河南理工大学矿山信息化考试题目Word文档格式.docx
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布置井下消防洒水管道时，宜使管道中的水流向与巷道中风的流向相一致。
6.从安全避险的一大设施而定，146号文对该系统提出了更高的要求，一是敷设的范围应更广泛，能适应救灾的需要，二是可靠性应更高，整个管道系统应具备更强的抗灾变能力，即使在灾变中受到强力冲击，也能保证其完好性，三是功能应更齐全，作为供水施救系统，不但在救灾时发挥提供灭火，抑制瓦斯煤尘爆炸强大水源的作用，而且也可以作为向被困人员提供饮用水，输送营养液等救生物品。
7.煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范（试行）的规定
1、煤矿企业必须结合自身安全避险的需求，建设完善供水施救系统。
2、供水水源应引自消防水池或专用水池。
有井下水源的，井下水源应与地面供水管网形成系统。
地面水池应采取防冻和防护措施。
3、所有矿井采区避灾路线上应敷设供水管路，压风自救装置处和供压气阀门附近应安装供水阀门。
4、矿井供水管路应接入紧急避险设施，并设置供水阀，水量和水压应满足额定数量人员避险时的需要，接入避难硐室和救生舱前的20米供水管路要采取保护措施。
5、供水施救系统应能在紧急情况下为避险人员供水、输送营养液提供条件。
（二）供水施救系统的组成和基本要求
矿井供水施救系统由清洁水源、供水管网、三通阀门及监测供水管网系统的辅助设备组成，其中供水管网即消防防尘供水管道系统主要包括储水池、管道系统及各类阀门。
1）储水池：
根据煤矿安全规程和矿井设计规范的要求，应根据技术经济比较确定建立地面储水池、井下储水池或同时采用地面和井下两储水池。
储水池的最小容积应能经常保持2o立方米的储水量，并应有消防用水不作他用的技术措施。
2）用水量：
井下消防用水量包括消火栓用水量、自动喷水灭火装置用水量、水喷雾隔火装置用水量以及其他消防设施用水量。
用水量计算及有关参数选择应符合以下要求：
a.井下消火栓用水量为5-10升/s，其消火栓用水量大小应根据矿井生产能力与井下火灾危险程度确定。
每个消火栓的设计流量应为2.5升/s，消火栓出口压力应为0，35-0·
5MPa，火灾延续时间应为6h。
b.自动喷水灭火装置设计参数应按下列各值选取：
喷水强度为8升/（min.m2），保护巷道长度为14-18m，喷头出口压力为0.1-0.2MPa，火灾延续时间为2h。
c.水喷雾隔火装置设计用水量，应按布置喷头数量累加计算，喷头出口压力为0·
2MPa，工作时间为6h。
d防尘设施用水量、所需水压、日工作小时按表1提供的参数选取。
4）水质：
井下供水施救用水水质应符合《煤炭工业矿井设计规范》的要求：
a.悬浮物含量<
30mg/L；
b.悬浮物粒径<
0.3mm；
C.PH值6.5-8·
5；
e.总大肠菌群每100mL水样中不得检出;
F.粪大肠菌群每100mL水样中不得检出。
（三）技术要求
5.1一般要求
5.1.1系统应符合本标准的规定，符合《煤矿安全规程》、MT/T1004-2006等标准的有关规定，系统中的设备应符合有关标准及各自企业产品标准的规定，并按照经规定程序批准的图样及文件制造和成套。
5.1.2自制件经检验合格、外协件、外购件具有合格证或经检验合格方可用于装配。
5.1.3装置的水管、三通及阀门及仪表等设备的材料应符合GB.3836等相关规定。
5.1.4装置的水管、三通及阀门及仪表等设备的耐压材料不小于工作压力1.5倍。
5.1.5装置零、部件的连接应牢固、可靠。
