二井煤矿安全避险系统实施方案.docx

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二井煤矿安全避险系统实施方案

四川省煤炭产业集团

华蓥山广能（集团）公司李子垭南二井

井下安全避险“六大系统”设计方案

李子垭南二井

二〇一一年九月

四川省煤炭产业集团

华蓥山广能（集团）公司南二井

井下安全避险“六大系统”设计方案

四川省煤炭产业集团

华蓥山广能（集团）公司南二井

二〇一一年九月

参加设计人员名单

专业

姓名

职务或职称

采矿

通风

地质

机电

机制

电气

经济

1项目概述

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〔2010〕23号，以下简称《通知》）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（以下简称安全避险“六大系统”）等技术装备，并于3年之内完成”的要求，为建设完善煤矿安全避险“六大系统”，全面提升煤矿安全保障能力，国家安全监管总局国家煤矿安监局下发了关于《建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》（安监总煤装〔2010〕146号），国家煤矿安全监察局下发了《煤矿井下避难所试点建设基本要求》（煤安监司办2010第9号）在全国试点。

川煤集团认真贯彻国家关于煤矿“六大系统”的精神，充分认识安全发展理念，坚持预防为主，有效降低事故危害程度、防范遏制重特大事故的综合治理的措施，加快完善煤矿井下避险措施，为井下作业人员提供最后一道生命保障，全面提升矿井安全保障能力。

川煤集团在川煤安[2010]38号文确定在广能、芙蓉公司进行试点，广能公司先确定南二井作为井下紧急避险系统的示范矿井进行建设，现要求各矿井，包括李子垭南二井也必须按相关要求建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”。

按照《煤矿井下安全避险”六大系统”建设完善基本要求及检查验收暂行办法》（征求意见稿）、《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》（安监总煤装〔2011〕15号）要求，根据南二井采、掘工作面布置及井下作业人员分布，南二井需新建井下紧急避险系统（1个永久避难硐室），于2012年3月实施完，另外需完善监测监控系统、人员定位系统、压风自救系统、供水施救系统、通信联络系统等五大系统，计划于2011年底完成。

井下安全避险”六大系统”建设估算投资678.04万元，工程装备+290永久避难硐室（额定避难人数100人）一个，井巷工程估算投资万元0.98万元，设备材料

费541.45万元；安装费135.61万元。

2矿井概况

2.1矿井基本情况

南二井位于四川省邻水县坛同镇,行政区划属四川省邻水县的坛同镇。

井田南北走向长9.39km，东西宽0.037～0.5km，井田面积1.361km2。

地理坐标为北纬30°6′15″～30°13′1″，东径106°42′47″～106°46′52″。

矿井有可采煤层1层，全井田开采K1煤层，厚度0.09～4.37m，平均2.18m，地质储量6754.8kt，可采储量5742kt。

该井田距包茂高速约6km，距210国道约3km，矿井交通方便，矿井交通位置详见图2-1-1。

图2-1-1李子垭南二井矿井交通位置图

2.2矿井生产能力及服务年限

2.2.1矿井综合生产能力

矿井投产时布置一个采区、一个综采工作面；矿井达产时布置一个采区一个综采回采工作面。

矿井各主要系统的生产能力分别为：

矿井采掘工作面年生产能力：

350kt/a

矿井大巷运输年生产能力：

375.7kt/a

矿井排矸年生产能力：

70kt/a

矿井通风年生产能力：

480kt/a

矿井供电年生产能力：

457.6kt/a

矿井排水能力：

71885m³/d

2.2.2矿井及水平服务年限

本矿井的服务年限不小于30a。

2.3瓦斯、煤尘及煤的自燃

2.3瓦斯、煤尘及煤的自燃

2.3.1瓦斯

李子垭南二井开采单一煤层，开采层为K1煤层，标高+530m处K1煤层瓦斯含量为19.41m3/t，标高+532m处测得煤层瓦斯压力为3.4Mpa，瓦斯放散初速度△P=8～16、煤的坚固性系数f=0.2，矿井瓦斯灾害较为严重。

