煤礦普掘工作面智能爆破管理系統(tǒng)實(shí)施方案毛大志

1、本質(zhì)安全性智能連鎖監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)研究目標(biāo)首山煤礦北京龍德時(shí)代科技發(fā)展有限公司2013年10月目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc330634678 一、本質(zhì)安全性智能連鎖監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)研究目標(biāo) PAGEREF _Toc330634678 h - 1 - HYPERLINK l _Toc330634679 1.項(xiàng)目的必要性 PAGEREF _Toc330634679 h - 2 - HYPERLINK l _Toc330634680 2.研究開發(fā)內(nèi)容 PAGEREF _Toc330634680 h - 4 -3. 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) -5-4. 項(xiàng)目最終目標(biāo) -5-

2、 HYPERLINK l _Toc330634681 二、技術(shù)方案和創(chuàng)新成果 PAGEREF _Toc330634681 h - 5 - HYPERLINK l _Toc330634682 1.技術(shù)方案 PAGEREF _Toc330634682 h - 5 - HYPERLINK l _Toc330634683 2.創(chuàng)新成果 PAGEREF _Toc330634683 h - 6 - HYPERLINK l _Toc330634684 三、總體思路 PAGEREF _Toc330634684 h - 6 - HYPERLINK l _Toc330634685 1.技術(shù)路線 PAGEREF _

3、Toc330634685 h - 6 - HYPERLINK l _Toc330634686 2.實(shí)施步驟與方法 PAGEREF _Toc330634686 h - 14 - HYPERLINK l _Toc330634687 四、解決的主要問題 PAGEREF _Toc330634687 h - 15 - HYPERLINK l _Toc330634688 五、對(duì)安全、環(huán)境、健康的影響性分析 PAGEREF _Toc330634688 h - 16 - HYPERLINK l _Toc330634689 六、現(xiàn)有基礎(chǔ)、技術(shù)條件，保證體系 PAGEREF _Toc330634689 h - 1

4、6 - HYPERLINK l _Toc330634690 七、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益分析 PAGEREF _Toc330634690 h - 16 - HYPERLINK l _Toc330634691 1.經(jīng)濟(jì)效益 PAGEREF _Toc330634691 h - 16 - HYPERLINK l _Toc330634692 2.社會(huì)效益 PAGEREF _Toc330634692 h - 17 -一、本質(zhì)安全性智能連鎖監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)研究目標(biāo)項(xiàng)目的必要性高瓦斯工作面作業(yè)是煤礦最傳統(tǒng)的掘進(jìn)工藝，它為我國煤礦業(yè)乃至世界煤礦業(yè)的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。由于我們煤礦地質(zhì)條件、采礦條件的復(fù)雜性，高瓦斯工作

5、面作業(yè)工藝將長期在我國11000多個(gè)煤礦中的99%以上煤礦長期存在。同時(shí)，高瓦斯工作面也是煤礦事故多發(fā)地點(diǎn)，根據(jù)國家局“十一五”期間全國煤礦事故分析報(bào)告，高瓦斯工作面是較大頂板事故發(fā)生地點(diǎn)、較大瓦斯爆炸事故發(fā)生地點(diǎn)、重大以上水害事故發(fā)生地點(diǎn)、重大以上水害事故發(fā)生地點(diǎn)、重大以上突出事故發(fā)生地點(diǎn)(詳細(xì)如下列附圖）可見高瓦斯工作面也是安全管理的重中之重。圖1 較大頂板事故發(fā)生地點(diǎn)統(tǒng)計(jì)圖圖2 較大瓦斯事故發(fā)生地點(diǎn)按起數(shù)統(tǒng)計(jì)圖 圖3 重大以上水害事故發(fā)生地點(diǎn)按起數(shù)統(tǒng)計(jì)圖圖4 重大以上突出事故發(fā)生地點(diǎn)統(tǒng)計(jì)圖 但是，近年來，由于人們將眼光盯在了綜掘工藝上面，幾乎遺忘了對(duì)普掘工藝的完善提高和發(fā)展，這種狀況對(duì)我

6、國煤礦安全和效率的提高是非常不利的。這是因?yàn)樵谖覈旱V，目前完全沒有高瓦斯工作面的礦井非常非常的少，實(shí)際上只有幾十個(gè)，不到煤礦總數(shù)1%，高瓦斯工作面多達(dá)30000個(gè)以上。 首山煤礦高瓦斯工作面存在：爆破安全采用人工措施管理的方法，造成一些違章作業(yè)行為得不到有效控制；瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)，爆破防塵效果不理想，爆破防塵與噴漿防塵的過程不能監(jiān)控，效果不能檢查和評(píng)估。為了達(dá)到爆破管理的“本質(zhì)安全”，實(shí)現(xiàn)“不安全，就不能爆破”；為實(shí)現(xiàn)對(duì)高瓦斯工作面主要安全因素的智能管理，降低安全隱患，促進(jìn)高瓦斯工作面的本質(zhì)安全，將開啟我礦乃至集團(tuán)公司高瓦斯工作面智能化管理、本質(zhì)安全管理的新時(shí)代。因此，可以說，要提高煤礦的安全水