5.1.6装置的操作应简单、快捷、可靠。
5.1.7装置的外表面涂、镀层应均匀、牢固。
5.1.8装置应具有减压、过滤、三通阀门等功能。
5.1.9饮用水质用应符合CJ94-2005的规定。
5.1.10供水水源应需要至少2处以确保正常供水。
5.1.11供水施救。
供水应保持24小时有水。
5.1.12避灾人员在使用装置时，应保障阀门开关灵活、流水畅通。
5.2环境条件
除有关标准另有规定外，系统中用于煤矿井下的设备应在下列条件下正常工作：
a）环境温度：
0℃～40℃；
b）平均相对湿度：
不大于95%（＋25℃）；
c）大气压力：
80kPa～106kPa；
d）有爆炸性气体混合物，但无显著振动和冲击、无破坏绝缘的腐蚀性气体。
5.4主要功能
5.4.1系统应具有基本的防尘供水功能;
5.4.2系统应具有供水水源优化调度功能;
5.4.3系统应具有在各采掘作业地点、主要硐室等人员集中地点在灾变期间能够实现应急供水功能;
5.4.4系统应具有过滤水源功能。
（具体说明：
防尘供水管道与扩展饮用水管道衔接处或在供水终端处增加过滤装置，以达到正常饮用水要求）
5.4.5系统宜具有管网异常报警功能;
（水压异常、流量异常）
5.4.6系统宜具有水源、主干、分支水管管网压力、及流量等监测功能；
5.4.7系统宜保护水管管网功能，以防止灾变破坏。
6.1安装要求：
1）在防尘供水系统基础上，结合本矿井实际情况及井下作用人员相对集中人员的情况，合理扩展水网，以满足供水施救的基本要求。
2）采掘工作面每隔200m～500m安装一组供水阀门。
3）主要机电等硐室各安装一组供水阀门。
4）各避难硐室各安装一组供水阀门。
5）特殊情况或特殊需要时，按要求的地点及数量进行安装。
宜考虑在压风自救就地供水。
6）应在饮用水管处或在各个供水阀门处安装净水装置，以满足饮用水的要求。
6安装及日常维护要求：
7）单独供水施救系统，一般主管选用DN50，支管选用DN25。
8）饮水阀门高度：
距巷道底板一般1.2m以上。
9）饮用水管路，埋设深度50cm以上。
10）饮用水管路尽量水平、牢固，安装。
11）供水阀门手柄方向一致。
12）供水点前后2m范围无材料、杂物、积水现象。
宜设置排水沟。
6.2日常维护要求：
1．供水施救实行挂牌管理，明确维护人员进行周检；
2、周检供水管网是否跑、冒、滴、漏等现象。
3、周检阀门开关是否灵活等；
4、需定期排放水，保持饮水质量。
5、可以利用技术等手段定时检查
6、做到发现问题及时上报并做相应的处理
技术管理要求
1.煤矿企业必须制定供水施救系统管理制度，制定供水施救系统维护维修人员岗位责任制、操作规程，设备检查、检修制度。
2.煤矿企业必须明确负责供水施救系统管理的部门和维护、维修人员；
维护、维修人员必须每天对供水系统、管路及其附属设施进行检查，发现问题及时处理；
并建立供水施救设备台帐、设备故障及处理记录、巡查和检修记录。
3.矿井供水施救系统设计，国有重点煤矿企业由开滦、冀中能源集团的二级子公司设计部门编制，二级子公司审批、验收；
地方煤矿由具有资质的设计院所编制，市煤炭行业管理部门审批、验收；
并分别建立验收档案。
4.矿井要绘制供水施救系统布置图，并根据实际生产作业区域的变化及时修改、调整和审批，需要时能随时打印出图。
5.矿井要每天至少要对供水施救系统进行1次供水试验，每次试验时间不少于30min，保证系统各环节正常使用，并做好相关记录。
二、紧急避险系统
1.紧急避险系统是井下安全避险六大系统的核心内容
六大避险系统：
监测监控，人员定位，紧急避险，压风自救，供水施救，通信联络
