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1、- 1 - 附件：安全生产科技成果奖励推荐书一、项目基本情况奖励类别：专业组：编号：项目名称中文孔庄煤矿井下皮带防灾应急系统的研究与应用英文主要完成人赵金明祝琳王胜徐锦文上官昌培姜奎主要完成单位孔庄煤矿山东科技大学推荐单位盖章（或专家签字）项目名称可否公布可否密级、保密期限及批准号主 题 词胶带巷风流；浮力效应；温度的变化规律申请奖励等级A、一等B、二等C、三等所属国民经济行业项目起止时间起始：年 月日完成：年月日联系人及电话姜奎填报时间2012 年 3 月 11 日- 2 - 二、项目简介项目所属科学技术领域、主要内容、特点及应用推广情况胶带输送机的结构特点决定其具有优良的性能，与其他输送机
2、相比较，在同等运输能力及运距条件下，其所需设备台数少，转载环节少，节省设备和人员，这使得胶带输送机在煤矿的应用十分广泛。胶带输送机正朝着大型化和高速化的方向发展。胶带输送机在运行中，借助于传动滚筒与输送带间的摩擦力将驱动装置与输送机有机地联系起来，以完成二者间的动力传递任务，保证输送机的可靠运行。从宏观上看，要求输送带与传动滚筒间保持同步关系，即二者间不能产生滑动而保持静摩擦，然而静摩擦力具有最大值，当需要传动滚筒传递的力大于它与输送带间的最大静摩擦力时，二者将产生滑动，出现打滑现象，持续的摩擦生热便会引发火灾事故。针对孔庄煤矿胶带运输系统的实际情况，主要进行了胶带巷灾变风流稳定性研究、灾变时
3、期胶带巷风流状态模拟、孔庄煤矿胶带巷构建独立回风系统研究、胶带巷防灾应急系统研究和胶带巷火灾灾变应急预案研究。通过本项目研究，提出合理的灾变后的风流控制方案和技术，以避免火灾污染区域及危害扩大化，尽可能地避免或减少胶带运输系统重大恶性事故的发生，提高矿井主要胶带巷的防灾、 抗灾能力，保障矿井安全生产和井下工作人员的生命安全。本课题的研究对孔庄煤矿具有十分重要的实际意义，其研究成果具有重要的推广价值。（不超过800 个汉字）- 3 - 三、项目详细内容1.立项背景孔庄煤矿目前有 15#共5条主要胶带巷， 是矿井各个采区的主要进风巷道。这5条胶带进风巷和矿井的主要生产区域全部相连，涉及范围广，与-
4、375、 -620、 -785、-1015四个开采水平相通，巷道系统联系复杂。同时胶带系统本身的连接关系又对胶带巷通风系统有着重要的影响，如4#胶带和 5#胶带的直接搭接、 5条胶带担负矿井主要进风任务等。 矿井延伸采用单巷延伸方式，可以利用的现有巷道很少， 给胶带巷形成独立通风系统造成困难， 一旦胶带系统某处发生火灾就有可能波及整个胶带系统和主要生产区域， 特别是下一步集中生产的I6 采区， 会使烟气蔓延整个矿井，甚至造成全矿井的风流紊乱，危害极大。所以，针对孔庄煤矿胶带运输系统的实际情况，在目前不能全部实现独立通风系统的前提条件下，就必须结合矿井的开拓开采布局及生产计划，先通过系统优化、小
5、工程量的巷道施工，解决 1#、3#胶带巷的独立通风，再分阶段、有步骤地解决其它胶带巷的独立通风问题， 进而建立一个比较完善的矿井胶带巷独立通风系统。在目前孔庄煤矿胶带巷不具备独立通风条件下如何通过实施风流的有序流动，采用自动风门控制技术，制定周密的安全技术措施来预防胶带巷发火；在胶带巷发火后，采取哪些有效措施来防止事故扩大，是孔庄煤矿安全管理中的一个技术难题。课题组从通风系统灾变前的预警和灾变后的控制两方面着手，将火灾监测、 火灾模拟与风流稳定性研究、 矿井通风系统自动控制技术研究等有机的结合起来，通过研究火灾时期风流的流动规律，提出合理的灾变后的风流控制方案和技术，以避免火灾污染区域及危害扩
