宏远煤矿爆炸物品应用监控系统技术方案文档格式.docx
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9、风量不足，就不能爆破。
10、没有停电，就不能爆破。
一个监控：
矿山各级领导能够通过网络对爆破全过程进行实时监控。
爆破数据自动上传监控主机，并生成日报表、周报表、月报表。
1.5.建设原则
1、与结合托克逊矿实际条件，充分利用目前矿已经安装布置的监控网络、安全监控系统的设施，做到费用最省，效益最好。
2、前瞻性和实用性：
系统体现世界前沿的本质安全型矿井的理念和技术，为矿山企业提供的爆炸物品应用监控系统，不仅考虑到行业的普遍性和业界顶尖技术与实践结果，而且符合煤炭企业的实际情况。
3、先进性：
提供国内最好、最先进的产品。
4、在托克逊矿智能爆炸物品应用监控系统实现以下“八个不能、一个监控”功能。
1）警戒人员没有到位置，就不能爆破。
2）安全距离不够，就不能爆破。
3）不进行三人连锁，就不能爆破。
4）网络电阻不合格，可能有瞎跑，就不能爆破。
5）瓦斯超限，就不能爆破。
6）有人在危险区域，就不能爆破。
7）风量不足，就不能爆破。
8）一氧化碳超限，就不能爆破。
2.总体需求分析
2.1放炮事故的危害分析
放炮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2000人左右，放炮引起的重特大事故占到了重特大事故的60%-80%多，而且，放炮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。
2.1.1近几年放炮引起的事故在煤矿事故中所占的比重
通过上述报道，我们看到了在煤矿事故中放炮是一个重要的诱发因素，这个诱发因素有多大呢？
让我们看看下列事实：
放炮事故造成的死亡非常惊人，放炮事故造成的人员死亡，占煤矿事故总死亡人数的30%左右，最近几年全国煤矿每年事故死亡5000-6000人左右，其中放炮造成的大约2000人左右。
自建国到现在，全国煤矿放炮事故造成的死亡人数，已经达到100000人之多！
1．放炮是重大特大事故的最大诱发因素
根据对最近3年（2003-2005）的我国煤矿重大特大事故的统计分析，发现放炮事故占特大事故的60%以上。
新疆省煤矿1999年-2006年，放炮引起的事故占到了重大特大事故的80%以上。
2．放炮是瓦斯爆炸和煤尘爆炸占爆炸事故的最主要的导火索
根据2004-2005年的数据，在重大特大瓦斯事故和煤尘事故中，放炮引起的达到了60%以上，电火花引起的约30%以上，另外的是其他火源引起。
3．安全管理好的省份放炮事故占的比重更大
新疆就是最好的例子，在重大特大事故中放炮事故有些年份占到了80%以上，重特大的事故几乎都是放炮引起的煤尘爆炸事故，远远大于全国的平均水平。
这主要是因为他们推广新技术的力度大，在传统的事故多发的顶板、电火化引起的瓦斯事故等方面，事故得到了比较有效的遏制，放炮由于技术的进步不明显，事故没有得到有效遏制，事故率反倒相对上升。
4．放炮事故所占比重有上升的趋势
近年来，由于在科技、管理方面加大治理的力度，其他几类主要事故在煤矿事故中占的比重逐渐降低。
顶板事故，随着综合机械化采煤、锚喷支护等技术的大面积推广应用，事故率已经大幅下降。
由电火花引起的瓦斯爆炸事故，也由于防爆技术的不断完善，也在明显减少。
相反放炮事故由于放炮技术以及放炮管理技术没有大的提高，造成放炮事故在相对增加。
例如山西省最近几年的情况如下图。
5．非煤矿山企业放炮引起的死亡事故也占到了36%以上
