煤礦區(qū)防爆監(jiān)控設(shè)備設(shè)計(jì)安裝與施工

　　據(jù)報(bào)道，“十二五”期間，我國(guó)將形成10個(gè)億噸級(jí)、10個(gè)5000萬(wàn)噸級(jí)特大型煤炭企業(yè)，全國(guó)煤礦采煤機(jī)械化程度達(dá)到75%以上，十二五規(guī)劃還將煤礦企業(yè)的數(shù)量目標(biāo)控制為4000家。到2015年，30萬(wàn)噸以下的小煤礦產(chǎn)量將減少為5億噸，占全國(guó)煤炭總產(chǎn)量的13%。煤炭總產(chǎn)量將達(dá)到36-38億噸，大型煤礦占25億噸，將從“十一五”期間56%提高到66%，大型煤礦成為產(chǎn)煤主導(dǎo)。由此可見(jiàn)，我國(guó)煤炭工業(yè)將迎來(lái)一個(gè)繁榮時(shí)代。然而，任何產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展都是利弊共存的，煤炭產(chǎn)業(yè)亦是如此，在產(chǎn)業(yè)繁榮的背后同樣隱藏著諸多尷尬。除了環(huán)境污染外，煤礦安全事故頻發(fā)也備受關(guān)注。

　　煤礦安全問(wèn)題與安全措施要求發(fā)展

　　國(guó)家煤監(jiān)局早在2010年11月宣布，建設(shè)完善煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的確定時(shí)間表，將分區(qū)分階段在全國(guó)范圍內(nèi)煤礦快速推動(dòng)，各省地區(qū)煤礦井必須在規(guī)定期限內(nèi)完成這“六大系統(tǒng)”安全避險(xiǎn)工作。即在2011年底前，所有煤礦必須完成監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)、通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)和井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)以及礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控、壓風(fēng)自救、供水施救和通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)完善工作，國(guó)內(nèi)重點(diǎn)煤礦必須完成井下人員定位系統(tǒng)建設(shè)工作，所有國(guó)有煤礦、天然氣瓦斯礦井及重點(diǎn)煤礦中的高瓦斯和容易自燃煤層的開(kāi)采礦井，都必須在2012年6月前完成緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)的建設(shè)工作，而其它煤礦也必須在2013年中前完成緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)的建置。

　　煤礦安全的建置內(nèi)容包括礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)、礦井壓風(fēng)自救系統(tǒng)、礦井供水施救系統(tǒng)及通信聯(lián)絡(luò)六大系統(tǒng)，其中各個(gè)系統(tǒng)皆對(duì)應(yīng)不同程度的安全隱患。因而，在施工建置一套良好的安全監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，就必須了解各類安全隱患及煤礦地質(zhì)結(jié)構(gòu)環(huán)境。此外，煤礦系統(tǒng)的監(jiān)控類型區(qū)分也至關(guān)重要。一般來(lái)說(shuō)，煤礦安全監(jiān)控可分為井下的安全監(jiān)控和井上安全監(jiān)控。因煤礦井下作業(yè)深入地表內(nèi)層，地質(zhì)及地層結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，而且環(huán)境潮濕溫?zé)?、空氣質(zhì)量惡劣，由此非常容易發(fā)生安全事故。當(dāng)前，為了有效地發(fā)揮六大安全系統(tǒng)作用，各地煤礦局已經(jīng)開(kāi)始通過(guò)采用各種遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地面對(duì)井下情況實(shí)時(shí)視頻及數(shù)據(jù)狀態(tài)直觀的掌握，不但可以記錄發(fā)生在礦井下工作現(xiàn)場(chǎng)視頻及氣體數(shù)值情況，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)井下隱患，避免發(fā)生礦難。而這六大系統(tǒng)應(yīng)用上的安裝施工細(xì)節(jié)也極為廣泛，由于篇幅關(guān)系，筆者在此僅就煤礦視頻安全監(jiān)控防爆措施部分分享個(gè)人拙見(jiàn)，以期與諸位共進(jìn)。

