煤矿“天网”工程在井下安全生产中的实践与应用

文/李金哲

针对煤矿安全管理的复杂性和特殊性，为把煤矿井下现场实际情况真实还原并反映到地面，便于井上调度人员和管理人员直观判断井下现场安全状况，采取有效措施保证安全生产，冀中能源峰峰集团牛儿庄采矿公司在采掘、提升运输、供电、排水、通风、防突和压风等各大系统和事故调查中引入煤矿“天网”工程，通过对井下“人、机、物、法、环”进行监视，达到减人提效的目的，极大地提升了矿井安全管理系数。

一、引入煤矿“天网”工程的背景

水、火、瓦斯、煤尘、顶板、运输等事故是困扰煤矿安全生产的主要灾害。近些年，随着科学技术的进步，煤矿瓦斯安全监控系统、煤矿自然发火束管监测系统、煤矿水文动态监测系统等监测监控系统已在煤矿得到广泛应用，对保障煤矿安全生产起到了非常重要的作用。但这些监测监控系统只反映在某一专业或某一领域，且不直观、不具体，因此，要把煤矿井下现场实际情况全部直观准确地展示给地面，便需要将井下监测监控系统整合形成一张“天网”。

牛儿庄采矿公司隶属于冀中能源峰峰集团，是一个有着62年开采史的老矿井，为煤与瓦斯突出矿井，且水文地质条件为复杂型，自然发火类型为三类不易自燃，煤尘具有爆炸性。由于矿井灾害重、安全管理压力大，为把井下情况全部实时反映到地面，实现井下现场24小时实时掌控，牛儿庄采矿公司借鉴公安“天网”工程，在井下现场引入“天网”监测监控系统，作为煤矿综合自动化系统中的一个重要子系统，并与其他子系统相联动，助力提升矿井安全水平。

二、井下“天网”工程构建框架

牛儿庄采矿公司井下环网系统由矿用光缆链接井下4台矿用千兆工业以太网交换机和地面1台核心交换机，组成一个具有环形结构、千兆带宽和自愈功能的主干传输网络。该主干传输网络上任一处线路或节点出现故障断开后，都能在20ms内自动恢复数据的传输，使系统信息传输的安全可靠性能成倍提高。环网核心交换机关键电源模块和网络接口模块支持热拔插，光模块出现故障时，在实现业务不间断运行的情况下更换模块。为适应以后业务容量变化的要求，可根据需要灵活配置系统业务、灵活扩容，具备环网节点设备扩容能力。

三、井下“天网”工程在专业上的应用

1.在矿井生产调度系统中的应用

（1）便于调度中心掌握井下现场环境情况。通过“天网”工程，调度中心可实时掌握井下现场环境情况，及时作出预警，安全高效指挥生产。调度中心可以直观地看到井下人员行为、设备运行情况、顶板支护质量、防突工作程序及井下人员的工作效率等，一旦发现问题，及时与应急扩播等其他子系统进行联动预警，很大程度保障了生产安全。

（2）便于对井下现场进行集中调度。一旦井下发生安全预警，调度指挥中心可以通过安全监测监控系统、人员定位系统、语音扩报系统与井下“天网”工程进行联动配合，有效指挥现场作业人员的自救（救援）、疏散等工作，实现精准定位、集中调度、高效指挥。

（3）便于对事故进行有效分析。借助“天网”工程，调度指挥中心通过视频记录查阅，可还原事故现场情景，这对事故分析、研判提供了关键素材，且对矿井吸取事故教训、举一反三，杜绝类似事故再次发生起到积极的作用。

2.在矿井安全生产中的应用

（1）提升运输安全水平。运输事故是矿井出现频率较多的事故，占煤矿事故数量的31%左右。应用井下“天网”，在运输绞车、运输安全设施、各个运输叉口等地点安装视频摄像头，可直观地查看有关人员开车前是否逐个对设备设施进行安全确认、各叉口是否有人、绞车司机是否正规操作等。当井下“天网”观察到开车时运输叉口有人闯入，将会与语音报警系统和电气闭锁装置进行联动控制，进行自动报警并停车，防止意外事故的发生，进而杜绝运输事故。

（2）保障井下施工钻孔安全。瓦斯抽采钻孔和防治水钻孔施工属于隐蔽工程，且验收难度较大。通过应用井下“天网”，采用“一钻一视频”，即在钻孔施工现场安装视频探头，对钻孔施工进行全程录像，并保存该录像进入数据库，便于查看钻孔时存在的安全隐患以及便于验收，实现了“逢孔必验”，彻底杜绝了“打假钻”现象的发生，极大地提高了钻孔验收效率，节约了80%的人工费用。

（3）提高矿井防突能力。应用井下“天网”，在防突预测和防突措施施工中可以实时监控相关人员是否严格按规程施工，是否存在造假情况。甚至在发生事故后，可以还原事故发生前现场情况，对查清事故原因和防止类似事故再次发生具有重要意义。

（4）减少顶板事故发生。顶板事故在矿井事故中占比较高，占到煤矿事故数量的48%左右。为减少此类事故的发生，通过引入井下“天网”，即在井下所有采掘的巷修头面安装视频探头，视频探头随工作面推进及时移动，对采掘头面空顶及支护质量进行实时监控，便于值班人员及时了解和监督井下现场情况，及时提醒现场施工人员注意安全；便于对锚杆、锚索等隐蔽工程施工进行监督，杜绝了锚杆、锚索等施工质量不到位现象，实现了井下现场施工24小时安全实时掌控。实施一年来，采掘及巷修头面顶板事故减少90%以上。

3.在机电智能化管理中的应用

（1）实时监控皮带情况。在集中皮带运输设备的机头、机尾安装视频探头，通过视频探头监视皮带装载煤流、卸载煤流及皮带是否跑偏等，实现对皮带运输系统的实时监控，可对预发的皮带安全事故进行及时处理和纠正，从而提高安全生产效率。

（2）实时监控供电设备运行状态。作为高突矿井，主扇风机和井下局扇风机必须保障连续运行，这就对供电的稳定性提出了更高要求。在通风机房和重要变电所等关键地点安装视频摄像头，实时监控供电设备运行状态。当发生大面积停电时，机电区首先通过井下“天网”准确判断停电的开关回路，并与电网监控系统联动控制，实现主扇风机的安全、高效、快速复电，对进一步保障供电的连续性、主扇风机和井下局扇风机稳定运行起到了关键作用。

井上调度室

（3）实时监控提升系统。为进一步保障提升机运行安全，在井下装载、井口卸载处、井架天轮、车房操作室等关键部位安装监控系统，视频画面直接传到主井车房，监护人员可以实时观测箕斗、钢丝绳等关键部位的运行情况。同时，天轮视频可以实时反映出天轮运行状态，减少了巡检人员登高作业频次，降低了事故风险概率。

（4）实时监控井下泵房。作为水文复杂矿井，井下泵房一直是保证煤矿安全生产的关键环节。牛儿庄采矿公司之前安排值守人员在固定时间对泵房巡检，无法实现不间断观测。且由于人员误操作、水仓内杂物等原因，会导致水泵卡堵或排水不利等情况，无法被巡检人员及时发现，从而导致停泵，严重的情况可造成水泵或电机损坏，容易诱发水害事故。为了解决上述问题，在主排水泵房安装视频监控系统，能够对水泵及电机的运行情况进行有效的实时监视，既实现了不间断巡视，又减少了人员，降低了水害事故的发生率，有效地提高了煤矿排水系统的工作效率和安全性能。