導語：礦用帶式輸送機是礦山主力運輸系統(tǒng)設備，帶式輸送機防滅火是日常生產災害防控的重點。本期轉化果平臺推薦的《KJ1458礦用帶式輸送機防滅火光纖監(jiān)控系統(tǒng)》，系統(tǒng)全程分布式溫度、大范圍紅外熱成像、火焰及煙霧等信號監(jiān)測實現皮帶異常點監(jiān)測，并控制滅火裝置將異常溫度或火源消除掉，實現無人值守、24小時不間斷實時監(jiān)測。應用表明，能更有效地監(jiān)測輸送機沿線皮帶及托輥的溫度、煙霧、火焰、大區(qū)域設備的溫度場分布，降低人工巡檢時間及人力成本，提高輸送機運行效率、采煤自動化和生產管理信息化程度。歡迎致電400-1817-969垂詢！
一、研發(fā)背景
1.法規(guī)、政策要求
煤礦安全規(guī)程〔2016〕第373條要求“膠帶機必須設置有自動滅火噴灑裝置，通常為了防止膠帶機火災發(fā)生，均采用阻燃膠帶，而阻燃膠帶并不是不燃膠帶，它在高溫下仍可自然。”第 626條要求布設固定帶式輸送機應遵守下列規(guī)定：“在轉載點和機頭處應當設置消防設施。使用帶式輸送機或液力偶合器的巷道以及采掘工作面附近的巷道中必須設置足夠數量的撲滅電氣火災的滅火器材?！?nbsp;
《煤礦智能化建設指南》智能采煤系統(tǒng)要求：帶式輸送機智能運輸系統(tǒng)要求實施監(jiān)測，并將堆煤、煙霧、縱撕、跑偏、自動灑水、周邊環(huán)境等監(jiān)測信息實施上傳至工作面智能集控中心，實現帶式輸送機的遠程監(jiān)測及控制。
《陜西省煤礦智能化建設指南（試行）》要求：在電氣設備、帶式輸送機等易發(fā)生火災的區(qū)域，應配備紅外成像、光纖測溫等監(jiān)測裝置及防滅火裝置。
《煤礦智能化建設基本要求及評分方法（試行）》安全監(jiān)控系統(tǒng)——礦井電氣設備、帶式輸送機等易發(fā)生火災的區(qū)域，應設置完善的火災感知裝置及防滅火系統(tǒng)，并實現智能聯動；（智能安全監(jiān)控系統(tǒng)考核評分表 火災 ③在電氣設備、帶式輸送機等易發(fā)生火災的區(qū)域，應設置火災變量監(jiān)測裝置，以及防滅火系統(tǒng)，實現火災參數的智能監(jiān)測、分析，并根據分析處理結果進行智能預測、預警及聯動控制，④具備火災智能模擬仿真系統(tǒng)，并與礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)連接，實現火災的實時監(jiān)測仿真，以及避災路線的智能規(guī)劃）。
2021年10月12日制定的《煤礦防滅火細則》要求開采容易自燃和自燃煤層的礦井，必須編制礦井防滅火專項設計，采取綜合預防煤層自然發(fā)火的措施。根據礦井具體條件采取注漿、注惰性氣體、噴灑阻化劑等兩種及以上防滅火技術手段，實施主動預防，并根據煤層氧化早期的一氧化碳或者采空區(qū)溫度確定發(fā)火預兆的預警值，實現早期監(jiān)測預警和措施優(yōu)化改進，滿足本工作面安全開采需要，并綜合考慮采后采空區(qū)管理、相鄰工作面和相鄰煤層的防滅火需求。
煤礦應當對自然發(fā)火監(jiān)測系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)和人工檢查結果進行綜合分析，實現井下火情早發(fā)現、早處置。
2.煤礦安全管理要求
“重慶能投渝新能源松藻煤礦“9·27”重大火災事故”、“南屯礦中央二部皮帶機尾火災事故”就是典型的礦山膠帶機運輸發(fā)生火災的案例。煤礦運輸安全防控火災事故是礦山安全管理的主要要求之一。
3.引發(fā)皮帶機火災的因素
（1）皮帶輸送機故障引起皮帶著火；
（2）皮帶輸送機因皮帶受卡；
（3）皮帶與滾筒發(fā)生摩擦起火;
（4）皮帶機滾筒、托輥因機械原因不轉動或轉速較慢，皮帶與滾筒、托輥產生摩擦起火;
（5）皮帶輸送機液壓聯軸器噴油也可以引起皮帶輸送機著火。