7、平，完善工藝，提高作業(yè)的安全裝備，安全管理水平，就是一條重要的途徑。開發(fā)研究“本質(zhì)安全性智能連鎖監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)”對(duì)于提高高瓦斯工作面的安全裝備水平，實(shí)現(xiàn)作業(yè)安全裝備的標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)現(xiàn)作業(yè)的安全管理智能化，實(shí)現(xiàn)工藝的本質(zhì)安全，具有十分重要的意義。研究開發(fā)內(nèi)容研究開發(fā)、設(shè)計(jì)一套爆破監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)爆破過程中的“不安全因素”的實(shí)時(shí)監(jiān)控，重點(diǎn)是對(duì)瞎炮杜絕，瓦斯超限不能爆破 ,警戒線以內(nèi)人員的誤入控制，三人連鎖控制，安全距離控制，達(dá)到“不安全，不能爆破作業(yè)”。主要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：不進(jìn)行三人連鎖，不能爆破。有人在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，不能爆破。爆破站崗安全距離不夠，不能爆破。瓦斯超限，不能爆破。噴霧設(shè)施沒有打開，就不能爆破。網(wǎng)

8、絡(luò)電阻超限或者不合格（可能有瞎炮），就不能爆破。工作地點(diǎn)風(fēng)量不足，不能爆破。一個(gè)監(jiān)控地面網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控到井下爆破安全情況參數(shù)。三、主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)“爆破本質(zhì)安全，不安全就不能爆破”，不進(jìn)行三人連鎖，不能爆破。有人在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，不能爆破。爆破站崗安全距離不夠，不能爆破。瓦斯超限，不能爆破。噴霧設(shè)施沒有打開，就不能爆破。網(wǎng)絡(luò)電阻超限或者不合格（可能有瞎炮），就不能爆破。工作地點(diǎn)風(fēng)量不足，不能爆破。四、項(xiàng)目最終目標(biāo)本質(zhì)安全性智能連鎖監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)試驗(yàn)成功,并且廣泛推廣應(yīng)用;杜絕高瓦斯工作面安全事故，提高生產(chǎn)量，提高工作效率；實(shí)現(xiàn)井下爆破本質(zhì)安全。二、技術(shù)方案和創(chuàng)新成果關(guān)鍵技術(shù) 射頻識(shí)別技術(shù)采用射頻識(shí)

9、別技術(shù)對(duì)三人連鎖人員、爆破警戒人員、爆破作業(yè)人員等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)警戒區(qū)域內(nèi)有人就不能爆破。創(chuàng)新成果由傳統(tǒng)的人管理爆破安全，改為設(shè)備監(jiān)控爆破安全隱患，實(shí)現(xiàn)“不安全就不能爆破”。本系統(tǒng)有機(jī)地將射頻等技術(shù)結(jié)合成一個(gè)整體，讓煤礦爆破安全監(jiān)控的集成化、智能化得以實(shí)現(xiàn)?？傮w思路技術(shù)路線調(diào)研初步設(shè)計(jì)軟件開發(fā)調(diào)試單機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)整合運(yùn)行維護(hù)、系統(tǒng)優(yōu)化項(xiàng)目驗(yàn)收。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)本質(zhì)安全性智能連鎖監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，由主系統(tǒng)和子系統(tǒng)組成，子系統(tǒng)有智能爆破監(jiān)控子系統(tǒng)。 主系統(tǒng)由地面主機(jī)、爆破監(jiān)控軟件組成。子系統(tǒng)如下：智能爆破監(jiān)控子系統(tǒng)由安全距離定位器，三人連鎖儀、區(qū)域控制器、爆破監(jiān)控器、本安電源、爆破監(jiān)控卡、傳輸分站、智

10、能發(fā)爆器組成；各個(gè)子系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)與技術(shù)路線主系統(tǒng)本項(xiàng)目采用了目前最流行的Windows平臺(tái)應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境Microsoft Visual Studio，選擇了其穩(wěn)定、成熟的9.0版本，同時(shí)使用Visual C+、Visual C#兩種微軟最流行的開發(fā)語言，充分利用了.NET Framework框架提供的強(qiáng)大編程能力，保證了系統(tǒng)開發(fā)的高效性、穩(wěn)定性、兼容性，我們采用Microsoft SQL Server 2008 數(shù)據(jù)庫提供的強(qiáng)大存儲(chǔ)能力用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析，保證了數(shù)據(jù)的安全高效。系統(tǒng)架構(gòu)本項(xiàng)目可以實(shí)現(xiàn)爆破過程的數(shù)據(jù)采集，從采集到的參數(shù)（網(wǎng)路全電阻、三人連鎖人員、安全距離、瓦斯等）分析判斷爆