紧急避险系统是矿工生命安全保障系统，生命工程
2.救生舱一般为密闭性的舱体结构，有一定容积。
根据具体需要，具有良好的牢固性、隔热性、防水性、保温性、动力性、耐压性等，通常为钢、合金等坚固材料制成。
根据用途不同，大致可分为太空救生舱、潜艇救生舱、航海救生舱、航空救生舱、矿用救生舱等。
救生舱舱体内又可根据需要，设置休息舱、储水舱、氧气舱、动力舱、能源舱、空调舱、食品舱等。
当中国民用较多的救生舱主要是应用于煤矿紧急安全避险用矿用救生舱。
3.可移动救生舱分类
1）可移动式救生舱是在井下发生灾变事故时，为遇险矿工提供应急避险空间和生存条件，并可通过牵引、吊装等方式实现移动，适应井下采掘作业要求的避险设施。
2）移动式救生舱
3）根据舱体材质，可分为硬体式救生舱和软体式救生舱。
硬体式救生舱采用钢铁等硬质材料制成；
软体式救生舱采用阻燃、耐高温帆布等软质材料制造，依靠快速自动充气膨胀架设。
4）紧急避险设施的建设应综合考虑所服务区域的特征和巷道布置、可能发生的灾害类型及特点、人员分布等因素，以满足突发紧急情况下所服务区域人员紧急避险需要为原则。
优先采用避难硐室，也可采用避难硐室与可移动式救生舱有机结合的方式。
4.国外井下紧急避险系统的发展
加拿大自1928年的Hollinger矿火灾（39人死亡）后，就出现初期避难所，利用压缩空气通过面罩提供O2；
后来出现了有害气体处理系统，处理空气中的CO和CO2；
自1980年后，在金属矿山得到广泛应用，现被法律强制建立
南非自1970‘就出现避难所；
1986年Kinross金矿矿难（死亡177人）后，法律强制井工矿山必须设立避难所。
南非煤矿开采深度浅，一般采用“硐室＋大直径钻孔”方式
澳大利亚:
金矿自2000年一直使用可移动式救生舱，目前已是律的基本要求
印度、英国、德国、法国等也在研究和应用避难所。
从使用情况看，早期主要用于金属矿山，煤矿应用很少，认为煤矿在灾变时期容易发生火灾或爆炸，人员应尽可能撤离。
目前，越来越多的国家规定煤矿也必须设立避难所
5.国外救生舱研发情况
南非Survivair-RRC，硬体式
美国STRATA：
硬体舱、软体舱、中继站ChemBio：
主要为软体舱
澳大利亚MineARC：
硬体舱
加拿大RANA：
硬体舱、空气供给与废气处理设备
德国DREGER：
硬体舱、快速充气站
英国Molecular：
有害气体处理设备
6.移动式救生舱1）结构
2）舱体结构
舱体采用长方体斜顶结构。
舱体采用分段式设计，每段约0.95m。
采用螺栓法兰连接，连接处胶垫密封。
舱体分为缓冲区、避难区及辅助设施区三个部分。
因舱体正对爆炸源部位压力最大，前端部设计为锥台形。
7.氧气供给保障系统
主要由压风供气系统和压缩氧供气系统组成，经过试验验证，在额定避难时间内舱内氧气浓度稳定在19~23%之间。
1）压缩氧供给系统
压缩氧供气系统由医用氧气瓶、减压阀、压力表、供气管路、流量调节阀、开关等组成。
静坐时每人耗氧量按0.5L/min计，根据救生舱额定人数确定压缩氧气储量。
2）压风供气系统
由供气管路、气动控制阀、压力表、消音器、油水分离器等组成。
压风供气的主要作用是供舱内待救人员呼吸，同时为舱门风障系统提供气源动力。
8.气体净化除湿系统
净化除湿系统由气体净化剂层、除湿层和空气驱动装置组成，主要用于对二氧化碳、一氧化碳以及其他有毒有害气体进行净化，并对舱内湿度进行有效控制。
空气驱动装置采用电力风扇驱动舱内空气流动以提高净化效率，人力风扇（手摇鼓风机）作为空气流动净化的备用驱动力。
根据舱内气体环境参数确定所需净化剂种类，净化剂层采用积木式结构。
9.气体净化除湿系统