通過以上分析可以看出，煤礦帶式輸送機（巷）應當具備相應的防滅火控制系統(tǒng)，在煤礦輸送機在出現高溫或發(fā)生火災時，能夠及時發(fā)現高溫點并開啟自動降溫滅火功能。
4.煤礦皮帶機防滅火現有在線監(jiān)測手段
目前我國煤礦防滅火部署相對滯后，基礎設施建設與煤礦智能化發(fā)展不同步，配套設備也不夠完善。
（1）煤礦滅火方法：還是在使用沙箱、沙袋、手持滅火器等傳統(tǒng)手動。
（2）煤礦滅火監(jiān)測手段：仍然依靠人工巡查，專人監(jiān)護；當發(fā)生火災時，需要井下人員到現場手動操作，是否能第一時間進入滅火現場、進入滅火現場滅火設備是否好用，工人是否會用滅火器材，都取決于煤礦日常的管理和培訓是否到位，其效率低，人為漏檢隱患大。
二、系統(tǒng)及硬件設施介紹
1.帶式輸送機自動報警滅火控制系統(tǒng)介紹
（1）帶式輸送機自動報警滅火控制系統(tǒng)
系統(tǒng)全程分布式溫度、大范圍紅外熱成像、火焰及煙霧等信號監(jiān)測實現皮帶異常點監(jiān)測，并控制滅火裝置將異常溫度或火源消除掉；
系統(tǒng)可以根據保護范圍內可能產生的不同火災類型進行配置不同的傳感器種類及傳感器數量；
具有自診斷及光纜狀態(tài)檢測功能；
系統(tǒng)具備斷電續(xù)航能力。
（2）系統(tǒng)優(yōu)勢
系統(tǒng)實現無人值守、24小時不間斷實時監(jiān)測。
實現隱患提前檢測，定位隱患點、自動滅火，避免更大范圍嚴重火災。
系統(tǒng)模塊構成
2.新型皮帶機在線監(jiān)控系統(tǒng)創(chuàng)新點
（1）多參數感知火情。系統(tǒng)集成溫度、CO、煙霧、火焰監(jiān)測及視頻監(jiān)控，實時感知火情。
（2）精確定位火點。系統(tǒng)利用分布式光纖測溫光纜屬性，準確定位發(fā)火點，定位精度±1m。
（3）分區(qū)控制，節(jié)能降耗。系統(tǒng)提供人性化自助分區(qū)功能，用戶根據皮帶機巷供水條件自主分區(qū)。
（4）構架簡單。系統(tǒng)組合為主機+感溫光纜+控制分站+各類傳感器，系統(tǒng)采取了4級防滅火監(jiān)測手段。
（5）系統(tǒng)具備斷電續(xù)航能力。當系統(tǒng)供電異常后或火災發(fā)生時，分布式主機與控制分站都可以獨立運行＞4個小時以上。
（6）環(huán)境兼容。系統(tǒng)適合在易燃易爆、高溫、高壓、潮濕、強電磁場、腐蝕性等極端條件運行。
（7）該系統(tǒng)還具有噴霧降塵功能，噴淋滅火與噴霧降塵于一體，及時消除因運輸大巷煤塵堆積造成火災的隱患。
3.新型皮帶機在線監(jiān)控系統(tǒng)特點
（1）數字化、智能化。地面服務器與井下主機、井下主機與PLC控制箱、PLC控制箱與傳感器全部實現了數字化、智能化；系統(tǒng)實現地面服務器與井下主機智能火災監(jiān)測與控制，環(huán)網異常井下主機與PLC控制箱智能監(jiān)測與火災控制；火災發(fā)生后PLC控制箱與語音報警器自動切換到安全疏散指示狀態(tài)。
（2）多參數、大容量。PLC控制箱的傳感器接口配有模擬/開關量/數字量，單機接入容量可達16個，可接入火焰、煙霧、一氧化碳、水壓、溫度等物理量傳感器。系統(tǒng)不僅實現了新標準規(guī)定的全部功能和技術指標，而且增加了諸如語音報警、短信提示、運行診斷等特色功能，監(jiān)測數據可通過通訊網絡自動傳輸到監(jiān)測主機，也可以記錄于本地儀器內，本地儀器內存可以保存5年以上數據，監(jiān)測主機進行永久保存。
（3）自診斷、多級報警。系統(tǒng)及系統(tǒng)中的設備，設計了大量的自診斷及自身運行狀態(tài)檢測，可使用聲光報警器報警，短信報警，WEB發(fā)布報警，多種報警方式可以組合使用，針對報警值可以設置 黃色，紅色2個級別的報警閥值，干粉滅火裝置欠壓、缺粉，灑水管道泄漏、壓力不足等功能檢測與報警。