11、破現(xiàn)場的環(huán)境是否安全，并進(jìn)一步指揮系統(tǒng)是否繼續(xù)爆破；系統(tǒng)也可以匯總、查詢、分析爆破過程所有實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，形成相關(guān)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表、圖表，給爆破管理人員的工作決策提供數(shù)據(jù)分析支持。系統(tǒng)架構(gòu)和主要功能模塊如下：（2）數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)技術(shù)路線（3）放炮控制子系統(tǒng)技術(shù)路線（4）數(shù)據(jù)查詢子系統(tǒng)技術(shù)路線爆破監(jiān)控子系統(tǒng)系統(tǒng)組成由爆破區(qū)域控制器、光纖分站、安全距離定位器、人員監(jiān)控器、爆破監(jiān)控終端、三人連鎖卡、本安電源、通訊與供電線路等組成。圖6 爆破監(jiān)控子系統(tǒng)組成示意圖基本功能實(shí)現(xiàn)的原理與途徑不進(jìn)行三人連鎖，不能爆破。確保爆破時(shí)，責(zé)任人必須到現(xiàn)場完成自己的職責(zé)。 通過虹膜識(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，三人聯(lián)鎖中其中一人離開爆破監(jiān)控周

12、邊一定距離，系統(tǒng)將自動(dòng)閉鎖，不能爆破作業(yè)。有人在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，不能爆破。首先監(jiān)測警戒區(qū)域內(nèi)是否有人，有人系統(tǒng)就自動(dòng)閉鎖，不能進(jìn)行爆破作業(yè)。是否有人的信息判斷方法：通過安裝在爆破警戒區(qū)域內(nèi)的爆破監(jiān)控器來完成控制，有人員在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，就終止爆破作業(yè)。放炮站崗安全距離不夠，不能爆破。通過爆破監(jiān)控終端和安全距離定位器綜合作用實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定設(shè)定安全距離，在爆破安全位置處設(shè)定一臺(tái)安全距離定位器，爆破監(jiān)控終端（FD200LS）只有收到設(shè)定的定位器發(fā)出的信號(hào)時(shí)，才能啟動(dòng)，進(jìn)入工作狀態(tài)；否則，不工作自動(dòng)閉鎖。警戒人員沒有到位，就不能爆破。警戒區(qū)域安裝監(jiān)控器，警戒人員到位后系統(tǒng)接收到反饋的信號(hào)；有人離

13、開后，系統(tǒng)將自動(dòng)閉鎖。瓦斯超限，不能爆破。瓦斯檢測值從礦現(xiàn)有安全監(jiān)控系統(tǒng)的地面主機(jī)獲取瓦斯數(shù)據(jù)。噴霧設(shè)施沒有打開，就不能爆破。爆破之前必須噴霧降塵，嚴(yán)防煤塵爆炸。爆破規(guī)程規(guī)定，爆破前必須首先打開噴霧設(shè)施降塵。本系統(tǒng)可以將噴霧設(shè)施是否打開作為控制爆破的條件。通過主系統(tǒng)提供的開關(guān)量（本安接點(diǎn)信號(hào)）接口控制防塵灑水裝置的開啟，實(shí)現(xiàn)降塵灑水裝置的聯(lián)動(dòng)灑水。收到停止噴霧信號(hào)后，能延時(shí)5分鐘以上的噴霧；否則，系統(tǒng)自動(dòng)閉鎖。網(wǎng)絡(luò)電阻超限或者不合格（可能有瞎炮），就不能爆破。瞎炮處理是爆破過程的一個(gè)很大安全隱患，瞎炮處理非常容易造成人員傷亡事故。智能爆破監(jiān)控系統(tǒng)，可以提前預(yù)測是否可能產(chǎn)生瞎炮，以便于提前采取措