据官方公布的资料，2006上半年非煤矿山企业发生事故793起985人死,从事故类别来看，上半年全国非煤矿山重大事故主要集中在冒顶片帮（坍塌）事故和放炮事故，共计30起、死亡106人，分别占重大事故起数和死亡人数的91.7%和83.5%。
其中放炮引起的事故13起，死亡47人，分别占重大事故的36%和37%。
2.1.2放炮事故的主要类型
违章放炮引起的事故主要有五类
第一类是：
放炮引起的煤尘爆炸事故；
绝大多数（90%以上）煤尘爆炸事故都是放炮引起的！
第二类是：
放炮引起的瓦斯爆炸事故，这类事故中放炮引起的占了60%以上的比例。
第三类是：
放炮本身造成的伤亡事故，主要指放炮人员没有撤出，炸死人员；
放炮警戒不严格，炸死人员等等违章放炮造成的事故！
第四类是：
放炮引起的突水、瓦斯和煤层突出事故；
第五类是：
爆破器材、火工品流落到社会上造成的事故。
例如，放炮员盗出发爆器、炸药雷管炸鱼、给小煤井等使用，炸死人。
有人甚至拿去炸铁路等等。
给人民生命财产安全，给社会稳定带来重大危害！
2.1.3放炮事故增加的原因剖析
1．放炮技术落后是放炮事故居高不下的根本原因
起爆技术数十年来没有根本性的发展，放炮依靠的设备器材是炸药、雷管、发爆器。
但是，发爆器从建国以来基本没有变化。
发爆器的制造的理念仅仅基于“起爆”就可以了，没有起爆安全的理念。
起爆器技术的落后，导致了大量的违章操作得不到有效制止，造成了大量的事故。
2．放炮管理技术的落后，造成国家有关放炮管理的规程、制度得不到根本执行，管理方面时松时紧，放炮事故也是时多时少。
1）由于缺少有效的管理技术，国家有关放炮管理的法规得不到有效执行国家有关部门制定了《爆破作业规程》、《煤矿安全规程》等放炮的标准，每个企业又针对自己的特点制定了本单位的放炮管理制度，每个工程都有放炮的针对措施，严格按照规程来，肯定不会出现放炮事故。
但是，根据有关规程，放炮作业有14个大步骤，77个小步骤，繁多复杂，甚至不容易记住，作业过程最少需要3个人完成（正常需要6个人完成）。
目前的管理技术，还是停留在“口传口、手传手”的原始水平阶段。
严酷的事实证明，在没有“硬”的监督手段之下，工人们很容易违章操作，造成事故。
2）对于煤矿最危险的工序---放炮，竟然没有监控系统
近年来，国家强力推广安全监控系统，对于预防事故，减少事故起到的很好的作用。
但是，对于发生事故最多、危害最大的放炮，竟然没有一个监控系统可以推广使用。
无论从何种意义上来讲都是煤矿安全监控系统、煤矿安全管理的一个非常大的缺憾。
3．管理体制不理顺，管理手段、管理技术落后是放炮事故发生的主要原因管理体制不理顺，多头管理、管理混乱，主要表现在下列三个方面:
一是放炮管理的牵头的部门混乱，有的归通风部门、有的归掘进部门、有的归安全检查部门，有的公安部门。
除了通风部门负责牵头，管理体系能够理顺以外，其他部门牵头，放炮管理和瓦斯煤尘管理之间的协调容易出现脱节，也就容易造成事故。
例如，山东放炮事故比较多的矿业集团和煤矿，往往都不是通风部门主管放炮，是由公安或者其他部门主管。
从全国来看，由通风部门主管的单位，事故就少得多了.
二是放炮员管理不理顺，放炮员和放炮作业不能统一管理，放炮员和放炮作业绝大部分仍然归掘进或者采煤区队直接管理，这样放炮员的专职性功能不确定，往往使放炮工作成为兼职工作。
结果放炮的学习不容易组织，放炮技术得不到提高，放炮规章制度得不到全面贯彻。
三是发爆器的统一管理流于口头，到现在90%以上煤矿还是由放炮员私自存放管理，发爆器得不到有效的检查和维修，造成大量隐患发爆器在一线使用。
4．相关国家标准和行业标准落后,制约了放炮技术和管理水平的提高.