（4）人機對話、多級控制。系統(tǒng)具有故障閉鎖、手動控制、異地控制、煙霧控制、溫度控制、火焰控制、氣體控制等，實現了功能豐富的系統(tǒng)軟件。
系統(tǒng)具有人機對話功能，以便于系統(tǒng)生成、參數修改、功能調用等。系統(tǒng)各分區(qū)的開啟和關閉閥的溫度報警值可根據礦方實際情況進行單獨設置。
4.系統(tǒng)硬件設施介紹
（1）礦用光纖分布式測溫主機
a）交流輸入電壓：127V /660V/1140V AC；
b）測溫通道數：8路；
c）單通道最大測量距離：6km，定位誤差為±2m。；
d）溫度測量范圍：0～200℃，誤差為±1℃；
f）主機內有備用電源，在額定負載條件下工作時間不小于6小時。
功能作用：實現發(fā)火點的精確定位并監(jiān)測皮帶機沿線環(huán)境溫度。
（2）隔爆兼本安型PLC控制箱
a）工作電壓：AC127V；
b）工作電流：AC500mA（設備滿載狀態(tài)）；
c）本安輸入：13路開關量輸入；7路模擬量輸入；
d）非本安輸出口：8路控制繼電器。
功能作用：負責各類傳感器的數據采集、數據報警聯動控制及數據上傳。
光纖分布式測溫主機
隔爆兼本安型PLC控制箱
（3）礦用本安型紅外熱像攝像儀
a）輸入電源：12v；
b）分辨率：2688*1520；
d）測溫范圍：0-300℃；
e）測溫精度：±2℃；
g）有效覆蓋范圍：100米。
功能作用：監(jiān)測皮帶機機頭、機尾設備及皮電機沿線托輥的溫度場。
本安型紅外熱像攝像儀
本安型CO傳感器
（4）礦用本安型CO傳感器
a）工作電壓：12VDC；
b）工作電流：≤55mA；
c）分辨 率 ：1ppm；
d）測量范圍：1000ppm。
功能作用：監(jiān)測皮帶因摩擦高溫時產生的有毒氣體。
（5）礦用本安型火焰?zhèn)鞲衅?
a）工作電壓：12VDC；
b）工作電流：≤55mA；
c）靈 敏 度：可探測到5m遠外1cd火焰（火焰直徑1cm，高5cm）；
d）監(jiān)視范圍：120°圓錐夾角。
功能作用：監(jiān)測皮帶機機頭、機尾設備及皮電機沿線托輥的明火。
本安型火焰?zhèn)鞲衅?
語音字幕報警器
（6）礦用語音字幕報警器
a）工作電壓：12VDC；
b）工作電流：≤200mA；
c）光信號可見距離：光信號在黑暗中20m處可見；
d）字幕漢子數量：兩行8個字LED顯示。
功能作用：語音加字幕展示現場灑水、應急逃生、氣體濃度等信息。
（7）12KG礦用超細干粉滅火器
a）凈含量：12KG；
b）使用方法：自動滅火及電控滅火；
c）滅火劑主要成分：磷酸銨鹽干粉；
d）噴射距離：≥3m；
e）最大工作壓力：2.5MPA。
功能作用：主要針對有電氣機電設備或者可燃液體設備的滅火。
12KG礦用超細干粉滅火器
礦用隔爆型電磁閥
（8）礦用隔爆型電磁閥
a）工作電壓：127AC；
b）功耗：≤25W；
c）壓力適應范圍：0～10MPa；
d）公稱通徑：20mm。
功能作用：針對火情自動啟動噴淋系統(tǒng)。
三、帶式輸送機防滅火監(jiān)控系統(tǒng)工程設計方案
（一）某煤礦主平硐帶式輸送機自動報警滅火控制系統(tǒng)設計方案
1.監(jiān)測區(qū)域
方案是對某煤礦主平硐（巷）內長2920米的帶機輸送機進行全方位火災監(jiān)控。
2.方案設計依據
（1）《煤礦安全規(guī)程》145條 裝有帶式輸送機的井筒中必須裝設自動報警滅火裝置、敷設消防管路。
（2）《煤礦安全規(guī)程》626條 布設固定帶式輸送機應遵守下列規(guī)定：在轉載點和機頭處應當設置消防設施。使用帶式輸送機或液力偶合器的巷道以及采掘工作面附近的巷道中必須設置足夠數量的撲滅電氣火災的滅火器材。
（3）《陜西省煤礦智能化建設指南（試行）》在電氣設備、帶式輸送機等易發(fā)生火災的區(qū)域，應配備紅外成像、光纖測溫等監(jiān)測裝置及防滅火裝置；
