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项目报告东坡

三人联锁放炮监控系统

项目报告

编制单位：

陕西陕煤铜川矿业有限公司东坡煤矿

2010年11月

陕西陕煤铜川矿业有限公司东坡煤矿

三人联锁放炮监控系统项目报告

实施单位：

陕西陕煤铜川矿业有限公司东坡煤矿

承担单位：

陕西陕煤铜川矿业有限公司

协助单位：

陕西龙德时代矿业科技有限责任公司

重庆科安电子有限公司

项目负责：

龚永安陕西陕煤铜川矿业有限公司东坡煤矿

参加人员：

陕西陕煤铜川矿业有限公司东坡煤矿

龚永安贾志峰李国庆

陕西龙德时代矿业科技有限责任公司

荣际凯刘国良冯永胜牛小辉

重庆科安电子有限公司

李盛兴杜林赵志雄

编制人员：

李国庆牛小辉

报告审核：

贾志峰

编制时间：

2010年11月

目录

一、项目介绍…………………………………….…….…….……1

1、现状……………………………………….….……………..1

2、研究目的……………………………….…….……………..6

3、研究内容……………………………….…….……………..6

二、前期工作……………………………….…….……………….7

1、参与人员…………………….……………….……………..7

2、关键技术及采取的解决措施……………………….……...9

3、技术路线…………….……………………….……………..10

4、实施步骡……….…………………………….……………..16

三、主要成果………………………………………..…………….17

四、存在的问题……………..……………………..……………..18

五、后期工作安排…………..……………………….….………...19

一、项目介绍

我矿在放炮过程中存在违规放炮现象，目前没有一个有效的产品来监督、约束放炮相关人员的行为，需要非常严格的制度约束才能有所改观，既使这样，安全放炮问题还不能从根本上解决。

另传统发爆器起爆能力不足，经常造成拒炮、拉炮现象，严重制约了煤矿生产及放炮安全问题。

为了安全生产，抑制放炮事故的发生，实现放炮过程具体化，责任明确化，经我局对陕西龙德时代矿业科技有限公司的考察结果，再结合我局下属矿的实际情况决定使用该公司的新产品三人联锁放炮监控系统在铜川矿务局东坡煤矿应用。

1、现状

1.1国内放炮管理的现状

●放炮事故是煤矿最重要的伤亡事故

违章放炮引起的事故主要有三类：

1、放炮引起的煤尘爆炸事故；

2、放炮引起的瓦斯爆炸事故，瓦斯和煤层突出事故；

3、放炮本身造成的伤亡事故；

放炮事故造成的人员伤亡在我国煤矿事故中占有非常高的比重,2003年统计全国平均在10%左右，建国以来每年死亡600-1000人左右,到现在的死亡人数，不少于30000人。

山西省77-79年统计，由于放炮引起的事故占到34%。

山东省1999年-2006年，放炮引起的事故占到了特大重大事故的80%多。

●违章放炮是重大、特大通防事故的最大隐患

重大特大通防事故主要是指瓦斯爆炸事故、煤尘爆炸事故、煤层与瓦斯突出事故！

但是，并不是瓦斯超限就爆炸，不是煤尘超限就爆炸，也不是有突出危险就突出！

这些超限、危险其实就是一个火药桶！

火药桶的爆炸必须有一个类似“导火索”的东西！

违章放炮恰恰是最大的导火索！

●违章放炮是煤矿安全的第一杀手

放炮引起的事故并没有完全统计到放炮事故中，现在的统计办法将放炮引起的瓦斯事故、煤尘事故、突出事故等等全部统计到了通防事故中，应该说影响了我们对于放炮重要性判断。

使我们对于放炮的重视程度不够！

●对于放炮工作，以前缺少有效的监督手段和设备

对于放炮工作,《煤矿安全规程》规定了非常严格的作业流程和作业标准。

但是，长期以来，这些规范、规程地执行和监督仅仅依靠个人的觉悟和自觉性来完成，缺少有效的“硬件”监督手段，结果造成放炮过程中违章事件不断，事故频发！

1.2项目单位现状

1、我矿在放炮过程中存在违规放炮现象，不能实现真正意义上的三人联锁放炮，目前没有一个有效的产品来监督、约束放炮相关人员的行为.