标准的落后表现在两个方面:
一是《矿用电容式发爆器》的国家标准数十年来没有大的变化，直接造成我国煤矿数十年来，一直大量使用安全标准低，极容易出现违章操作的发爆器。
煤炭行业的瓦斯闭锁发爆器标准的出现，由于产品的实用性受到甲方怀疑，以及推广工作的不力，相关产品一直没有推广开来。
二是管理标准落后，包括《煤矿安全规程》、《爆破作业规程》、《质量标准化标准》等标准的落后是另一个标准落后，管理标准落后是造成管理落后的主要原因,例如对于放炮这样一个煤矿中最危险的工序，缺少一个监测监控系统，《煤矿质量标准化标准》中对于放炮的管理缺少应该有的严格规定。
2004版《煤矿安全规程》更有放宽放炮管理的嫌疑，该版《煤矿安全规程》取消了原有的可以说是非常有效的管理手段-----“三人连锁放炮”的规定，这造成了放炮管理要放宽的误导。
这种政策性的反面导向造成的后果是非常可怕的！
5．事故统计口径存在问题，极大地淡化了放炮的重要性
查一下《中国安全生产年鉴》等政府部门的权威资料，你就会发现放炮事故仅仅占3%-11%，似乎占得比例非常小，不足以为虑。
但是，其实这仅仅是放炮事故中的非常少的一部分！
仅仅是放炮事故中的一类----就是放炮直接炸死人的事故。
更大量的放炮引起的瓦斯、煤尘等事故放到了瓦斯事故里，将放炮引起的突水放到了水害事故里等等。
因此从统计口径上淡化了放炮的重要性，造成通报、宣传、汇报等情况下，不能直观地看到事故的原貌。
极大地淡化了放炮引起的事故的比重。
由此，误导了决策！
6．国家在制定有关政策方面，“忽视”了放炮.
无可否认的受统计资料的影响，国家主管部门对于放炮的管理“忽视了”----没有达到应该有的重视程度。
主要表现在科技投入不足、发爆器国家标准落后、《煤矿安全规程》对放炮管理的轻视、质量标准化标准不严格、统计口径忽视等等。
2.1.4消灭放炮事故的对策
1．改变思维、创新观念，用“本质安全”的理念，统领放炮设施的设计制造、有关标准制定、管理制度的制定，从设备上从系统上确立不安全就不能放炮的“本质安全理念”。
2．加快技术创新，推广以“本质安全”的理念制造的井下爆破监控系统等，并依此带动标准的改变、制度的改变。
3．修改有关放炮器制造、使用、管理的国家标准，完善放炮管理的技术标准，淘汰旧的发爆器和放炮管理技术，积极推广新式的发爆器和井下爆破监控系统。
4．完善《煤矿安全规程》，恢复安全规程中三人连锁放炮的规定。
5．完善统计报告的事故分类方法，充分利用信息技术的成果，按照引起事故的原因细化事故分类，突出对于详细事故原因的分析，为完善安全措施，提供更直接的决策依据。
按照“本质安全”的新思维、新理念设计研发本质安全型发爆器和井下爆破监控系统，促进放炮技术和放炮管理技术的进步，无疑是遏制消灭放炮事故的根本所在。
本质安全型发爆器和井下爆破监控系统的研发和应用，将全面实现“不安全就不能放炮”，是放炮技术和放炮管理技术实现飞跃，为从根本上遏制消灭放炮事故，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。
2.2应用需求分析
我们提出的井下智能爆炸物品应用监控系统，有如下目的和主要特点：
1、以本质安全型为基本的理念、为基本的出发点，以本质安全型的控制为根本。
对于生产系统来讲，就是不安全就不能生产；
对于安全设施、安全系统来讲，就是不安全就不能放行、不安全就提示、报警、闭锁；
对于管理指挥系统来讲，不安全的命令就发不出去，不安全的信息得到及时的处理、报警、提示、闭锁；
对于职工来讲，不安全行为、不安全的操作不能执行，不安全的人员不能上岗；
2、以自动化为实现手段，将本质安全的理念贯穿到矿山安全、生产、管理的各个方面：