（4）《煤礦智能化建設基本要求及評分方法（試行》礦井電氣設備、帶式輸送機等易發(fā)生火災的區(qū)域，應設置完善的火災感知裝置及防滅火系統(tǒng)，并實現智能聯動。
（5）《煤礦智能化建設基本要求及評分方法（試行》礦井電氣設備、帶式輸送機等易發(fā)生火災的區(qū)域，應設置完善的火災感知裝置及防滅火系統(tǒng)，并實現智能聯動。
3.方案設計原則
從這些年帶式輸送機災害實際發(fā)生的情況來看，有相當一部分火災發(fā)生位置不局限于機頭、機尾機電設備上，而是發(fā)生在輸送機沿線托輥部位。所以本方案在設計時，不僅僅考慮機頭、機尾滾筒、制動裝置等機電設備火災，方案在整條皮帶沿線做了充分火災測點布局。
方案采用技術是目前國內最先進、監(jiān)測也是最全面。在兼容性即可獨立運行，也可融入智能化監(jiān)控系統(tǒng)。
系統(tǒng)—測點布局示意圖
（1）分區(qū)單元
防滅火區(qū)域長2920米，皮帶沿線以水為滅火介質給予保護，機頭機尾以電動干粉滅火器為滅火介質，以100米為一個分區(qū)單元，一臺PLC控制箱可帶兩個分區(qū)，全線共計15個單元；
（2）噴淋單元
消防主管安裝與皮帶機一側上方、距離上皮帶1.5米處 ，噴頭布局沿著皮帶機軸向布局，噴頭間距：10米。噴頭布局參考《自動噴水滅火系統(tǒng)》GB50084設計規(guī)范，達到兩個噴頭能全覆蓋所有托輥。
（3）感溫單元
分布式測溫主機具有8個測溫通道，一臺主機可實現主平硐（巷）內長2920米的帶機輸送機4個區(qū)域的長距離監(jiān)測。分別布置在上皮帶兩側托輥槽鋼上與下皮帶兩側托輥槽鋼上，共需感溫光纜1.2萬米。
系統(tǒng)—感溫光纜布局設計圖
（4）系統(tǒng)總配置
主運皮帶機全長2920米，按照每200米一臺分站布置（可根據礦方要求或《煤礦安全規(guī)程》增減分站布置）共計需要：井上工業(yè)計算機1臺、液晶顯示器1臺；井下需要PLC主控制箱1臺、PLC主控制箱14臺、煙霧傳感器30臺、火焰?zhèn)鞲衅?臺、一氧化碳傳感器15臺、電磁閥30個、壓力傳感器15個、直流電源1臺、交換機1臺、礦用分布式光纖測溫主機1臺、語言報警器15臺、干粉滅火器2支、礦用本安型紅外熱像攝像儀2臺、噴淋管件154節(jié)、噴淋頭140個、煤礦用阻燃通信光纜3200米、礦用感溫光纜3200米、礦用電纜1850米、配套輔材1批。
某煤礦主平硐帶式輸送機自動報警滅火控制系統(tǒng)設計方案如下所示：
四、帶式輸送機防滅火監(jiān)控系統(tǒng)應用案例介紹
1.皮帶輸送機沿線測點----布置設計方案
設計方案
2.系統(tǒng)運行效果
2019年8月2日，我司自主研發(fā)的礦用皮帶機（巷）防滅火控制系統(tǒng)在某集團骨干礦井通過礦方驗收，順利的將系統(tǒng)交付給礦方使用，受到了礦方專家組的一致好評，為礦山井筒膠帶輸送機的安全運行增添了一份保障。
該系統(tǒng)通過沿著皮帶走向敷設測溫光纜，實現對皮帶的無盲區(qū)溫度監(jiān)測，系統(tǒng)可實時監(jiān)測灑水電動球閥的工作狀態(tài)，可遠程控制灑水電動球閥的開關動作，測溫系統(tǒng)將溫度數據上傳給監(jiān)控主機，監(jiān)控主機可分區(qū)設置報警上限以及實時監(jiān)測煙霧傳感器的工作狀態(tài)，并自動打開對應分區(qū)的電動球閥灑水滅火，實現了自動化控制。
3.系統(tǒng)經濟效益
項目成功實施后，能更有效地監(jiān)測皮帶輸送機沿線皮帶及托輥的溫度、煙霧、火焰、大區(qū)域設備的溫度場分布在線顯示，有效的降低人工巡檢時間及人力成本，提高了皮帶機運行效率，提升了采煤自動化和生產管理信息化程度，達到煤礦安全高效生產的目的。
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