10.避难舱试验系统
11.降温系统
救生舱采用无电力支持的冰降温系统来降低舱内温度。
该系统在煤矿正常生产期间利用外部电源制冰储冷备用，当灾害发生后外部电源中断时，通过冰块融化吸收热量达到降低舱内温度的目的。
12.环境监测系统
环境监测系统可监测舱内外的环境气体参数。
舱内CO2、CH4、CO、O2等气体参数可通过内部传感器实时监测、显示，并可实现超限报警；
温度和湿度采取人工读数的方式进行监测。
舱外CO2、CH4、CO、O2等参数可通过外部传感器实时监测，并通过矿井现有的监控系统传达地面，舱外传感器的数据也可通过观察窗口在舱内观察。
13.舱内照明及指示系统
舱内采用冷光源超高亮度LED的一体式矿灯照明，避难人员可选择主光源或辅助光源照明；
舱外采用反光标志作为救生舱在黑暗环境下的逃生指示，指引救生舱的位置所在
14.动力保障系统
外接电源：
外接电源作为煤矿正常生产时降温系统制冰、传感器监测、备用电源充电等的动力。
备用电源：
当灾害发生后外部电源中断时，备用电源自动启动，保证在额定防护时间内（96h）气体净化系统和环境监测系统的动力需求。
备用电源由大容量的镍氢蓄电池组组成，是矿用隔爆兼本质安全型，具有自动充电、充电状态显示、均衡充放电等电源管理和过充、过放等安全保护功能。
15.排泄物收集系统
排泄物收集系统采用坐便马桶收集排泄物，采用化学除臭剂去除异味，保障避难人员的正常代谢，保持舱内气体环境清洁无异味。
16.生存保障系统
舱内储有压缩氧自救器、食物、水和急救药品等备用物品，满足避难人员的生命供给
（二）建设标准：
1.基本要求：
1.突出煤层采区设置在进风流中，距采掘面500m范围内2.其他矿井，距采掘面1000m3.范围内救生舱规格和数量满足服务区内最多人员需要
安放硐室要求：
1.避开地质构造带、应力集中带、透水威胁区2.尽量在岩层中，顶板完整、支护完好3.前后20m范围内应采用不燃性材料支护，符合安全出口的相关要求4.安全出口应保证道路畅通，安全间距、风速等符合《煤矿安全规程》及相关标准的规定。
1）形状：
1.宜采用半圆拱形2.高度大于2.6m3.尺寸，根据救生舱的规格和通风要求4.硐室地面5.高于巷道底板0.2m6.水泥铺底厚150～200mm7.倾斜度不大于3°
2）硐室顶板：
1.安装防水设施2.不得有滴水现象3.硐室外20m范围内不应堆放易燃物品4.压风、供水及信号管线
5.进入硐室前应埋设于巷底或巷壁，或采取其他措施保护6.埋设或保护距离至少不得低于200米
3）支护材料：
1.阻燃、抗静电2.耐高温、耐腐蚀3.硐室标识4.矿井避灾路线图应包含井下所有避难硐室设置情况5.硐室应有清晰、醒目的标识牌悬挂于硐室外，标识牌中应有“救生舱”的反光标志（AQ1017-2005）6.井巷中应有救生舱方位的明显标示
4）通风设施：
1.硐室设立在进风风流中，满足AQ1028-2006标准要求2.压风供气应符合MT390—1995标准要求3.压风供气系统应专门配置，发生灾害时自动投入运行4.保证风源稳定可靠，灾害应急时随时可用5.供气量不得少于0.1m3/min.人
2.井下避难所设置的基本要求
煤矿井下避难所：
1.固定式避难硐室2.可移动式救生舱3.自主选择4.基本原则：
满足应变条件下应急避险需要，安全实用、救生、人性化
避难所设置有人作业的地点确定原则：
灾害发生时，矿工佩戴自救器能安全到达一般不超过1000m突出矿井井底车场—固定式避难所掘进距离超过500m的巷道—工作面避难所设置应与矿井避灾路线相结合
避难所额定人数满足服务区内同时工作的最多人员5%富裕系数
