煤矿普掘工作面智能爆破管理系统实施方案毛大志

1、本质安全性智能连锁监测监控系统研究目标首山煤矿北京龙德时代科技发展有限公司2013年10月目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc330634678 一、本质安全性智能连锁监测监控系统研究目标 PAGEREF _Toc330634678 h - 1 - HYPERLINK l _Toc330634679 1.项目的必要性 PAGEREF _Toc330634679 h - 2 - HYPERLINK l _Toc330634680 2.研究开发内容 PAGEREF _Toc330634680 h - 4 -3. 主要经济技术指标 -5-4. 项目最终目标 -5-

2、 HYPERLINK l _Toc330634681 二、技术方案和创新成果 PAGEREF _Toc330634681 h - 5 - HYPERLINK l _Toc330634682 1.技术方案 PAGEREF _Toc330634682 h - 5 - HYPERLINK l _Toc330634683 2.创新成果 PAGEREF _Toc330634683 h - 6 - HYPERLINK l _Toc330634684 三、总体思路 PAGEREF _Toc330634684 h - 6 - HYPERLINK l _Toc330634685 1.技术路线 PAGEREF _

3、Toc330634685 h - 6 - HYPERLINK l _Toc330634686 2.实施步骤与方法 PAGEREF _Toc330634686 h - 14 - HYPERLINK l _Toc330634687 四、解决的主要问题 PAGEREF _Toc330634687 h - 15 - HYPERLINK l _Toc330634688 五、对安全、环境、健康的影响性分析 PAGEREF _Toc330634688 h - 16 - HYPERLINK l _Toc330634689 六、现有基础、技术条件，保证体系 PAGEREF _Toc330634689 h - 1

4、6 - HYPERLINK l _Toc330634690 七、经济、社会效益分析 PAGEREF _Toc330634690 h - 16 - HYPERLINK l _Toc330634691 1.经济效益 PAGEREF _Toc330634691 h - 16 - HYPERLINK l _Toc330634692 2.社会效益 PAGEREF _Toc330634692 h - 17 -一、本质安全性智能连锁监测监控系统研究目标项目的必要性高瓦斯工作面作业是煤矿最传统的掘进工艺，它为我国煤矿业乃至世界煤矿业的发展做出了不可磨灭的贡献。由于我们煤矿地质条件、采矿条件的复杂性，高瓦斯工作

5、面作业工艺将长期在我国11000多个煤矿中的99%以上煤矿长期存在。同时，高瓦斯工作面也是煤矿事故多发地点，根据国家局“十一五”期间全国煤矿事故分析报告，高瓦斯工作面是较大顶板事故发生地点、较大瓦斯爆炸事故发生地点、重大以上水害事故发生地点、重大以上水害事故发生地点、重大以上突出事故发生地点(详细如下列附图）可见高瓦斯工作面也是安全管理的重中之重。图1 较大顶板事故发生地点统计图图2 较大瓦斯事故发生地点按起数统计图 图3 重大以上水害事故发生地点按起数统计图图4 重大以上突出事故发生地点统计图 但是，近年来，由于人们将眼光盯在了综掘工艺上面，几乎遗忘了对普掘工艺的完善提高和发展，这种状况对我

6、国煤矿安全和效率的提高是非常不利的。这是因为在我国煤矿，目前完全没有高瓦斯工作面的矿井非常非常的少，实际上只有几十个，不到煤矿总数1%，高瓦斯工作面多达30000个以上。 首山煤矿高瓦斯工作面存在：爆破安全采用人工措施管理的方法，造成一些违章作业行为得不到有效控制；瓦斯浓度超标，爆破防尘效果不理想，爆破防尘与喷浆防尘的过程不能监控，效果不能检查和评估。为了达到爆破管理的“本质安全”，实现“不安全，就不能爆破”；为实现对高瓦斯工作面主要安全因素的智能管理，降低安全隐患，促进高瓦斯工作面的本质安全，将开启我矿乃至集团公司高瓦斯工作面智能化管理、本质安全管理的新时代。因此，可以说，要提高煤矿的安全水