在生产方面：
通过现本安设备的推广或者通过对已有设备的、信息化改造，实现自动控制，通过监控系统和设备的一体化或者数据的共享，实现在不安全生产条件下，设备和系统自动停止运行，从而实现生产系统的本质安全。
3、在安全设施、安全系统方面，通过装备信息化的建设改造，实现不安全就不能进行进一步的作业。
如，在放炮方面，装备本质安全型的井下爆破监控系统，实现瓦斯超限、煤尘超限、不进行三人连锁、安全距离不够、网络电阻不合格等等不安全条件下，不能放炮；
在下井人员管理方面，实现超员就不能下井，通风系统管理方面，系统超限、故障等，系统自动报警提示，并发出自动撤人信息，自动启动撤人系统等等。
4、在安全管理方面，对于安全信息实现自动分析处理，实现不安全的人员不能下井作业，不安全的问题得到自动、及时处理，不安全的行为得到自动、及时制止。
3.总体方案
3.1.方案设计规范和标准
《煤矿安全规程》2011年；
《煤矿井下爆破作业安全规程》；
《煤矿安全监控系统通用技术要求》AQ6201-2006；
《煤矿井下人员管理系统通用技术要求》AQ6201-2007；
《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》MT/T1004-2006；
《煤矿用信息传输装置》MT/T899-2000；
《煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》MT/T1008-2006；
《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》MT209-90；
《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》GB3836.1-2000；
《爆炸性环境用防爆电气设备隔爆型》GB3836.2-2000；
《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》GB3836.4-2000；
《矿用一般型电气设备》GB12173-1990；
《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB/T50169
《计算机软件开发规范》GB8566
《计算机软件产品开发文件编制指南》GB8567-88
《计算机软件需求说明编制指南》GB9385-88
《电子设备用图形符号》GB/T5465----1996
《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93
其他相关的规范和标准
3.2.系统基本功能
对放炮过程中的“不安全因素”的实时监控，重点是对瞎炮、哑炮的杜绝；
放炮不安全区域人员的误入控制；
三人连锁控制；
安全距离控制。
3.3.功能实现办法
1.放炮过程中的不安全因素的实时监控，重点是对瞎炮、哑炮的杜绝；
放炮不安全区域人员的误入控制等；
通过“八个不能，一个监控”来实现现场的爆破实时监控，具体实现如下：
（1）警戒人员没有到位置，就不能爆破（确保警戒人员到达警戒位置警戒）
（2）放炮安全距离不够，就不能爆破；
（从而确保爆破的安全距离）
（3）不进行三人连锁，就不能爆破；
（确保放炮时，责任人必须到现场完成自己的职责）
（4）网络电阻超限，就不能爆破；
（杜绝瞎炮、哑炮的产生）
（5）瓦斯超限，就不能爆破；
（确保瓦斯正常的情况下爆破）
（6）有人在危险区域，就不能爆破；
（爆破中确保巷道工作人员在安全地点）
（7）风量不足，就不能爆破；
（爆破中确保通风正常）