14、施，預(yù)防瞎炮的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。堅(jiān)決杜絕因雙絞線接線不牢、不標(biāo)準(zhǔn)而引起的落炮，從而有效的杜絕瞎炮、啞炮。這種不合格狀態(tài)有三種情況： 一是數(shù)值超標(biāo)，就不能爆破； 二是數(shù)值雖然不超標(biāo)，但是一直在波動(dòng)，就不能爆破；三是數(shù)值雖然不超標(biāo)，但是一直在升高，就不能爆破。 工作地點(diǎn)風(fēng)量不足，不能爆破。從礦現(xiàn)有安全監(jiān)控系統(tǒng)的地面主機(jī)獲取數(shù)據(jù)。實(shí)施步驟與方法基礎(chǔ)技術(shù)和方案研究。調(diào)研及研究技術(shù)方案，選定系統(tǒng)技術(shù)支持；確定研發(fā)思路和技術(shù)框架；確定技術(shù)研發(fā)方案和工程建設(shè)方案。產(chǎn)品研發(fā)、測試。完成軟件編制完成軟件測試產(chǎn)品現(xiàn)場使用、安裝、系統(tǒng)整合與調(diào)試；準(zhǔn)備相關(guān)的材料、設(shè)備，組織下井，運(yùn)輸?shù)绞┕さ攸c(diǎn)；組織區(qū)隊(duì)對(duì)施工方案及

15、安全技術(shù)措施進(jìn)行宣貫學(xué)習(xí)并考試；設(shè)備安裝、調(diào)試，系統(tǒng)單機(jī)試運(yùn)行；采集需要的各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；主系統(tǒng)與各個(gè)子系統(tǒng)整合聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。試運(yùn)行1個(gè)月后，組織驗(yàn)收，提交研究成果、文件資料撰寫與整理、項(xiàng)目鑒定。產(chǎn)品投入運(yùn)行后，開始記錄運(yùn)行狀態(tài)；組織驗(yàn)收；確定研究成果并撰寫報(bào)告；整理并提交完整文檔資料，準(zhǔn)備科技成果鑒定。解決的主要問題（1）全國煤礦推廣將使煤礦重大特大事故可以減少50-60%，每年少死亡500-2000人左右，減少直接經(jīng)濟(jì)損失100億元以上，社會(huì)意義及其重大。（2）該系統(tǒng)依據(jù)的本質(zhì)安全理念是煤礦安全工程建設(shè)的根本理念，也可以成為煤礦乃至其他安全生產(chǎn)、乃至家用設(shè)施等設(shè)備和工程建設(shè)的基本理念，只有確立這

16、一理念才能確保安全。因此，該監(jiān)控系統(tǒng)的成功應(yīng)用，為其他領(lǐng)域的安全設(shè)施的設(shè)計(jì)制造指明了一條光明道路。（3）一項(xiàng)新的技術(shù)、新的產(chǎn)品，將形成一個(gè)新的行業(yè)，可以創(chuàng)造年產(chǎn)100億元的產(chǎn)業(yè)和效益，又能為煤礦減少100億元的損失，安排大量人員就業(yè)。該項(xiàng)目經(jīng)過近兩年的實(shí)施，在科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用推廣和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)等諸多方面都有著重要的意義。爆破引起的礦山事故造成的死亡人數(shù)，占整個(gè)煤礦事故死亡人數(shù)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還在不斷上升。其根本原因在于，技術(shù)落后，以及因?yàn)榧夹g(shù)落后導(dǎo)致的管理落后、標(biāo)準(zhǔn)落后等

17、。按照本質(zhì)安全的新思維、新理念設(shè)計(jì)研發(fā)本質(zhì)安全型智能安全管理系統(tǒng)，促進(jìn)爆破技術(shù)和爆破管理技術(shù)的進(jìn)步，無疑是遏制消滅爆破事故的根本所在。研發(fā)和應(yīng)用，將全面實(shí)現(xiàn)不安全就不能爆破，使爆破技術(shù)和爆破管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)革命性飛躍，為從根本上遏制消滅爆破事故，實(shí)現(xiàn)礦山安全形勢的根本好轉(zhuǎn)提供了一個(gè)可靠的技術(shù)保障。對(duì)安全、環(huán)境、健康的影響性分析操作簡單、傻瓜式運(yùn)行、大大的減少了人的工作量、大大提高了安全系數(shù)。現(xiàn)有基礎(chǔ)、技術(shù)條件，保證體系現(xiàn)有基礎(chǔ)工業(yè)環(huán)網(wǎng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)建立。技術(shù)條件及保證體系清華大學(xué)教授、研發(fā)工程師數(shù)名、有北京龍德時(shí)代科技發(fā)展有限公司的技術(shù)支持，有礦各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的支持，有廣大干部職工的支持。經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益分析經(jīng)濟(jì)效益實(shí)現(xiàn)普掘工作面的智能化和本質(zhì)安全，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)礦井安全，對(duì)于首山煤礦和兗州礦業(yè)集團(tuán)的安全管理具有重要意義。1）全國煤礦推廣將使煤礦重大特大事故可以減少50-60%，每年少死亡500-2000人左右，減少直接經(jīng)濟(jì)損失100億元以上。社會(huì)意義及其重大。2）該系統(tǒng)依據(jù)的本質(zhì)安全理念是煤礦安全工程建設(shè)的根本