7、平，完善工艺，提高作业的安全装备，安全管理水平，就是一条重要的途径。开发研究“本质安全性智能连锁监测监控系统”对于提高高瓦斯工作面的安全装备水平，实现作业安全装备的标准化、实现作业的安全管理智能化，实现工艺的本质安全，具有十分重要的意义。研究开发内容研究开发、设计一套爆破监控系统，实现对爆破过程中的“不安全因素”的实时监控，重点是对瞎炮杜绝，瓦斯超限不能爆破 ,警戒线以内人员的误入控制，三人连锁控制，安全距离控制，达到“不安全，不能爆破作业”。主要实现目标：不进行三人连锁，不能爆破。有人在危险区域内，不能爆破。爆破站岗安全距离不够，不能爆破。瓦斯超限，不能爆破。喷雾设施没有打开，就不能爆破。网

8、络电阻超限或者不合格（可能有瞎炮），就不能爆破。工作地点风量不足，不能爆破。一个监控地面网络实时监控到井下爆破安全情况参数。三、主要经济技术指标实现“爆破本质安全，不安全就不能爆破”，不进行三人连锁，不能爆破。有人在危险区域内，不能爆破。爆破站岗安全距离不够，不能爆破。瓦斯超限，不能爆破。喷雾设施没有打开，就不能爆破。网络电阻超限或者不合格（可能有瞎炮），就不能爆破。工作地点风量不足，不能爆破。四、项目最终目标本质安全性智能连锁监测监控系统试验成功,并且广泛推广应用;杜绝高瓦斯工作面安全事故，提高生产量，提高工作效率；实现井下爆破本质安全。二、技术方案和创新成果关键技术 射频识别技术采用射频识

9、别技术对三人连锁人员、爆破警戒人员、爆破作业人员等进行实时监控，实现警戒区域内有人就不能爆破。创新成果由传统的人管理爆破安全，改为设备监控爆破安全隐患，实现“不安全就不能爆破”。本系统有机地将射频等技术结合成一个整体，让煤矿爆破安全监控的集成化、智能化得以实现。总体思路技术路线调研初步设计软件开发调试单机运行系统联网整合运行维护、系统优化项目验收。系统总体结构本质安全性智能连锁监测监控系统，由主系统和子系统组成，子系统有智能爆破监控子系统。 主系统由地面主机、爆破监控软件组成。子系统如下：智能爆破监控子系统由安全距离定位器，三人连锁仪、区域控制器、爆破监控器、本安电源、爆破监控卡、传输分站、智

10、能发爆器组成；各个子系统的详细结构与技术路线主系统本项目采用了目前最流行的Windows平台应用程序开发环境Microsoft Visual Studio，选择了其稳定、成熟的9.0版本，同时使用Visual C+、Visual C#两种微软最流行的开发语言，充分利用了.NET Framework框架提供的强大编程能力，保证了系统开发的高效性、稳定性、兼容性，我们采用Microsoft SQL Server 2008 数据库提供的强大存储能力用于数据存储和分析，保证了数据的安全高效。系统架构本项目可以实现爆破过程的数据采集，从采集到的参数（网路全电阻、三人连锁人员、安全距离、瓦斯等）分析判断爆

11、破现场的环境是否安全，并进一步指挥系统是否继续爆破；系统也可以汇总、查询、分析爆破过程所有实时和历史数据，形成相关的统计报表、图表，给爆破管理人员的工作决策提供数据分析支持。系统架构和主要功能模块如下：（2）数据采集子系统技术路线（3）放炮控制子系统技术路线（4）数据查询子系统技术路线爆破监控子系统系统组成由爆破区域控制器、光纤分站、安全距离定位器、人员监控器、爆破监控终端、三人连锁卡、本安电源、通讯与供电线路等组成。图6 爆破监控子系统组成示意图基本功能实现的原理与途径不进行三人连锁，不能爆破。确保爆破时，责任人必须到现场完成自己的职责。 通过虹膜识技术实现，三人联锁中其中一人离开爆破监控周

12、边一定距离，系统将自动闭锁，不能爆破作业。有人在危险区域内，不能爆破。首先监测警戒区域内是否有人，有人系统就自动闭锁，不能进行爆破作业。是否有人的信息判断方法：通过安装在爆破警戒区域内的爆破监控器来完成控制，有人员在危险区域内，就终止爆破作业。放炮站岗安全距离不够，不能爆破。通过爆破监控终端和安全距离定位器综合作用实现的，根据煤矿安全规程规定设定安全距离，在爆破安全位置处设定一台安全距离定位器，爆破监控终端（FD200LS）只有收到设定的定位器发出的信号时，才能启动，进入工作状态；否则，不工作自动闭锁。警戒人员没有到位，就不能爆破。警戒区域安装监控器，警戒人员到位后系统接收到反馈的信号；有人离