　　煤礦安全監(jiān)控設(shè)備的防爆要求

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)目前煤炭產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的40%左右，位居世界第一，煤礦安全事故及傷亡人數(shù)同樣名列前茅。僅在2010年上半年，中國(guó)共發(fā)生一次死亡10人以上重特大事故45起，死亡和下落不明764人，同比去年增加12起、266人，分別上升36.4%和53.4%。在這些事故中，尤以瓦斯爆炸、煤礦巖層坍塌、巖壁涌水等居多。從安全防范角度看，礦難的出現(xiàn)究其根源不外乎煤礦安全監(jiān)測(cè)設(shè)備不足、設(shè)備管線防爆性能不符規(guī)標(biāo)準(zhǔn)以及人為監(jiān)控管理方式落后。因而，如何合理應(yīng)用安防設(shè)備防止煤礦爆炸，為煤礦安全監(jiān)控提供了良好的安全保障意義重大。

　　通常，煤礦的監(jiān)控設(shè)備必須考慮防爆的可能性。設(shè)備裝置的機(jī)構(gòu)組成、施工特點(diǎn)及布線，都會(huì)因?yàn)槊旱V內(nèi)存在易燃、易爆的氣體或液體而可能引發(fā)爆炸。此外，開(kāi)采設(shè)備的高溫混合現(xiàn)場(chǎng)有害氣體也有可能造成煤礦爆炸。以監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，防爆監(jiān)控施工首先要排除由于監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行而引發(fā)的氣爆與燃爆，其次要根據(jù)煤礦井內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)可能易燃易爆物的特性來(lái)選擇監(jiān)控防爆箱的等級(jí)及材質(zhì)。目前煤礦井外可能易燃易爆物主要有以下幾種：汽油、柴油、液態(tài)烴、清潔汽油、甲烷以及現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)一些硫化氫、CO等有害氣體。這些煤礦區(qū)易燃易爆物按照爆炸性物質(zhì)的基本分類，屬于Ⅱ類;按照爆炸性混合氣體分級(jí)，基本屬于A級(jí);按照爆炸性氣體引爆溫度分級(jí)，分別屬于T1、T2、T3級(jí)。所以監(jiān)控設(shè)備的防爆形式安中國(guó)國(guó)內(nèi)規(guī)定可以參考下列認(rèn)證來(lái)選型。由于相對(duì)應(yīng)有太多國(guó)際兼容的認(rèn)證因此在認(rèn)識(shí)防爆兼容性上一定要了解以下認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，才能確保防爆施工的應(yīng)用合格。

　　防爆公用標(biāo)示——國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)簡(jiǎn)用“Ex”或是用歐洲電工委員會(huì)簡(jiǎn)稱“EEx”。防爆型式標(biāo)示：隔爆型用“d”;充油型用“o”;增安型用“e”;無(wú)火花型用“n”;正壓型用“p”;澆封型用“m”;充砂型用“q”;特殊型用“s”;本質(zhì)安全型用“i”，還細(xì)分為“ia”和“ib”級(jí)。

　　依設(shè)備環(huán)境區(qū)分：I類、II類。

　　依氣體類別區(qū)分：A、B、C。

　　溫度高低區(qū)分wei T1至T6。

　　例如Ex d II C T3，表示隔爆型防爆設(shè)備，可應(yīng)用于II類爆炸性氣體環(huán)境，C氣體組，溫度組別T3依此類推。

　　煤礦防爆監(jiān)控設(shè)備選型事項(xiàng)

　　由于存在電壓低、電流小、功率小、頻率高等特性，視頻監(jiān)控在煤礦安全監(jiān)控中應(yīng)用必須考慮在防爆要求下的光線變化、視頻傳送效果穩(wěn)定度和可靠性等。通過(guò)高危環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)的低照夜視攝影機(jī)設(shè)備，不僅需要監(jiān)視煤礦井上井下運(yùn)行狀態(tài)，而且要提供高畫(huà)質(zhì)的視頻圖像。因此在防爆要求下，煤礦監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型就更加重要。使用防爆裝置主要是使攝影機(jī)、鏡頭、云臺(tái)等電器設(shè)備在煤礦井上或井下危險(xiǎn)環(huán)境中不會(huì)引起燃燒甚至爆炸。通常這些設(shè)備都必須具備相當(dāng)厚度的鑄鋁或不銹鋼制成堅(jiān)固的防內(nèi)壓爆炸的外殼，所以在施工安裝上必須注意選擇以下條件產(chǎn)品在煤礦視頻監(jiān)控中使用，這些設(shè)備包含：