2、现在使用的传统发爆器起爆能力不足，在放炮距离超过50米以上经常造成拒炮、拉炮现象，放炮效果不理想。

3、在放炮过程中目前没有实现实时通信，不能对放炮过程进行监控，做到有控制。

4、现在发爆器在放炮条件不允许情况下如短线、短路、电压不足等情况下自动闭锁。

5、当事故发生时不能做到责、权分明，在追究责任人时，经常出现互相推委现象。

2、研究目的

1.解决井下放炮不能三人联锁的问题

2.解决放炮过程中的通信联络问题

3.解决老式发爆器没有自检功能，造成无效放炮问题

4.解决出现意外情况时，发爆器自动闭锁问题

5.解决发爆器私自开盖充电问题

3、研究内容

三人联锁放炮：

放炮器放炮必须由三人操作才能对发爆器解锁充电，输出引燃冲量，从而有效制约放炮过程中违规行为。

光闭锁：

放炮前首先输出声光报警信号，提醒放炮区域人员躲炮，并对放炮区域的灯光进行检测。

有灯光时，发爆器闭锁不充电，无灯光时发爆器解锁才能充电放炮。

避免放炮时，工作面人员未撤完或岔路口有人行走造成放炮岩石崩出伤人事故的发生。

峰压锁定：

放炮器峰压充到设定值时，放炮器立即锁定峰压，防止峰压过高造成放炮器损坏及意外的发生。

可充电电池：

解决更换电池带来的各种隐患，采用大容量镍氢充电电池更安全，避免放炮人员井下私自打开发爆器更换电池引起意外事故发生。

电爆网路闭锁：

自动进行电爆网路全电阻检测，电爆网路电阻出现开路、短路或网路电阻超标不能对发爆器解锁充电，输出引燃冲量。

电池电压显示：

随时可检测电池电压，当电池电压低于设定值时提示工作人员及时充电，防止电池过放损坏电池，所有操作均由LED高亮度数码管显示。

通信联络：

放炮员，瓦检员及班组长每人配一台对讲机，实现放炮前、后及过程控制的通信联络。

二、前期工作

1、参与单位与人员

1.1项目单位组成：

主要包括承担单位、协作单位、项目负责人、项目研究人员及合作方式。

实施单位：

陕西陕煤铜川矿业有限公司东坡煤矿

承担单位：

陕西陕煤铜川矿业有限公司

主要协作单位：

陕西龙德时代矿业科技有限责任公司

重庆科安电子有限公司

项目负责人（单位、姓名、职称）：

铜川矿务局东坡煤矿龚永安总工程师

项目工作人员（单位、姓名、职称）：

贾志峰生产科长陕西陕煤铜川矿业有限公司东坡煤矿

李国庆工程师陕西陕煤铜川矿业有限公司东坡煤矿

荣际凯教授陕西龙德时代矿业科技有限责任公司

刘国良高级工程师陕西龙德时代矿业科技有限责任公司

李盛兴高级工程师重庆科安电子有限公司

杜林高级工程师重庆科安电子有限公司

赵志雄技术工程师重庆科安电子有限公司

牛小辉技术员陕西龙德时代矿业科技有限责任公司

冯永胜技术员陕西龙德时代矿业科技有限责任公司

1.2、人员条件

（1）项目负责人简介

龚永安高级工程师，毕业于陕西能源矿院，采矿专业，毕业后在陕西陕煤铜川矿业有限公司东坡煤矿任职，历任技术员、生产科长、安检处长，现任矿总工程师。

（2）主要研究人员简介

荣际凯中国矿业大学教授，2001年已退休，曾任中国矿业大学爆破技术开发公司总经理，中国矿业大学爆破技术室主任，中国矿业大学技术开发总公司总经理兼总工程师。

国家级有突出贡献并享受政府特殊津贴专家，煤炭部爆破拆除专家组成员，江苏省爆破评审专家，中国爆破工程协会第一、二届常务理事，美国国际爆破工程学会会员，现任陕西龙德矿业科技有限责任公司高级技术顾问，持有公安部A级安全作业证。

