下沟煤矿主斜井皮带火灾预警及自动灭火系统技术的应用

下沟煤矿主斜井皮带火灾预警及自动灭火系统技术的应用

王义冬

陕西华彬煤业股份有限公司，陕西 彬州 713500

摘要：矿井防灭火工作是煤矿综合治理的一项重要内容，关系到煤矿财产安全和全体员工的生命安全，由煤矿外部热源如明火、机械冲击与摩擦、电流短路、静电等引燃可燃物造 成的火灾称为煤矿外源火灾或外因火灾；外因火灾虽然发生次数较少，但是造成的灾害程度最为严重，国内外有记载的重大恶性火灾事故，90%以上属于外因火灾。近年来随着大量机电设备和新材料在井下的广泛使用，矿井外因火灾呈现出增长趋势，外因火灾发展快、火势大，一旦发生危害特别严重。

关键词：主斜井；自动灭火；智能化

1 煤矿现状

矿井皮带在长期使用过程中，常常存在以下问题：

(1)输送距离较大，皮带弹性伸长量不易控制；造成皮带松弛，主动滚筒易打滑。

(2)负载较大，造成皮带与滚筒及托辊之间摩擦力较大。

(3)皮带机运行环境较差，煤块、粉尘掉落易造成被动滚筒、托辊等卡滞。

(4)现场电气设备可能存在由于短路等原因引起火花情况。

以上情况都有可能造成运输皮带起火事故的发生

基于以上情况，下沟煤矿主斜井皮带巷装设区域火灾预警及自动灭火系统暨ZFM30/18型矿用区域自动灭火装置：皮带全长626米，两电机驱动，皮带巷内均布置有供水管路，可用于皮带沿线的洒水喷淋灭火，主斜井皮带火灾预警及自动灭火系统技术应用。

2 皮带巷道火灾预警及自动灭火系统架构

火灾预警及自动灭火系统由消防工作站、工业环网、光纤测温预警系统、皮带机头自动灭火系统、主斜井皮带巷沿线自动灭火系统组成。其中，光纤测温预警系统采用KJ845-Z光纤测温主机，沿线布置感温光缆监测输送皮带、托辊、电机和巷道环境温度；另外在皮带滚筒处增加红外温度监测皮带滚筒温度；监测软件根据探测到的温度及温度的变化完成对整个巷道内的火灾情况进行分析和处理，从而实现火情的预测及预警，做到提前预防，把火灾消灭在萌芽状态。皮带机头灭火系统采用超细干粉灭火方式，由ZFM30/40-Z矿用区域自动灭火装置主机、KDW660/12B矿用隔爆兼本安型直流稳压电源、CXH4矿用本质安全7型操作箱、GWP90红外温度传感器、KDG12矿用隔爆型断电器、GQQ5矿用本安型烟雾传感器、GHH5矿用本安型灭火装置用火焰传感器、KXB12矿用本安型声光报警器、ZFM30/40-CD矿用本安型出口指示灯、ZFM30/40-FD矿用本安型喷洒指示灯、FZX-ATC18/1.2-DD悬挂式干粉灭火装置等设备组成。

3 系统工作原理

在调度中心设工作站，在工作站内可通过自动灭火系统管理软件对所有现场监测及灭火设备进行远程监控。调度中心工作站通过现有的工业环网与灭火系统进行通讯。系统采用光纤测温主机，在皮带巷沿线及电缆沟沿线布置感温光缆监测输送皮带、托辊、电机、电缆、皮带巷道等温度，通过软件大数据分析温度变化进行预测预警。