　　內(nèi)壓防爆型防護(hù)罩

　　采用內(nèi)壓防爆原理，使用一定厚度的鑄鋁或不銹鋼做成的防護(hù)罩，窗口玻璃采用鋼彈材質(zhì)玻璃，同時(shí)具有抗爆功能，內(nèi)壓防爆通常具密閉性所以要采用的攝像機(jī)必需能耐較高工作溫度，同時(shí)保護(hù)罩體必須要耐腐蝕的能力。至于其他附件安裝，除內(nèi)部加熱除霧等設(shè)備外，其余的皆可省去，以免適得其反。

　　內(nèi)壓防爆型云臺(tái)

　　至于回轉(zhuǎn)云臺(tái)部分，由于本身具有啟動(dòng)馬達(dá)電路功能，起定電流可能產(chǎn)生火花，因此在外殼上防爆云臺(tái)必須要選擇密閉度高且是鋁或不銹鋼金屬材質(zhì)，而且要能耐酸堿腐蝕及厚度具有一定承受耐內(nèi)壓爆炸的能力?；剞D(zhuǎn)云臺(tái)雖然體積大，但在制高安裝要求下，重量與體積都是對(duì)工程人員一大挑戰(zhàn)。

　　監(jiān)控設(shè)防爆接線箱

　　礦區(qū)所用監(jiān)控防爆控制箱與一般設(shè)備接線設(shè)備的不同。從纜線的連接、分配到裝入前端光纖或網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，從控制接收器、總電源開(kāi)關(guān)到漏電斷路保護(hù)器以及避雷器或突波吸收等設(shè)備，皆與防爆控制箱相關(guān)聯(lián)。加上這些設(shè)備又易引發(fā)氣燃?xì)獗?，因此防爆接線箱的材質(zhì)及厚度尤為重要。一般而言，大小尺寸需求，必須將所有設(shè)備放入后模擬接線空監(jiān)及接頭轉(zhuǎn)折順暢才算可以采用，不然因?yàn)槭〕杀径捎每臻g過(guò)小的終端設(shè)備箱，反而會(huì)造成設(shè)備溫度過(guò)高接頭脫落。

　　煤礦防爆監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計(jì)施工

　　對(duì)煤礦防爆監(jiān)控設(shè)計(jì)，除了按依照防爆監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范以外，也可參考我國(guó)在防爆部分制定了的爆炸性環(huán)境電氣和應(yīng)用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其中GB50198-94、GA/T70-94 、GB/T15411-1994、 GB/T13953-1992特別值得關(guān)注。設(shè)計(jì)煤礦防爆安全監(jiān)控時(shí)，應(yīng)根據(jù)井下及井上所釋放危險(xiǎn)源的類別、級(jí)別和物質(zhì)的特性、環(huán)境情況等因素等來(lái)決定設(shè)計(jì)與安裝施工的內(nèi)容，因此我們也有必要對(duì)煤礦安全監(jiān)控在施工與安裝上進(jìn)行一番了解與認(rèn)知。

　　煤礦監(jiān)控設(shè)備的防爆施工安裝注意事項(xiàng)

　　如圖1所示，煤礦在監(jiān)控防爆施工安裝注意事項(xiàng)上主要包括以下幾點(diǎn)：

　　· 攝影機(jī)一定要保護(hù)在防爆保護(hù)罩內(nèi)，保護(hù)罩也應(yīng)根據(jù)環(huán)境需要具備一定防爆等級(jí);

　　· 處于防爆需求，紅外線LED照明攝影機(jī)來(lái)不適合作為井下低光源夜視監(jiān)看;

　　· 在煤礦防爆區(qū)，所有的管線除了接地線所用的管線及埋入地下的管線外，其余一切管路必須采用金屬鍍鋅鋼管來(lái)配置;

　　· 若為回轉(zhuǎn)式攝影機(jī)也必須是采用防爆式云臺(tái)或一體式防爆結(jié)構(gòu)才可以;

　　· 無(wú)論是井外還是井內(nèi)，攝影機(jī)都必須加裝設(shè)接地線，以免漏電所產(chǎn)生的電流引發(fā)然爆或氣爆;

　　· 防爆管路必須要設(shè)置有泄水裝置，以免冷凝作用使管內(nèi)積水造成管壁腐蝕;

　　· 金屬防爆管與金屬鍍鋅管接續(xù)處不需采用防爆隔離接頭(DRAIN)，并填入防爆隔離膠合劑(或稱防爆管沙填充劑)，防爆管沙填充劑填入管入至少表有45厘米(18英寸)的長(zhǎng)度填滿才具防爆效力隔離，才能防止管內(nèi)線路短路造成火花爆炸;