刘国良高级工程师，毕业于阜新矿院，采煤专业，毕业后在蒲城县第二煤矿担任总工程师，有丰富的项目实施经验，现任陕西龙德时代矿业科技有限责任公司总工程师。

李盛兴高级工程师毕业于江西大学，1968年分配到重庆无线电二厂。

历任车间工人、技术员、车间主任、工艺科长、厂长助理、副厂长。

1992年评为高级工程师。

1998年进入重庆科安电子有限公司任技术部长、质管部长、管理者代表等职。

杜林工程师毕业于四川大学，1986年分配到重庆无线电二厂。

历任车间调试工人、技术员、助理工程师检验科科长等。

1992年评为工程师。

1998年进入重庆科安电子有限公司任工艺员、质量工程师、质管部长。

现任管理者代表。

赵志雄毕业于重庆电子工业学校，毕业后分配到重庆无线电二厂，现任重庆科安电子有限公司技术总监。

2、关键技术及采取的解决措施

关键技术：

1.三人联锁放炮

2.闭锁报警

3.放炮通信

解决措施：

1、三人联锁放炮，在放炮过程中由放炮员、班组长，和瓦检员三人放炮，由放炮员操作发爆器，并给班组长和瓦检员每人配备一个遥控器，在班组长及瓦检员没有对发爆器解锁充电的情况下，放炮员对发爆器操作是无效的，从而实现硬件上的三人联锁放炮。

2、闭锁报警：

三人联锁发爆器连接光闭锁报警器，放炮前首先输出声光报警信号，提醒放炮区域人员躲炮，并对放炮区域的灯光进行检测。

有灯光时，发爆器闭锁不充电，无灯光时发爆器解锁才能充电放炮。

避免放炮时，工作面人员未撤完或岔路口有人行走造成放炮岩石崩出伤人事故的发生。

3、通信联络：

给井下架设一个基地台，在放炮区域及周边铺设漏缆，距离太长时通过中继器放大信号，再给放炮员，瓦检员及班组长每人配一台对讲机，形成一个局部的通信系统，在放炮前后进行实时通信，当发生意外情况时，可以第一时间通知放炮员，进行果断处理，从而保证放炮安全。

3、技术路线

系统工作原理

1．发爆器工作原理如图一，操作钥匙旋转于“充电”位置，即可对发爆器机内电池电压和电爆网路的连接进行检测，检测信号经八选一开关电路送至A/D转换器转换出来后，数码显示器显示电池电压值、电爆网路连接状态和全电阻值。

图一发爆器工作原理方框图

在网路电阻检测正常后（10Ω≤电阻≤1500Ω）遥控接收解码电路接收到两只遥控器发送的解锁信号经解码器解码后，送至单片机识别输出本安电压给闭锁报警器提供工作电源。

1．无光闭锁信号输入时，本安输出电压持续60秒后终止，单片机向逆变充电电路输出起振信号电压，逆变器起振、升压、倍压整流对高压蓄能电容器充电至额定电压，数码管显示“6”，操作钥匙掷于“放炮”位置，向电爆网路输出引燃冲量。

2．有光闭锁信号输入时，单片机不向逆变充电电路输出起振信号电压，发爆器闭锁，数码管显示“4”（如要解锁需先取下放炮母线，排除光信号再复位发爆器：

先将发爆器操作钥匙旋转于“放炮”位置再将发爆器操作钥匙旋转于“充电”位置即可使发爆器复位）。

系统实施方法及注意事项

1.发爆器使用前对机内电池电压的检查及充电检测完电压后一定要把操作钥匙旋转于“放炮”位置，防止电路长期工作造成损坏。

将操作钥匙旋转于“充电”位置，数码管显示值小于“7.30”（7.30V）时应对机内电池进行充电（充电时将操作钥匙旋转于“放炮”位置）。

将随发爆器配置的充电器插入市电～220V、50HZ插座，充电插头插入发爆器顶部航空插座，充电器上红色指示灯亮，开始充电，待红色指示灯熄灭后，将操作钥匙旋转于“充电”位置，数码管显示为“8.40”±0.2V表示电池已充满，可拔下发爆器顶部航空插头停止充电。