设置地点无异常应力、顶板完整、支护完好前后20m范围应用不燃性材料支护，符合安全出口的相应要求存放在巷道中的可移动式救生舱保证巷道畅通，安全间距、风速等符合《规程》及相关标准规定防爆炸冲击波的措施
避难所设置有清晰、醒目的标示矿井避灾路线图中应明确标注避难所位置、规格、种类井巷中应有避难所方位的明显指示简明、易懂的使用说明和操作步骤建立相应的维护、管理制度安全培训和定期演练
3.井下避难所的通用技术要求
基本功能安全防护、氧气供给、有害气体处理、温度湿度控制、通讯、照明、指示及基本生存保障在无任何外部支持条件下，生存96h以上
空气供给装置或设施人均供风量不低于0.3m3/minO2浓度18.5%~22.0%之间舱内正压不低于200Pa接入矿井压风管路并有减排装置、带有阀门控制的呼吸嘴隔离式自救器（不低于45min）,数量1.2倍额定人数
有毒有害气体处理和空气调节控制能力对CO2吸收（排除）能力不低于0.5L/min.人对CO吸收（排除）能力不低于400ppm/h在额定防护时间内CO2低于1.0%CO低于24PPm温度不高于35℃湿度不高于85%各种化学药剂真空包装
食品、饮用水食品配备不少于2000kJ/人.天饮用水不少于0.5L/人.天
避难所外清晰醒目的标示
避难所内照明、急救箱、工具箱、灭火器、排泄物收集处理装置
避难所电气设备、高压容器、仪器仪表、化学药剂等符合相关产品标准的规定和国家有关管理要求安全标志。
5.固定式避难硐室的基本要求
除以上通用技术外，还应符合设置地点构造简单、围岩稳定的进风巷道尽可能在岩层中设在煤层中时，应有防瓦斯涌出、煤层自然发火的安全技术措施支护采用阻燃、抗静电、耐高温、耐腐蚀材料深度满足扩散通风要求宽度按额定人数确定，且使用面积不少于0.5m2/人
隔离门向外开启的2道，中间形成风障隔离门标准不低于反向风门隔离门墙不低于火药库防爆墙标准，且有足够的气密性
6.井下固定式避难硐室组成与布局
井下固定式避难硐主要由硐室主体、氧气供给保障系统、空气净化与温湿度调节系统、环境监测系统、通讯系统、舱内照明和指示系统、动力保障系统、生存保障系统、备用自救器等组成。
功能供气方式多样压风压缩氧空气净化可隔热降温硐室内外环境参数监测（CH4、CO、CO2、O2浓度，温度等）集便功能风、水、通讯“三条线”保障
三、井下人员定位系统与通信联络系统
1.井下电气设备特殊性：
煤矿井下具有瓦斯等易燃易爆气体和煤尘，因此，煤矿用井下人员定位系统和矿井通信联络系统，有电气防爆等特殊要求，应优先采用本质安全型
2.什么是本质安全电器？
本质安全型电器设备的特征是其全部电路均为本质安全电路，即在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路。
也就是说该类电器不是靠外壳防爆和充填物防爆，而是其电路在正常使用或出现故障时产生的电火花或热效应的能量小于0.28mJ（B级防爆）,即瓦斯浓度为8.5%（最易爆炸的浓度）最小点燃能量。
3.煤矿井下人员定位系统又称煤矿井下人员位置监测系统和煤矿井下作业人员管理系统。
4.系统功能
1）煤矿井下人员定位系统具有人员位置、携卡人员出入井时刻、重点区域出入时刻、限制区域出入时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路线等监测、显示、打印、存储、查询、异常报警、路径跟踪、管理等功能。
（位置监测和管理功能）
2）监测数据种类：
人员位置、出入时间、人员数量。
3）系统采集的数据是人员编码、位置编码和时间。
5.系统采用的技术及特点
煤矿井下是一个特殊而又恶劣的环境，无线电信号传输衰减大、GPS信号不能覆盖煤矿井下巷道、有甲烷等易燃易爆气体。