（8）一氧化碳超限，就不能爆破；
（爆破时确保一氧化碳数据正常）
矿山各级领导能够通过网络对放炮全过程进行实时监控。
3.4.系统组成
根据宏远煤矿井下放炮情况，目前按照4个放炮地点安装。
一个采面、两个掘进头。
智能连锁放炮监测监控系统的主要组成如下：
1、井上主系统：
主机1台，放炮管理机1台，数据传输接口系统1台，爆炸物品应用监控系统软件1套（含网络管理软件），终端管理软件1套，地面延时电源1套，发爆器参数测试仪1台。
2、井下设备：
2.1、1621煤层西翼运输掘进巷：
传输分站1台，安全起爆距离标识器1台、无线接收器3台，矿用连锁发爆器3台，人员识别卡40张、本安电源1台、以及通讯与供电线路等组成。
4心通信线缆500米。
2.2、1546东运输巷：
设备的布置原则是：
传输分站：
每个掘进工作面1台。
采面2台，由本安电源18V电压供电。
安全起爆距离标识器：
每个放炮地点1台。
由放炮区域控制器电源供应。
无线接收器：
每个掘进工作面配置3台，采面6台。
本安电源箱台：
每个掘进工作面1台，采面2台，供应工作面所以设备电源。
人员识别卡：
每个面工作人员每人1张卡，掘进工作面40张.采面60张。
矿用连锁发爆器：
每个放炮工作面各3台。
具体数量详见附表。
系统结构如爆炸物品应用监控系统示意图。
井上井下通信：
智能放炮监控主机安装在监控中心，从监控室到井下1621西大巷位置铺设1500米光缆。
1546西大巷位置安装的光纤分站与井上进行数据通信，由光纤分站转换成CAN信号与各个工作面的放炮监控设备进行通信。
宏远煤矿爆炸物品应用监控系统设计图
3.5.操作方法与步骤及原理
步骤1系统上电
首先用磁性钥匙打开磁性开关，给控制电路供电；
此时液晶屏会显示开机主界面。
步骤2放炮区域检测
放炮监控终端开机后会自动检测放炮区域，如果在区域内，则可以进行后续操作；
如果不在区域内，则不能进行后续操作。
步骤3人员信息验证
放炮区域检测通过后，根据液晶提示，便可通过专门人员三人连锁卡验证，验证通过后，方可进行网络电阻测量的操作步骤。
步骤4网络电阻测量
将放炮网络的两端分别连接到两个专用测量端子上，如果电阻值超出允许范围，将提示放炮网络连接有问题，应该马上检查，一切合格后再重新进行操作；
如果电阻值在允许范围内，液晶提示进行充能操作。
步骤5充电和放炮
用专用钥匙将开关7的位置拨到“充电”位置，进行充电。
当充电指示灯亮起时，说明充电完成，可以放炮，此时，将放炮钥匙拨到“放炮”位置即可完成一次放炮操作。
步骤6操作完成后，一定不要忘记带上防尘帽。
3.6.基本功能实现的原理与途径
1、警戒人员没有到位置，就不能爆破。
警戒位置安装一台无线接收器系统，放炮过程中无线接收器系统接收到警戒人员监控卡信息后，矿用连锁发爆器系统才能启动通过。
警戒人员没有到位矿用连锁发爆器系统提示警戒人员没到位禁止爆破。
2、放炮安全距离不够，就不能爆破。
通过放炮监控终端和安全起爆距离标识器系统综合作用实现的，使用时按照煤矿安全规程设定好安全距离的，在放炮安全位置处设定一台安全起爆距离标识器系统，矿用连锁发爆器系统只有收到设定的安全起爆距离标识器系统发出的信号时，才能启动进入工作状态，否则，不工作。
3、不进行三人（多人）连锁，就不能爆破。
确保放炮时，责任人必须到现场完成自己的职责。
通过三人连锁卡射频技术实现，通信无线传输下传给矿用连锁发爆器系统，实现三人联锁放炮。
具有识别率高，识别快等特点如三人联锁中其中一人离开放炮监控周边一定距离，系统将自动闭锁，不能爆破。
4、网络电阻超限或者不合格（可能有瞎炮），就不能爆破。
瞎炮处理是放炮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。
