程》2022第145條規(guī)定：箕斗提升井或者裝有帶式輸送機(jī)的井筒兼作風(fēng)井使用時，必須遵守下列規(guī)定：……（二）箕斗提升井或者裝有帶式輸送機(jī)的井筒兼作進(jìn)風(fēng)井時，箕斗提升井筒中的風(fēng)速不得超過6m/s、裝有帶式輸送機(jī)的井筒中的風(fēng)速不得超過4m/s，并有防塵措施。裝有帶式輸送機(jī)的井筒中必須裝設(shè)自動報警滅火裝置、敷設(shè)消防管路?！睹旱V防滅火細(xì)則》第35條規(guī)定：裝有帶式輸送機(jī)的井筒兼作進(jìn)風(fēng)井時，井筒中必須裝設(shè)自動報警與自動滅火裝置，敷設(shè)消防管路?！睹禾康V井設(shè)計防火規(guī)范》GB 51078-2015 5.2.規(guī)定電纜密集場所和主要帶式輸送機(jī)，宜設(shè)置具有實(shí)時溫度監(jiān)測功能的線型光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)。結(jié)合新疆華安礦業(yè)股份有限公司華安煤礦主斜井現(xiàn)狀，安設(shè)自動報警與滅火控制裝置。

二、系統(tǒng)設(shè)計原則

根據(jù)礦井實(shí)際本著符合標(biāo)準(zhǔn)、安全、可靠、靈活實(shí)用、便于維護(hù)并節(jié)省投資的原則以及在保持必要的技術(shù)先進(jìn)性和滿足生產(chǎn)、安全管理要求的前提下，保證建成后的系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、維護(hù)操作方便簡單、投資經(jīng)濟(jì)有效的要求，降低總體投資，求得先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)性的完美統(tǒng)一。整體方案設(shè)計遵循以下設(shè)計原則：

（1）先進(jìn)性

使用先進(jìn)的技術(shù)設(shè)計，核心采用信息化技術(shù)，使用TCP/IP協(xié)議。全面滿足“性能可靠、快捷高效”作為一個系統(tǒng)的基本要求。系統(tǒng)具有充分的擴(kuò)展能力。軟件為[監(jiān)控服務(wù)器-應(yīng)用/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器-監(jiān)控客戶端]的三層架構(gòu)設(shè)計，可接入多臺測溫主機(jī)和數(shù)百個電動球閥，同時對數(shù)十條運(yùn)輸皮帶、多個硐室、變電所等進(jìn)行防滅火監(jiān)控。盡最大可能在規(guī)模上滿足將來相當(dāng)長的時間內(nèi)的擴(kuò)充需要。注重技術(shù)性能上的前瞻性。要確保系統(tǒng)在未來較長的年限內(nèi)充分發(fā)揮功能，為煤礦的皮帶防滅火提供可靠的保障。

（2）可靠性

嚴(yán)格遵循國際國內(nèi)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，充分考慮技術(shù)和設(shè)備的成熟性。采取模塊化構(gòu)造和控制方式，從系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)形式和控制方式的角度來提高系統(tǒng)整體的可靠性。充分考慮系統(tǒng)自身運(yùn)行的安全、信息傳遞的安全和保密性，確保有關(guān)數(shù)據(jù)的安全。

（3）開放性

在系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選型上采用開放的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，避免系統(tǒng)互聯(lián)或擴(kuò)展的障礙。采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計，選擇標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，便于備件儲備和互換。充分考慮系統(tǒng)及其設(shè)備的兼容性。系統(tǒng)和設(shè)備在橫向上具備廣泛的兼容性，便于廣泛利用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)充和升級。

（4）易操作性

只有方便的系統(tǒng)才是實(shí)用的系統(tǒng)，才能提高工作效率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能目標(biāo)，降低人力成本和維護(hù)成本?？紤]了如下幾點(diǎn)：在確保系統(tǒng)高性能、高質(zhì)量的基礎(chǔ)上，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用方便性設(shè)計，在設(shè)備選型上選擇操作簡便的設(shè)備，著重系統(tǒng)的智能化和自動化。系統(tǒng)及其設(shè)備要易學(xué)易用，真正做到學(xué)用方便、使用方便、維護(hù)方便。一般管理人員經(jīng)過簡單培訓(xùn)，即可上崗值班，操作、復(fù)核和處理各種情況和事件。

（5）穩(wěn)定性

科學(xué)合理，全面綜合評估該系統(tǒng)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(shè)計和設(shè)備，以量體裁衣的方式做出針對性的系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選型。