因此，GPS不能用于煤矿井下。
目前煤矿井下人员定位系统主要采用RFID（射频识别）技术，该技术分为主动式和被动式两种。
被动式：
无源识别卡，识别距离近，单向主动式：
有源识别卡，识别距离远，双向部分人员定位系统还采用漏泄电缆、WIFI（无线高保真）、ZigBee（紫峰）等技术，除具有人员位置监测功能外，还具有单向或双向紧急呼叫等功能。
wifi和zigbee，二者主要业务都在2.4g频段展开，都使用dsss直接序列扩频，所以共存的话，是有冲突的，鉴于目前wifi如此盛行，所以以后的zigbee普及还是有一定困难程度的。
不过，如果趋势如此的话，相信wifi会抛弃2.4g，转战5g或其他频段，避让zigbee的。
6.系统组成及工作原理
煤矿井下人员定位系统一般由识别卡、位置监测分站、电源箱（可与分站一体化）、传输接口、主机（含显示器）、系统软件、服务器、打印机、大屏幕、UPS电源、远程终端、网络接口、电缆和接线盒等组成，其结构如图4所示
7.人员定位算法
1）WIFI定位有很多种方法，比如测信号强度（RSS），信号角度（AOA），相位（POA），时间（TOA）和时间差（DTOA）。
2）现在常用的是信号强度（RSS）检测，因为适用范围广，检测你所接受到的许多WIFI接入点（AP）的信号强度，根据信号强度确定位置。
这种方法精度很低，而且应用时会有严重的逻辑错误。
现在有通过事先测好的信号强度地图（radiomap）来辅助定位，能够提高精度。
另外也可以由其他信号比如GSM，GPRS，3G，蓝牙，红外，ZigBee等等很多种信号来辅助定位。
识别卡由下井人员携带，保存有约定格式的电子数据，当进入位置监测分站的识别范围时，将用于人员识别的数据发送给分站。
位置监测分站（定位分站）通过无线方式读取识别卡内用于人员识别的信息，并发送至地面传输接口。
电源箱将交流电网电源转换为系统所需的本质安全型直流电源，并具有维持电网停电后正常供电不小于2小时的蓄电池。
传输接口接收分站发送的信号，并送主机处理；
接收主机信号、并送相应分站；
控制分站的发送与接收，多路复用信号的调制与解调，并具有系统自检等功能。
主机主要用来接收监测信号、报警判别、数据统计及处理、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、控制打印输出、与管理网络联接等。
8.系统技术指标
（1）识别区域。
系统能正确识别识别卡的无线覆盖区域。
（2）并发识别数量。
携卡人员以最大位移速度同时通过识别区时，系统能正确识别的最大数量，不小于80。
（3）最大位移速度。
识别卡能被系统正确识别的最大移动速度，不小于5m/s。
（4）漏读率。
携卡人员以最大位移速度和最大并发数量通过识别区时，系统漏读和误读的最大数量与通过识别区的识别卡总数的比值，不大于10-4（5）识别卡电池寿命及工作时间。
不可更换电池的识别卡的电池寿命应不小于2年。
可更换电池的识别卡的电池寿命应不小于6个月。
采用可充电电池的识别卡，每次充电应能保证识别卡连续工作时间不小于7d。
（6）最大传输距离。
识别卡与分站之间的无线传输距离不小于10m；
分站到传输接口之间应不小于10km。
（7）最大监控容量。
系统允许接入的分站数量宜在8、16、32、64、128中选取，被中继设备分隔成多段的系统，每段允许接入的分站数量同上。
识别卡数量不小于8000个。
（8）最大巡检周期。
系统最大巡检周期应不大
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