矿用连锁发爆器系统，可以提前预测是否可能产生瞎炮，以便于提前采取措施，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，就不能放炮；
二是，数值虽然不超标，但是一直在波动，就不能放炮；
三是，数值虽然不超标，但是一直在升高，就不能放炮。
5、瓦斯超限，就不能放炮。
就是从矿现有安全监控系统的地面主机获取瓦斯数据。
系统可以根据矿上实际情况调取井下任意一个瓦斯探头数据、并可以在放炮监控主机中设置正常放炮的瓦斯数值，井下放炮点瓦斯数字一旦超过规定的数值，监控主机就会给井下连锁发爆器系统下达禁止放炮的指令，系统将自动闭锁，不能爆破。
6、有人在放炮危险区域，就不能放炮。
就是放炮时，首先监测放炮区域（警戒区域）是否有人，有人系统自动闭锁，不能放炮。
是否有人的信息的判断方法，是在警戒区内设置3台无线传感器，通过判断接收在放炮区域内的人员携带的人员识别卡，来判断人员是否在危险区域，有人就终止作业，不能放炮。
7、工作地点风量不足，就不能放炮。
就是从矿现有安全监控系统的地面主机获取风速数据。
系统可以根据矿上实际情况调取井下任意一个风速探头数据、并可以在放炮监控主机中设置正常放炮的风速数值，井下探头风速数字一旦不符合放炮规定的数值，监控主机就会给井下连锁发爆器系统下达禁止放炮的指令，系统将自动闭锁，不能爆破。
8、一氧化碳超限，就不能放炮。
就是从矿现有安全监控系统的地面主机获取一氧化碳数据。
系统可以根据矿上实际情况调取井下任意一个一氧化碳探头数据、并可以在放炮监控主机中设置正常放炮的一氧化碳数值，井下放炮点一氧化碳数字一旦超过规定的数值，监控主机就会给井下连锁发爆器系统下达禁止放炮的指令，系统将自动闭锁，不能爆破。
3.7.技术参数
1.系统容量：
单套系统接口最大可接入传输分站系统128台。
2.系统可以监控的安全因素为10种以上，可根据需要增加或者减少监控因素。
3.系统连接方式：
系统连接方式为can,tp/ip,采用信号线缆或者光纤通讯，可直接接入千兆环网
4.系统误码率：
≤10～8。
5.放炮监控终端与系统之间的最大无线通讯距离3-10m。
6.供电：
井下设备采用本安电源供电，远程供电距离不小于2km。
7.系统存储性能：
有关记录在地面中心站保存半年以上。
8.软件画面响应时间：
调出整幅画面85%的响应时间≤2s，其余画面≤5s。
9.地面系统与井下控制器离线控制功能：
即当地面主机与井下控制器中断通讯时，井下控制器具有离线管理功能，以确保井下放炮的正常运行。
10.设备故障处理功能：
当放炮安全环境参数传感器出现设备故障时（数据超限、信号不通），这时，地面主机能够弹出对话窗，并报警，经过井下确认，地面领导批准后，可由操作员设置为故障命令，系统自动进行故障处理。
（就是将故障作为合理数据来实施控制）
3.8.系统组成与主要设备技术参数
主要包括：
井上中心系统主机、系统软件、延时电源、传输分站系统、矿用连锁发爆器系统、无线接收器系统、人员识别卡系统、安全起爆距离标识器系统、本安电源、系统传输线路等部分。
3.8.1
矿用连锁发爆器系统（V1.0）
1防爆型式:
矿用隔爆兼本质安全型
2防爆标志：
Exd[ib]I
3引爆能力（发）：
200
4脉冲电压峰值（V）:
3000
5允许最大负载电阻：
1220Ω（镍铬桥丝2米铁脚线工业瞬发电雷管）
6电源:
3节3.7V聚合物锂离子电池（型号：
873445M，容量：
13
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