　　· 設(shè)備與金屬鍍鋅管或軟管接續(xù)處需用防爆隔離接頭隔離;

　　· 防爆區(qū)與非防爆區(qū)管路接續(xù)也必需用防爆隔離接頭隔離(圖2);

　　· 所有進(jìn)入設(shè)備的管路盡量從設(shè)備或防爆箱下方進(jìn)入施工，以免造成管路松脫或進(jìn)水;

　　· 電力動(dòng)力線與視頻信號(hào)及避雷接地線都必須分管配置以免產(chǎn)生回火以置設(shè)備受損或產(chǎn)生爆炸;

　　· 防爆終端設(shè)備接續(xù)箱內(nèi)的接頭必須是可以鎖扣式或有螺絲端子固定方式，以免線路脫落，尤其是電源部份以致造成火花爆炸;

　　· 攝影機(jī)終端防爆箱的像門(mén)大部分都是以螺絲固定，在設(shè)備完成調(diào)校后必須一順時(shí)會(huì)逆時(shí)鐘方向，逐一將固定螺絲上緊以平衡箱蓋壓力，避免密閉不良而漏氣產(chǎn)生氣爆;

　　· 系統(tǒng)接地必須采用一點(diǎn)接地方式。接地應(yīng)采用銅質(zhì)線，不得形成封閉回路，同時(shí)不得與大電流的電力接地混接;

　　· 防爆監(jiān)控系統(tǒng)得采獨(dú)立接地裝置時(shí)，其接地電阻不得大于4Ω(參考國(guó)家規(guī)定);

　　· 若在煤礦井內(nèi)采用光纜傳輸，各井坑道上的光端機(jī)外殼應(yīng)接地，且最好跟分監(jiān)控點(diǎn)的設(shè)備如攝像機(jī)等一起并聯(lián)接地。若坑井中纜線架有接續(xù)也應(yīng)做好每個(gè)線槽連結(jié)接地以確保安全;

　　· 煤礦區(qū)最容易遭受雷擊的設(shè)備要屬前端攝像機(jī)，若是架設(shè)在井外，設(shè)備必須加裝避雷針。

　　以上是煤礦安全監(jiān)控在施工安裝上所要注意事項(xiàng)與措施。由于一般煤礦井下都會(huì)充滿甲烷、煤塵爆炸等危險(xiǎn)因素，因此也有部分礦區(qū)嘗試無(wú)線傳輸，移動(dòng)式監(jiān)控系統(tǒng)也在開(kāi)始進(jìn)入煤礦安全監(jiān)視中。視頻信號(hào)和攝像機(jī)電源共纜傳輸，攝像機(jī)本身帶有超高亮度LED白光燈，適合在礦井下照明條件不良或無(wú)光照環(huán)境下使用，在低照度情況下可拍攝出清晰的圖像，使得煤礦安全監(jiān)視得以更安全的應(yīng)用于煤礦最深處掘進(jìn)面工作區(qū)域，為礦井下安全監(jiān)控提供更廣闊性的安全保障。至于煤礦安全監(jiān)控?cái)?shù)字化，目前也有部分煤礦場(chǎng)在透過(guò)交換機(jī)的連結(jié)組成局域網(wǎng)絡(luò)，及透過(guò)以既有雙絞電纜和以太網(wǎng)交換機(jī)組成的煤礦場(chǎng)區(qū)局域網(wǎng)，或利用光纖以太網(wǎng)交換局域網(wǎng)絡(luò)，使得煤礦安全監(jiān)控也得已在施工安裝階段上逐步進(jìn)入全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)化領(lǐng)域。

　　結(jié)語(yǔ)

　　實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的目標(biāo)離不開(kāi)礦區(qū)安全防范的建置，但在礦區(qū)這一特殊監(jiān)控環(huán)境下，安防設(shè)備的執(zhí)行必須滿足防爆要求。煤礦防爆要求應(yīng)是所有煤礦六大安全系統(tǒng)的共同基本的條件，但因煤礦井下的環(huán)境變化實(shí)在難以完全掌控，所以唯有不斷改進(jìn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的施工安裝方式及條件，如此才能順利在防爆條件限制下發(fā)揮更強(qiáng)的監(jiān)控效能。