2.入井使用前的功能检查

（1）电爆网路检测、全电阻测量及机内电池电压测量检查：

a.用一根导线接在发爆器两只母线接线柱上，将操作钥匙旋转于“充电”位置，先显示电池电压，约6秒后数码管应显示“0000”，表示电阻为“0”Ω。

b.用一只小于2500Ω的电阻接在发爆器两只母线接线柱上，数码管应显示相应的电阻值。

c.不接导线或接一只电阻值超过2500Ω的电阻，数码管应显示“1――－”，表示电阻“∞”。

（2）发爆器工作状态检查：

用随产品配置的试机连线一头插到发爆器航空插座上、另一头插到报警器航空插座上，发爆器母线接线柱两端串入200W白炽灯泡（或接入发爆器参数测试仪，负载电阻调到1220Ω）。

发爆器操作钥匙旋转于“充电”位置，显示窗中数码管显示“X.XX”为电池电压，六秒后数码管显示“XXXX”为网路电阻。

先按动A遥控器上的“解锁”键，第二位数码管显示“1”。

再按动B遥控器上的“解锁”键，第二位数码管显示“2”。

2秒后第三位数码管显示“3”，报警器发出声光报警，一分钟后声光报警停止，第四位数码管显示“5”，发爆器开始充电，待第二位数码管显示“6”并闪烁时。

迅速将发爆器操作钥匙旋转于“放炮”位置，白炽灯泡应发出白光（或发爆器参数测试仪的各项参数应符合发爆器的技术指标）。

此项检查进行两次，第二次时，在报警器发出声光报警期间，取下报警器上的测光头遮光护罩，报警器应发出紧促声响，发爆器第二位数码管显示“4”闪烁发爆器闭锁。

3.井下放炮前的准备

（1）放炮母线必须绝缘性能好，耐高压，结实耐用，平行铺设。

两根单线之间要保持一定的距离，不要绞在一起，中间接头必须拧紧，用绝缘胶布包扎，不要与岩壁接触，不能有滴水浸入。

（2）与闭锁报警器联用时，报警器安装在工作面岩石崩出不易被打到的巷道两侧，容易检测到行走人员矿灯灯光，无滴水、无危岩的新鲜风流中。

报警传输线的铺设按图三要求，报警器的位置应随工作面向前推进而移动。

报警器工作电源由发爆器供给，不用带到井上充电。

4.放炮操作时

（1）放炮员应首先对爆破网路的连接状态进行检测和总电阻进行测量，放炮员将发爆器操作钥匙旋转于“充电”位置待电池电压检测完后，接入放炮母线，发爆器数码管显示“0000”表示电爆网路短路，显示“1――－”表示电爆网路断线，应进行处理后再次检测（显示未稳定或1500Ω≤电阻≤10Ω时，按遥控器上的“解锁”键将不起作用，数字出现闪烁）。

显示的电阻值应与总雷管个数电阻加放炮母线电阻基本一致，方能进行放炮操作。

图三闭锁报警器安装图

（2）网路电阻检测完后，班长和瓦斯检查员分别按动自己遥控器上的“解锁”键后，发爆器第三位数码管显示“3”闭锁报警器发出声光报警，待声光报警停止后，发爆器第四位数码管显示“5”便自动充电，发爆器第二位数码管显示“6”并闪烁表示充电至峰压，此时应迅速将发爆器操作钥匙旋转于“放炮”位置，不能等待，以免峰值锁定后电压下降，影响起爆能力。

（3）发爆器第二个数码管显示“3”时，闭锁报警器发出断续声光报警期间，发爆器第二位数码显示“4”并闪烁时，表明闭锁报警器附近有人，应立即取下放炮母线，将发爆器操作开关旋转于“放炮”位置查清原因后重新操作发爆器。

5.发爆器内装可充电电池，不需更换电池，但应经常检查电池电压，电压降至7.30V（闪烁）时必须充电，当电池电压下降到7.10V时，将不能进入电阻测试程序，以防因过度放电使电池损坏。

6．发爆器搁置长时间不用，初次使用时应按照五.1，五.2介绍的方法检测,合格后方能下井使用。

7.发爆器应由专人管理，专职人员维修，建立使用维修卡片。

发爆器收发时应对发爆器的性能进行检查，最好用发爆器参数测量仪测试其主要技术参数。

严禁用打火的方法，检查发爆器。

放炮通信子系统

主要功能

适应工作面多人合作、井巷设备运维及救护队搜救需要

班长电台可选呼、个呼组员或群呼全部组员，组员电台可直呼班长电台或群呼全体组员电台

组群工作时具有自动联系、定时安全确认功能

掉队报警当持机者脱离组群时，手机自动向持机者发出掉队报警

倒放模式一旦持机者倒地，超过设定时间后自动向组群报警

紧急报警一旦按下此功能键，本机最大音量报警，并把自己的身份码和背景音发给组群

主要设备:

矿用隔爆兼本安型中继器、矿用线对讲机、基地台、天线等

矿用隔爆兼本安型中继器矿用线对讲机

三人联锁放炮监控系统整体示意图

4、实施步骡

本项目在陕西陕煤铜川矿业有限公司东坡煤矿进行试验，在该矿掘三队和采一区实施，具体安排如下：

（2010年10月11实施）

1、井上人员培训：

（负责人：

贾志峰）

本阶段在项目进行日起，三个工作日内对放炮相关人员进行培训具体办：

第一日：

新产品基本知识及理论知识讲解

第二日：

产品操作及实践演练

第三日：

实践演练及项目工作分配

参与人员：

龚永安李国庆牛小辉丁政宝戴少虎李建国

2、井下安装调试：

（负责人：

李国庆）

本阶段在第四个工作日起，七个工作日内完成

第四到第七工作日为施工人员在井下设备的安装、检验

参与人员：

龚永安李国庆牛小辉丁政宝戴少虎李建国

3、井下试运行：

（负责人：

龚永安）

本阶段在第八个工作日起，三个工作日内完成

各放炮相关人员分三班在井下试运行，看能否达到预期果。

参与人员：

龚永安李国庆牛小辉丁政宝戴少虎李建国

三、主要成果

该项目实施经技术验收后，通过一个多月的试用来看，取得效果较为显著，基本达到预计使用效果，主要成果体现在以下几个方面：

1、该产品给班组长和瓦检员每人配备一个遥控器，用以在放炮员放炮时解锁充电用，这样能保证放炮时三在同时在场，有效管理不能联锁放炮问题，责任到人。

2、经试验，该放炮装置的光闭锁报警器能通过声光报警自动检测放炮区域50米范围内有没有人员走动并提出声光报警，如若检测到有人员直走动会自动闭锁断电，禁止发爆器引爆，大大提高了放炮安全问题。

3、采用该产品的发爆器能，在放炮前能自动检测电压不足、断线、短路等问题，并通过发爆器上的LED显示屏进行提示，能有效提高放炮效率及安全问题。

4、经试验，该产品发爆器采用镍氢电池，充电时不用打开发爆器后盖，一次充电可使用多次，可减少在井下私开发爆器后盖而引起的次带安全隐患。

5、经测定，该系统的通信手段能有效解决井下放炮的通信联络联络问题，让放炮的相关三人能实时通话，方便放炮人员及时控制意外情况，对放炮工作提供了很好的安全保障。

6、经测定，该系统通信设施在井下全部断电后还能正常使用四个小时，为处理一些意外应急措施提供了很大方便。

7、从管理效果来看，自采用三人联锁放炮系统后，该产品的硬件分配合理，对放炮相关人员都有硬件进行约束，彻底解决了放炮相关人员的责、权问题，打消了放炮人员的偷懒和侥幸心理。

8、社会及经济效益，自使用该系统至今，井下因放炮而引起的事故率为零，彻底改善了以前大事故没有，小事故偶发的现象，间接为我矿带来不可估量的经济效益。

四、存在的问题

经井下操作人员反溃及参与人员总结，该项目产品存在以下三个方面问题，具体如下：

1、放炮时间稍长

较传统发爆器，除布线外，该产品在放炮时间上比传统发爆器用费时30秒左右。

2、设备管理问题

因该产品设备综合性能高，较之传统发爆器价值更高，不能再采取以前的设备管理办法，所以必须制定相应的设备管理制度，以保证财产安全。

3、该产品与传统放炮设备相比造价较高，且不宜单套使用，大面积推广成本较高。

五、后期工作安排

在坚持使用该产品的情况下，后期工作主要体现在以下两个方面：

1、进行人员安全意识培训，使其积极使用三人联锁放炮监控系统。

2、针对本产品制定比较完善的设备管理制度。