2010年矿井鉴定为突出矿井，矿井绝对瓦斯涌出量为15.497m3/min。

2.3.2煤尘

根据煤炭科学研究总院重庆分院2007年3月所作的煤尘爆炸性鉴定报告：

K1煤层具有煤尘爆炸危险性。

2.3.3煤的自然发火倾向

根据煤炭科学研究总院重庆分院2007年4月所作的煤炭自燃倾向性等级鉴定报告：

K1煤层属Ⅲ类不易自燃煤层。

2.3.4地温

根据地质资料，本矿开采区域属地温正常区。

2.4井下安全主要系统

2.4.1井下安全避险”六大系统”

南二井需新建井下紧急避险系统，建设方案详见8节,其余的安装监测监控系统、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已经建成，但需要为井下紧急避险配套完善，各系统情况详见3、4、5、6、7节。

2.4.2井下供电系统

矿井双回路供电系统于2007年11月正式形成。

分别来自李子垭煤矿35kV变电所，10KV双回路电缆至李子垭南扩建（二井）+515风井10kV变电所，+515风井10kV变电所双回路电缆经+600皮带下山、+290北大巷至南二井+290中部变电所，一路由+290中部变电所双回路电缆经+281主平硐至南二井+281地面变电所。

另一路由+290中部变电所双回路电缆经+290南大巷、290中材料上山至3102采面变电所。

目前，矿井井下供电电压为10KV、1140V、660V、127V四种电压等级，井下的高压电缆为二回，两回由李子垭煤矿地面35KV/10KV变电所引出，经李子垭煤矿主平硐引至+515m风井变电所，再经+600皮带下山、+290北大巷至南二井+290中部变电所，下井电缆型号为MYJV22-10KV3×185mm2单根长度为11.8km。

已于2007年11月安装投入使用。

瓦斯抽放、通风机等均采用双电源供电，完全符合矿井安全生产要求。

3102采面变电所两回路来自+290m中部变电所，其电缆型号为MYJV22-10KV3×70mm2长度为1.1km，该变电所于2007年11月安装投入使用，主要为3102采面服务。

目前，系统已投资1600万元。

3井下安全监测监控系统

3.1概况

李子垭南二井装备有KJ90NB型煤矿综合监控系统，系统融计算机网络技术、监测监控技术于一体，作为整个矿井网络信息管理系统的一部分，主要监测井下瓦斯、一氧化碳、设备开停、风速、风量、负压、温度、风门开关、瓦斯抽放管道瓦斯浓度、负压、温度、流量等环境参数。

实现了对矿井安全生产的各种环境及生产工况的监测、显示、存储、报警打印功能，各级领导和主管生产、通风的人员通过网络工作站观看动态图形、实时趋势图等，随时掌握安全监控系统的情况，指挥矿井安全生产。

目前安全监测监控系统运行稳定，传感器设置符合规定要求，监测信息实时准确，满足了《煤矿安全规程》及《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》等有关规定要求，充分发挥了“预测”、“预报”、“预警”、“预防”的作用。

该系统自投入运行以来，稳定可靠，传感器安设符合《煤矿安全规程》要求，系统传输的误码率符合规范要求。

在通风瓦斯管理方面发挥了较大作用。

该系统每年要增加相关设备，费用大约25万元。

3.2安全监测、监控和传输设备选型原则

1、安全监控设备必须具有故障闭锁功能：

当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或故障时，必须切断该监控设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。

2、矿井安全监控系统必须具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能；当主机或系统电缆发生故障时，系统必须保证甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能；当电网停电后，系统必须保证正常工作时间不少于2h；系统必须具有防雷电保护；系统必须具有断电状态和馈电状态监测、报警、显示、存储和打印报表功能；中心站主机应不少于2台，1台备用。