13、开后，系统将自动闭锁。瓦斯超限，不能爆破。瓦斯检测值从矿现有安全监控系统的地面主机获取瓦斯数据。喷雾设施没有打开，就不能爆破。爆破之前必须喷雾降尘，严防煤尘爆炸。爆破规程规定，爆破前必须首先打开喷雾设施降尘。本系统可以将喷雾设施是否打开作为控制爆破的条件。通过主系统提供的开关量（本安接点信号）接口控制防尘洒水装置的开启，实现降尘洒水装置的联动洒水。收到停止喷雾信号后，能延时5分钟以上的喷雾；否则，系统自动闭锁。网络电阻超限或者不合格（可能有瞎炮），就不能爆破。瞎炮处理是爆破过程的一个很大安全隐患，瞎炮处理非常容易造成人员伤亡事故。智能爆破监控系统，可以提前预测是否可能产生瞎炮，以便于提前采取措

14、施，预防瞎炮的产生，实现本质安全。坚决杜绝因双绞线接线不牢、不标准而引起的落炮，从而有效的杜绝瞎炮、哑炮。这种不合格状态有三种情况： 一是数值超标，就不能爆破； 二是数值虽然不超标，但是一直在波动，就不能爆破；三是数值虽然不超标，但是一直在升高，就不能爆破。 工作地点风量不足，不能爆破。从矿现有安全监控系统的地面主机获取数据。实施步骤与方法基础技术和方案研究。调研及研究技术方案，选定系统技术支持；确定研发思路和技术框架；确定技术研发方案和工程建设方案。产品研发、测试。完成软件编制完成软件测试产品现场使用、安装、系统整合与调试；准备相关的材料、设备，组织下井，运输到施工地点；组织区队对施工方案及

15、安全技术措施进行宣贯学习并考试；设备安装、调试，系统单机试运行；采集需要的各种实验数据；主系统与各个子系统整合联网运行。试运行1个月后，组织验收，提交研究成果、文件资料撰写与整理、项目鉴定。产品投入运行后，开始记录运行状态；组织验收；确定研究成果并撰写报告；整理并提交完整文档资料，准备科技成果鉴定。解决的主要问题（1）全国煤矿推广将使煤矿重大特大事故可以减少50-60%，每年少死亡500-2000人左右，减少直接经济损失100亿元以上，社会意义及其重大。（2）该系统依据的本质安全理念是煤矿安全工程建设的根本理念，也可以成为煤矿乃至其他安全生产、乃至家用设施等设备和工程建设的基本理念，只有确立这

16、一理念才能确保安全。因此，该监控系统的成功应用，为其他领域的安全设施的设计制造指明了一条光明道路。（3）一项新的技术、新的产品，将形成一个新的行业，可以创造年产100亿元的产业和效益，又能为煤矿减少100亿元的损失，安排大量人员就业。该项目经过近两年的实施，在科学研究、技术开发、应用推广和高新技术产业等诸多方面都有着重要的意义。爆破引起的矿山事故造成的死亡人数，占整个煤矿事故死亡人数的30%左右，每年因此死亡500-2000人左右，爆破引起的重特大事故占到了重特大事故的50%-60%多，而且，爆破事故占的事故比重还在不断上升。其根本原因在于，技术落后，以及因为技术落后导致的管理落后、标准落后等

17、。按照本质安全的新思维、新理念设计研发本质安全型智能安全管理系统，促进爆破技术和爆破管理技术的进步，无疑是遏制消灭爆破事故的根本所在。研发和应用，将全面实现不安全就不能爆破，使爆破技术和爆破管理技术实现革命性飞跃，为从根本上遏制消灭爆破事故，实现矿山安全形势的根本好转提供了一个可靠的技术保障。对安全、环境、健康的影响性分析操作简单、傻瓜式运行、大大的减少了人的工作量、大大提高了安全系数。现有基础、技术条件，保证体系现有基础工业环网、安全监控系统已经建立。技术条件及保证体系清华大学教授、研发工程师数名、有北京龙德时代科技发展有限公司的技术支持，有矿各级领导的支持，有广大干部职工的支持。经济、社会效益分析经济效益实现普掘工作面的智能化和本质安全，进而实现矿井安全，对于首山煤矿和兖州矿业集团的安全管理具有重要意义。1）全国煤矿推广将使煤矿重大特大事故可以减少50-60%，每年少死亡500-2000人左右，减少直接经济损失100亿元以上。社会意义及其重大。2）该系统依据的本质安全理念是煤矿安全工程建设的根本