三、設(shè)計方案

（1）設(shè)計原理

根據(jù)煤礦的實(shí)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(jī)軟件已取得國家版權(quán)局頒發(fā)的計算機(jī)軟件著作權(quán)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(jī)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(nèi)各類火災(zāi)隱患產(chǎn)生的煙霧進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，采用GTH1000（A）煤礦用一氧化碳傳感器對井筒內(nèi)的一氧化碳濃度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。而DFH20/7（A）礦用本安型電動球閥則能根據(jù)實(shí)時溫控和煙控自動進(jìn)行灑水（噴灑超細(xì)干粉）滅火。

二是傳輸層，采用帶串口服務(wù)器功能的礦用本安型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，同時支持以太網(wǎng)電口信號、光口信號和RS485信號，實(shí)現(xiàn)對各類檢測數(shù)據(jù)的上傳和自動報警滅火指令的下達(dá)。

三是應(yīng)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(qū)域的電動球閥自動灑水（噴灑超細(xì)干粉）滅火。

（2） 火災(zāi)預(yù)警

火災(zāi)預(yù)警由ZWX4-Z光纖測溫主機(jī)和測溫光纜組成，分布式光纖測溫是一種實(shí)時、在線、連續(xù)的溫度測量技術(shù)，可以提供井筒內(nèi)皮帶的0.5米精度內(nèi)的溫度分布并定位報警位置。

根據(jù)煤礦情況，分布式光纖測溫主機(jī)放置在機(jī)頭附近（方便接入礦用環(huán)網(wǎng)的位置），測溫光纜從光纖測溫主機(jī)處開始沿主斜井皮帶兩側(cè)鋪設(shè)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(zāi)隱患點(diǎn)進(jìn)行無盲區(qū)全覆蓋監(jiān)測。分布式光纖測溫監(jiān)控軟件上對主斜井進(jìn)行分區(qū)監(jiān)測，每個分區(qū)設(shè)置一個溫度報警值，若其中某個分區(qū)溫度測量值超過設(shè)定報警值，則聯(lián)動皮帶機(jī)停機(jī)（選用），同時該分區(qū)報警狀態(tài)會顯示在監(jiān)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(jī)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(jié)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(wěn)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(jī)頭處布置一套滅火裝置控制噴灑超細(xì)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(wěn)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(xì)干粉滅火裝置。機(jī)尾處布置一臺一氧化碳傳感器，檢測井筒內(nèi)一氧化碳濃度。電動球閥經(jīng)485總線并接、信號轉(zhuǎn)換后接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。上位機(jī)監(jiān)控軟件為井筒用報警滅火控制裝置監(jiān)控軟件，通過該監(jiān)控軟件可實(shí)時查看各裝置球閥的編號、開/關(guān)狀態(tài)等信息，同時也能直接控制球閥動作，修改參數(shù)等功能。

（4）系統(tǒng)聯(lián)動

電腦終端放置在地面調(diào)度室或井口集控室，測溫主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)放置于機(jī)頭附近（方便接入礦用環(huán)網(wǎng)的位置），電腦終端和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間通過礦用環(huán)網(wǎng)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(shè)置18個分區(qū)，可實(shí)時通過分布式光纖測溫主機(jī)和測溫光纜獲得整個井筒內(nèi)的溫度分布，并繪出動態(tài)溫度曲線，分析每個分區(qū)的最高溫度值，若某個分區(qū)溫度超過報警值，分區(qū)報警狀態(tài)會顯示在監(jiān)控界面上，快速定位報警位置，自動打開對應(yīng)位置的前后兩個DFH20/7（A）礦用本安型電動球閥，進(jìn)行灑水滅火并形成水幕隔斷，當(dāng)獲取的實(shí)時溫度低于下限溫度，控制關(guān)閉球閥；機(jī)頭處只打開對應(yīng)的電動球閥進(jìn)行噴灑超細(xì)干粉滅火。當(dāng)煙霧傳感器檢測到煙霧時，延時t3（0-9999s可調(diào)）后打開對應(yīng)的DFH20/7（A）礦用本安型電動球閥，進(jìn)行灑水滅火，若t3時間內(nèi)報警信號消失，則取消報警并重置倒計時，當(dāng)沒有檢測到煙霧時，延時一段時間t1（0-9999s可調(diào)）后關(guān)閉球閥。

四、總結(jié)

該系統(tǒng)的運(yùn)用有效實(shí)現(xiàn)了主斜井皮帶出現(xiàn)自然發(fā)火隱患時的報警與滅火功能為后續(xù)礦井皮帶初期火災(zāi)報警與處理提供了技術(shù)支持。