3、煤矿安全监控设备之间必须使用专用阻隔燃电缆或光缆连接，严禁与调度电话电缆或动力电缆共用。

4、防爆型煤矿安全监控设备之间的输入、输出信号必须为本质安全型信号。

3.3监测设备选择

KJ90NB型矿井综合安全监控系统可对井下各地点的瓦斯、风速、风压、局部通风机开停、风门开关、烟雾、馈电、温度等参数及状态进行地面集中遥测遥控。

当这些参量及状态超过规定的警戒或不符合要求时，可实现就地声光报警、断电等，以确保矿井安全。

KJ90NB型矿井综合安全监控系统主要技术指标：

1、系统的容量

64个分站，输入端口：

1024点；控制输出：

512点。

可扩至128个分站，输入端口：

2048点；控制输出：

1024点。

2、系统误码率≤10-8。

3、系统软件死机率1次/720h。

4、数据传输速率：

2400B/s。

5、传输方式：

DPSK，无极性二芯线。

6、传输距离：

中心站至分站≥25km；分站至传感器≥2km。

7、传输电缆：

主信号电缆4芯（2芯备用或做调试电话通讯）；

　　　　模拟量传感器电缆　4芯（可接两个传感器）；

　　　开关量传感器电缆　2芯。

8、系统精度：

≤±0.5%。

9、扫描间隔:

≤0.4s/每分站节点。

10、巡检周期：

≤25s。

11、分站电源箱容量（模拟量、开关量任意互唤）

⑴大分站

输入端口：

16点；控制输出：

8路（6远2近）。

⑵中分站

输入端口：

8点；控制输出：

4路（3远1近）。

⑶小分站

输入端口：

4点；控制输出：

2路（1远1近）。

12、分站电源箱输入输出电压

交流输入电压:

36V、127V、220V、660V（-25%，+15%）；

本安直流输出电压:

18V/350mA12V/450mA。

13、分站电源箱整机最大功率：

小于100W

工作条件：

温度：

0℃～40℃，相对湿度：

≤98%，

大气压力：

85～110kPa。

14、传感器信号制

模拟量：

200-1000Hz、1-5mA或4-20mA；

开关量：

1mA（停）/5mA（开）或触点。

15、断电容量:

36V/5A、660V/0.3A。

16、软件运行环境：

WIN98/2000/NT4.0。

17、网络环境：

Ethernet以态局域网（NT）。

18、主要监测参数

低沼：

CH4　0%～4%

高低沼：

CH40%～40%或0%～100%

CO：

　0～100ppm/500ppm

风速：

0.2～15m/s

温度：

0℃～50℃或0℃～100℃

负压：

0～5.0kPa或0-100kPa～10MPa

煤位：

0～30m

流量：

0～1000m3/min

此外，还可监测设备开停、风门、馈电状态、风筒、烟雾、等开关量参数。

3.4监测设备设置地点和布置

1、矿井安全监测设备主要设置地点为：

290中央变电所、3102变电所、290北大巷与北进风石门交叉口处、290北材料上山上车场、3103南变电所、515回风平硐、515风机房、南部专用回风上山上磨盘、3103中材料上山、地面瓦斯抽放泵房等。