6、大化， 提高矿井抗灾减灾能力， 保障矿井安全生产和井下工作人员的生命安全。（不超过800 个汉字）- 4 - 2、详细科学技术内容课题的主要研究内容包括以下四个方面：1) 胶带巷发生火灾后的影响区域及其风流的稳定性研究在现有系统下，通过对胶带巷发生火灾时不同火源位置、温度、范围、性质对形成火风压的影响、 火风压造成风流逆转的原因及条件、胶带巷发火与周边巷道的关系，以及对矿井通风系统风流稳定性的影响等内容的研究，从理论上阐明胶带巷发生火灾后烟气蔓延区域以及与胶带巷通风系统的关系。2) 胶带巷独立通风系统研究提出建立孔庄煤矿完善的胶带巷独立通风系统的整体方案，并结合矿井的开拓计划，提出阶段方案并分
7、步实施。3) 胶带巷发生灾变后的通风系统风流自动控制技术研究胶带巷火灾时风流自动控制系统主要包括四个部分，分别是：灾变预警系统、自动控制系统、报警系统和远程控制系统，关键技术如下。(1) 灾变时风流的控制与通风设施调节位置的确定根据矿井实际情况确定通风设施的安设位置，尽量实现胶带巷的独立回风， 通风条件受到限制采用风流短路控制技术，以便在灾变发生时将有毒有害烟流及时排入回风巷，避免与工人接触，发生中毒事故。(2) 胶带巷烟雾传感器、 CO 传感器安设位置的确定在胶带机机头、机尾以及胶带巷关键部位安设烟雾传感器、CO 传感器等监测设备，以获取胶带系统的实际状况，并作为自动控制信息源。(3) 胶带
8、巷自动控制风门的实现进行深入研究， 在胶带通风系统的关键部位安设自动风门，在其它需要控制风流的次要部位安设普通风门， 建立独立的监控系统， 实现井下通风系统数据的实时传输，出现灾变及时动作。4) 人员的救援疏散与应急救援预案研究(1) 人员的救援疏散通过巷道局部风流短路的方式控制火灾时期风流的流动方向，必然会涉及到有- 5 - 人员经过的巷道， 如果不采取有效的救援疏散措施，这部分人员就会受到火灾烟气的危害。因此，本课题通过研究烟流经过的人行巷道中人员的逃生方式，建立人员的救援疏散模型， 进一步确定疏散所需最大时间。 同时研究烟气在人行巷道中的扩散蔓延规律，为指导人行巷道中避难硐室布置以及人员
9、正确的疏散方式提供指导依据。(2) 应急救援预案针对孔庄煤矿， 利用其管理和技术资源， 编制胶带巷不同地点发生火灾时的应急救援预案，一旦发生灾变时，及时启动预案，加强救灾的组织领导，防止事故的扩大。对于烟流经过行人巷道的，要设置语音、灯光报警装置，以便在灾变后进行报警。（纸面不敷，可另增页）- 6 - 3、创新点：本课题的创新点如下：(1) 运用流体力学软件进行了胶带巷采取控风措施前风流状态的稳态模拟、采取控风措施后风流状态的稳态、非稳态模拟，得出了温度、流速、CO及烟雾的变化规律；(2) 根据实际情况进行了胶带巷建立独立回风系统的可行性研究，对于不具备建立独立回风系统的胶带巷， 灾变时期利用
10、自动风门进行风流短路的方式控制灾变烟流；(3) 建立了基于完善的理论分析，运用先进的监测、控制设备，符合现场实际的可靠、 全面的胶带巷防灾应急系统， 该系统包括灾变预警系统、 风门自动控制系统、报警系统和远程控制系统；(4) 建立了人员逃生速度模型，进行了避难硐室设置的研究。（不超过400 个汉字）4、保密要点：（不超过100 个汉字）- 7 - 5、与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较矿井胶带巷通风系统的预警与控制作为一个复杂的研究课题，涉及烟流流动规律、火灾数值计算、预警与自动控制等多个方面，国内外许多学者对以上相关问题进行了大量的研究，取得了富有成效的成果。本课题通过进一步探索矿井胶
11、带巷通风系统灾变前后的具体特点，具体对通风系统预警和通风系统灾变控制技术进行研究，形成较为全面的矿井胶带巷通风系统的预警与控制技术体系，形成胶带巷防灾应急系统。而研究方法上，则注重在大量事故资料调查的基础上，运用流体力学分析、数值模拟等手段力图重现灾害发生所需要的基本条件，并辅以必要的试验考察， 揭示通风系统灾变的破坏程度与各因素的必然联系，研究方案为：(1) 调查、汇集全国发生胶带火灾的事故资料，了解其环境条件、作业情况等基础参数，明确诱发火灾的基本原因，对已经实现胶带独立回风系统的矿井进行调研，研究其共性，掌握其理论与成功做法；(2) 对目前的自动风门研究及应用情况进行调研，研究其实现原理