采用含有PLC可编程控制器的装置主机作为核心设备，外接、烟雾及火焰等传感器、灭火装置、语音声光报警器、指示灯等设备，通过PLC程序实现复杂的控制逻辑实现自动灭火。系统运行流程：控制主机接收到首个联动触发信号，启动设置在该防护区内的火灾声光报警器，报警器语音提示现场人员疏散并开始60s倒计时，点亮疏散指示灯。控制主机接收首个联动出发信号后30s之内，未接收到第二个联动触发信号：取消火情，关闭火灾声光报警器。控制主机接收首个联动出发信号后30s之内，接收到第二个联动触发信号：确认火情并继续倒计时，在倒计时结束后进行灭火处理，动作信号反馈至控制主机，点亮该防护区外的喷洒指示灯。另可在现场发现火情报警后立即使用操作箱进行灭火，亦可在人员未撤离防护区域内时使用操作箱撤销灭火指令。

4 系统功能

4.1 实时监测

皮带灭火主界面以现场设备进行三维建模，配合动画效果，展示每个防区内 的烟雾传感器状态，一氧化碳浓度，测温光纤的温度实时变化曲线以及喷洒管道 水压，喷洒状态以及灭火装置的罐内压力，漏粉状态，喷洒状态。当区域内传感器正常时，软件界面的运行显示绿色，当传感器发生报警时，软件界面的报警灯进行红黄闪烁，从而起到警示作用。当该区域内有任意两个及两个以上传感器同时报警时，触发灭火装置工作，进行喷粉灭火，软件界面此时会将喷粉状态以动画形式形象的展示出来。

4.2 实时预警曲线

光纤测温阈值分为三层，温度在预警值以下为正常，温度在预警值和报警值之间为预警，温度在报警值以上为报警，当温度点达到预警温度阈值时，软件界面进行预警提示，该温度点变成黄色，并在报警界面做预警提示。当温度点达到报警温度阈值时，该温度点变成红黄颜色闪烁。

4.3 语音报警提示

系统的所有报警及故障均有声音提示，按真实故障内容提示。能够快速发现

事故并及时进行处理。

4.4 参数配置

软件设置界面，可以对灭火装置的罐内压力，管道压力等模拟量数值进行系 数修正，设置光纤测温的预警温度阈值和报警温度阈值。并且可以设置用户管理 的权限密码。设置应急预案，逃生路线等。

4.5 预案联动

当区域内有任意两个温度点达到报警温度阈值时，该区域的灭火装置启动，进行灭火动作。并按照预先设置的应急预案，在画面弹出逃生路线图，引导附近人员撤离。

4.6 强制喷洒

喷洒阀门的应急控制，当人为发现某一温度值报警，但是现场无动作的时候，可以直接在软件界面登录管理员用户，对喷洒的阀门进行远程控制。

4.7 实时报警、故障记录

系统为用户提供各类实时报警信息包括超限报警、开关报警、系统运行设备的故障记录。在调度室集中报警，并弹出报警内容。报警颜色根据新的煤矿安全规程，颜色一致。软件报警记录界面，记录传感器报警事件，以及灭火装置的漏粉故障，plc的通讯故障等，可以输入开始时间和结束时间，对报警记录进行查询，能够有效的查询到报警及故障的发生时间以及恢复正常的时间。

4.8 实时、历史曲线查询

软件曲线记录界面，记录每个灭火装置的罐内压力，管道压力，一氧化碳等曲线变化。系统选择日期查看某测点历史数据的曲线，在曲线的值坐标上可以自定义刻度。历史时间通常存储在壹年以上。

结语：

综上所述，系统包含地面工作站（含监控软件）、控制主机、火焰传感器、烟雾传感器、语音声光报警器、疏散指示灯、干粉灭火装置、气体灭火装置等设备组成，涵盖了自动报警系统、自动灭火系统、安全疏散系统的功能。通过监测监控软件，能够在调度室全面掌控整个主斜井的自动灭火系统设备运行状况、查询报警信息，真正为煤矿实现了灭火系统智能化，解决了智慧矿山无法覆盖灭火领域的问题。

参考文献：

[1]李席岳.主斜井煤矿带式输送机动态特性研究[J].机械研究与应用,2023,36(03):140-142.

[2]李京泽.带式输送机火灾预警及自动灭火系统的设计及应用[J].煤炭与化工,2023,46(05):91-93+118.