2、分站

矿井共布置安全监测分站15个，其中矿井井下布置有13个，地面布置有2个。

分别为：

290中央变电所装设有2个监测分站；

3102变电所设有3个监测分站；

290北大巷与北进风石门交叉口处装设有1个监测分站；

290北材料上山上车场装设有1个监测分站；

南部专用回风上山上磨盘装设有2个监测分站；

3103中材料上山装设有1个监测分站；

3103中材料上山装设有1个监测分站；

3103南变电所装设有1个监测分站；

在风井抽风机房装设有1个监测分站。

在地面瓦斯抽放站装设有1个监测分站；

在地面监测实验室设有1个监测分站；

3、采煤工作面传感器布置

该矿井按煤与瓦斯突出矿井设计；煤层有自燃发火倾向；故在工作面分别设有CH4、CO、风速等传感器。

当工作面瓦斯浓度达到以下数值时，分别进行报警、断电、复电。

T0位置挂便携仪，T1位置为工作面瓦斯传感器和一氧化碳传感器，T2工作面回风瓦斯传感器，T工作面进风瓦斯传感器。

在风巷大于1000m时，中部增设有瓦斯传感器；在机巷皮带机滚筒下风侧10~15m设置有烟雾传感器；在机巷和风巷配电点处设置有远程断电仪。

瓦斯报警点：

T1≥0.8%CH4，T2≥0.8%CH4，T≥0.5%CH4。

一氧化碳传感器报警浓度≥0.0024%CO。

瓦斯断电点：

T1≥1.3%CH4，T2≥0.8%CH4,T≥0.5%CH4。

断电范围：

T1—工作面和回风巷中全部非本质安全型电气设备。

T2—工作面和回风巷中全部非本质安全型电气设备。

T3—进风巷中全部非本质安全型电气设备。

复电点：

T1＜0.8%CH4，T2＜0.8%CH4，T＜0.5%CH4。

4、掘进工作面布置

该矿按煤与瓦斯突出设计；煤层有自燃发火倾向，在掘进工作面分别设有甲烷传感器，在掘进工作面进风处设有局部通风机开停传感器。

当掘进工作面瓦斯浓度达到以下数值时，分别进行报警、断电、复电。

掘进工作面，T1安设在掘进工作面碛头处≤5m处，T2在掘进工作面回风巷设置有瓦斯传感器。

在掘进工作面配电点还设置有馈电传感器、瓦斯端电仪和设备开停传感器，在掘进碛头头设置有风筒传感器和粉尘传感器。

瓦斯报警点：

T1≥0.8%CH4，T2≥0.8%CH4。

两闭锁断电点：

T1≥1.3%CH4，T2≥0.8%CH4。

断电范围：

掘进巷道内全部非本质安全型电气设备。

复电点：

T1＜0.8%CH4，T2＜0.8%CH4。

4、其它地点

⑴在281主平硐、290南、北大巷、515回风平硐等处设测风站。

在测风站中设有瓦斯、负压、风速、风门开闭和开停传感器。

测风站内应有测风记录板，记录测风站的断面积、平均风速、风量、空气温度、大气压力、瓦斯浓度、测定日期及测定人等项目。

⑵在515回风平硐主要通风机风硐内设瓦斯、风速及负压传感器。

⑶在煤仓上设有甲烷传感器、胶带输送机开停传感器、烟雾传感器。

⑷瓦斯抽放泵站及抽放管路。

在瓦斯抽放站装备一套瓦斯抽放安全监测专用分站，配备管道流量、负压、温度、浓度及高低瓦斯、泵温传感器、电机温度传感器、泵房泄漏甲烷浓度传感器等。

⑸对主要机电设备，如：

主要通风机、局部通风机、采煤机等的开停状况进行监测，设有开停传感器（矿井投产后，可根据实际情况，酌情调整）。

5、传感器安装要求

⑴传感器应垂直悬挂，距顶板（顶梁、屋顶）不大于300mm，距巷道侧壁（墙壁）不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人或行车。

⑵模拟量传感器应布置在能正确反映被测物理量的位置，开关量传感器应设置在能正确反映被监测状态的位置，声光报警器设置在经常有人工作或者便于观察的地点。

⑶烟雾传感器应布置在皮带运输机下风侧10m～15m处。

3.5矿井传感器装备量

目前共安装分站15台，瓦斯传感器42个，风速传感器1个，温度传感器4个，负压传感器1个，一氧化碳传感器10个，烟雾传感器2个，风门开停传感器15个。

采煤工作面实现了瓦斯电闭锁，掘进工作面实现了风电、瓦斯电闭锁，实现了川煤集团、煤业公司监测系统联网，在局域网、因特网上输入煤业公司安全监测网站的IP地址即可上网查询实时及历史数据，方便了相关部门调阅监测信息。

3.6矿井安全监测监控系统需完善的工程

为配套矿井1个永久避难硐室有关参数的监测，需增加PUYVR-1×4×7/0.43型传感器信号传输电缆16500m、KJ90NA监测分站11个，估算投资29.15万元。