12、并对其性能进行测试，根据矿井实际情况进行选型；(3) 运用 Fluent 流体力学分析软件模拟胶带系统灾变后的通风参数，确定火风压的强度及影响范围，分析烟流流动的规律性；(4) 根据模拟结果，针对矿井胶带巷实际情况制定胶带巷灾变后的控风方案，明确每一条胶带巷的控风原理与具体实施方法；(5) 根据控风方案，确定通风调节装置包括自动风门、普通风门以及矿井灾变信息报警提示装置的安设位置，实现灾变后胶带巷通风系统的自动控制；(6) 建立人员救援疏散模型，确定避难硐室的位置，制定胶带巷火灾灾变应急预案。（不超过800 个汉字）- 8 - 6、应用情况本课题通过对胶带巷火灾灾变风流稳定性的理论研究，基于实
13、际情况的火灾过程动力学数值模拟和灾变自动预警与控制系统的现场应用，取得良好效果。根据孔庄煤矿胶带巷道的实际情况，用Gambit 软件建立了 2#和 5#胶带巷道的物理模型。为了便于模拟，模型在充分考虑巷道特点的前提下，进一步简化，将火灾场景设置为胶带机头下风侧的体积火源在日常风速和采取风流控制措施之后的风速情况下的火灾燃烧。 通过临界风速的理论计算， 得出了在正常通风条件下胶带巷火灾不会产生烟气逆流现象的结论，并通过模拟结果得到了验证。建立了胶带巷通风系统预警指标体系，该指标体系的建立便于工作人员进行日常隐患排查， 能够及时对胶带巷的灾变做出预警，也为灾变预警系统的设计提供了具体的、量化的指标
14、。进行了胶带巷防灾应急系统的设计与实施，该系统主要包括四个部分，分别是：灾变预警系统、风门自动控制系统、报警系统和远程控制系统，系统采用了光线传输、非网管型交换机、 可编程控制器等先进的技术和装备；根据对胶带燃烧的分析进行了传感器的选型和设计；根据对自动风门的深入研究选用FMSW-A 型矿用双向无压风门进行风流自动控制，并利用 SIMATIC WinCC 编程软件进行了控制软件的开发； 根据救援系统中风门、 传感器和警报系统的供电和控制线路不得布置在胶带巷中的原则，线路的设置全部避开了胶带巷，供电源选取就近的变电所。通过假设简化，确定了影响孔庄煤矿工人逃生疏散的主要因素是人的运动能力，并利用统
15、计的方法建立了人的疏散逃生速度模型。在基于 CO 运移模型和人员疏散速度模型的基础上， 得出了人行巷道即使不安设避难硐室也可以使人员安全逃生的结论。 由于在人行中安设了多个声光警示器，缩短了灾变发生到人员开始撤离的时间，进一步提高了安全系数。因此，我矿在I6、IV1 等采区建立了永久避难硐室，其中 I6 采区避难硐室已经进行载人试验并取得圆满成功。（不超过800 个汉字）- 9 - 7经济效益单位：万元人民币项目总投资额回收期（年）栏目年份新增利润新增税收创收外汇（美圆）节支总额各栏目的计算依据：8、社会效益：- 10 - 四、本项目曾获科技奖励情况获奖时间奖项名称奖励等级授奖部门（单位）五、
16、申请、获得专利情况表国别申请号专利号项目名称- 11 - 六、主要完成人情况表第 X 完成人姓名性别民族出生地省（自治区、市）市（县）出生日期年月党派工作单位联系电话通讯地址及邮政编码家庭住址住宅电话电子信箱毕业学校文化程度学位职务、职称专业、专长毕业时间曾获奖励及荣誉称号情况：参加本项目的起止时间自年月至年月主要学术（技术）贡献本人签名： _ 年月日- 12 - 七、主要完成单位情况表单位名称第完成单位单位性质A 研究院所B 学校C 社会团体D 事业单位E 国有企业F 民营企业G 其他联系人联系电话传真电子信箱通讯地址及邮政编码技术开发和应用的主要贡献 单位盖章年月日- 13 - 八、推荐单位意见（专家推荐不填此栏）推荐单位公章年月日- 14 - 九、安全生产科技成果简介成果名称申报单位名称通讯地址邮政编码联系人电话 (区号 ) 电子信箱传真 (区号 ) 成果完成单位孔庄煤矿中国矿业大学成果类别新技术新工艺新方法新设计新产品新材料新品种其他成果水平国际领先国际先进国内领先国内先进成果评价方式鉴定验收专利其 他成果简介（可另加附页）- 15 - 十、附件