4井下人员定位系统

41概况

南二井装备有KJ69N型人员定位系统，系统投资约50万元。

井下人员定位管理系统配套有矿井人员跟踪定位及考勤管理系统，主干传输线路为光纤，系统将全矿井下划分成30多个区域，在每个区域设置接收器，当下井人员通过该区域时，系统即可接收到安装在矿灯内的发射器的信号，实现对下井人员的实时跟踪，当有人接近禁入区时自动发出声光报警，同时，在地面可通过网络对井下人员进行准确统计和分布查询，有效促进了煤矿安全管理，其技术及应用处于国内领先水平。

4.2目前已投入使用的设备主要有：

4.2.1井下交换机数量为4台，安装地点：

290变电所三台，3102变电所一台。

地面交换机1台，安装地点：

地面机房

分站数量为8台，安装地点：

地面机房，中部变电所，520回风大巷,3102变电所,南部材料上山,515回风平硐,北部材料上山,290北材料上山上磨盘

读卡器35台.，分布在各区域，见附表。

4.2.2计划增加的设备（含备用）及线缆：

分站5台，读卡器30台，线缆约1.5万米，3×2米LED屏，1台控制计算机（含同步卡），3台移动读卡器，1台联网服务器和相关软件。

祥见附表。

4.3项目实施及完成情况

4.3.1项目实施情况

为确保施工单位进场安装工作正常进行，确保安装质量和按期投入运行，公司领导还多次组织召开施工协调会议，层层落实责任，特别是公司领导还针对工程连锁重点部位多次深入施工现场，检查指导工作解决考核工程进度和施工质量。

通过对施工准备阶段、设备、材料、构配件采购，原材料检验，施工工艺试验，施工作业，使用功能性能，工程项目交竣工验收的全过程质量控制，实现了第一期项目预期目标。

第二期人员定位系统的升级完善工作将于近期进行。

4.3.2设备选型

1实时监测定位功能

实时监测当前井下总人数、各区域人数、各部门（各工种、各职务）的下井人数，定位人员所处位置。

2查询管理功能

查询人员出入井时间、出入重要区域（限制区域）时间、查询人员活动轨迹及轨迹再现。

3安全保障功能

双向呼叫报警功能、门禁功能、超时报警功能、区域超员报警、工作异常报警、应急预案联动（灾后救援功能）。

4统计考勤功能

统计下井人员的出入井时间、井下工作时间，并根据工种、职务、部门等（规定足班时间），判断不同类别的人员是否足班，生成各种考勤报表。

5信息联网功能

通过局域网能实时同步地看到各种监测信息，可以进行各种查询操作。

有工作站模式（C/S）和WEB浏览模式（B/S）。

6系统自诊断功能　

当系统监测分站出现故障、当无线接收器出现故障、井下交流供电中断、无线编码发射器需要更换电池时，系统会提示报警。

7验卡显示功能

可在井口安装验卡系统和液晶电视，可实时显示经过验卡点的人员姓名、射频号。

8双机热备功能

⑴系统容量

可连接无线数据监测站64个，无线接收器512个（每个监测站最多可接8个无线接收器），无线编码发射器8190个。

⑵传输方式：

RS485主从方式。

⑶同时读卡数量

可同时读卡的数量≥100卡。

⑷最大巡检周期

系统最大巡检周期≤30s。

⑸漏读率

漏读率≤10-4。

⑹传输速率及误码率

速率1200bps。

传输误码率：

≤10-8。

⑺地面中心站至数据监测分站传输距离

电缆传输时最大传输距离不小于15km。

⑻数据监测分站至无线接收器传输距离

最大可达到2km。

⑼数据监测分站最大有效接收区半径

有效距离≥50m。

5井下压风自救系统

5.1矿井供风系统

李子垭南二井矿井井下供风方式有两种方式，一是采用区域式集中供风；二是采用单台单头供风，自救系统供风接在主管道上。

1、集中供风式

3102工作面采用集中供风方式：

安装2台螺杆式移动空气压缩机（MLGF-20/8-132G和MLGF-12.3/8-75G），排气量为20m3/min、压力为0.8MPa，安装在290中材料上山上车场，主管道采用DN100钢管，支管道采用DN100或DN50钢管，分别给各采、掘工作面供风，主要供风地点为：

3102采区工作面和3102风、机巷施钻供风。

2、单台单头供风

⑴+520m进风大巷（安装在3102中材料上山下车场的密闭墙外），采用单台螺杆式移动空气压缩机（MLGF-17/1.2-132G），排气量为17.7m3/min、压力为1.2MPa，主管道采用DN100钢管，支管道采用DN50钢管给施钻供风，主要供风地点为：

3102风巷施钻用风。

⑵+520进风大巷（安装在3102探巷的密闭墙外），采用单台螺杆式移动空气压缩机（MLGF-12.3/8-75G），排气量为12.3m3/min、压力为0.8MPa，主管道采用DN100钢管，支管道采用DN50钢管给掘进工作面施工用风，主要供风地点为：

3102北风巷（北）施工用风。

⑶+290南大巷（安装在南大巷700米处）采用单台螺杆式移动空气压缩机（MLGF-20/8-132G），排气量为20m3/min、压力为0.8MPa，主管道采用DN100钢管，支管道采用DN50钢管分别到各掘进工作面施工用风，主要供风地点为：

+290南人行上山及南部岩层转运巷、31021进风上山等区域的工作面用风。

⑷+290大巷八字口（安装在+290南、北大巷及+281主大巷交汇处），采用单台螺杆式移动空气压缩机（MLGF-20/8-132G），排气量为20m3/min、压力为0.8MPa，主管道采用DN100钢管，支管道采用DN50钢管分别到+290永久避难硐室和+405南、北避难硐室用风，主要供风地点为：

+290永久避难硐室和+405南、北避难硐室。

⑸+290北大巷（安装在+290北大巷1000米处）采用单台螺杆式移动空气压缩机（MLGF-20/8-132G），排气量为20m3/min、压力为1.2MPa，主管道采用DN100钢管，支管道采用DN50钢管分别到各掘进工作面和施钻施工用风，主要供风地点为：

+405北底板抽放巷（北）、3103北机巷等区域的作业面用风。

3、压风自救系统供风

⑴主平硐地面井口（安装在地面井口的侧上方），采用螺杆式移动空气压缩机（MLGF-20/8-132G）1台（工作、备用各一台），排气量为20m3/min、压力为0.8MPa，管道采用DN100钢管。

⑵井下各处的压风机的主管道都相互连通，也可做压风自救系统用。

主平硐压风系统作为矿井井下自救系统用风，主管道与区域式集中供风和单台单头供风的各系统压风主管道均连通。

可通过开、关控制闸门将井下施工用风改变为自救系统用风。

5.2矿井压风自救系统及其要求

1、自救系统空气压缩机设置在主平硐地面井口的侧上方，采用1台MLGF-20/8-132G螺杆式移动空气压缩机，其排气量为20m3/min、压力为0.8MPa，主管道与井下施工用风系统各主管道连通，可实现系统的转换，空气压缩机取得有煤矿矿用产品安全标志。

2、压风自救系统的主管路直径为DN100，各采、掘工作面的管路直径不小于DN50。

3、所有避灾路线上均敷设了压风管路，并设置了供气阀门，间隔不大于150m。

并对矿井采煤工作面、掘进头设置有压风自救装置。

矿井各水平、采区和上山巷道最高处敷设有压风管路，并设置有供气阀门。

4、矿井采、掘工作面退后25～40m的巷道内、爆破地点、撤离人员与警戒人员所在的位置，以及回风巷有人作业处等地点都设置有至少一组压风自救装置；并在长距离的掘进巷道中，根据实际情况增加了压风自救装置的组数。

每组压风自救装置可供5～8人同时使用。

所有掘进工作面均敷有压风管路，并设置供气阀门。

5、在供压风管路与自救装置连接处，加装有开关。

压风自救系统阀门安装齐全，阀门扳手在同一方向，可保证系统正常使用。

6、