瓦斯突出隧道施工数字化安全管理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种瓦斯突出隧道施工数字化安全管理系统，包括瓦斯监控系统、自动广播系统、视频监控系统和瓦斯流动巡查系统；瓦斯监控系统包括瓦斯监控子系统和人员定位子系统，瓦斯监控子系统通过监控分站连接有甲烷等传感器；监控分站设有用于隧道内的馈电开关控制回路的远程断电控制和馈电传感监测的断电仪；人员定位子系统人员定位和动态管理；自动广播系统的信号输入端与瓦斯监控子系统的瓦斯超限报警信号输出端和人员定位子系统的求救信号输出端连接；视频监控系统用于对施工现场进行实时监控；瓦斯流动巡查系统用于对瓦斯浓度进行流动监测。本实用新型的有益效果是，功能完备、瓦斯超限监测报警准确可靠，特别适用于含瓦斯突出隧道掘进施工。
【专利说明】
瓦斯突出隧道施工数字化安全管理系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种隧道施工安全管理系统，特别是一种瓦斯突出隧道施工数字化安全管理系统。
【背景技术】
[0002]随着我国交通事业的发展，穿越含瓦斯地层修筑隧道的情况越来越多，高瓦斯隧道数量也在不断增加。瓦斯主要成分即甲烷，是煤矿事故的罪魁祸首，国内煤矿矿难70?80%都是由瓦斯爆炸引起的。瓦斯事故主要是煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸、瓦斯窒息伤人等，此类事故一旦发生常常影响巨大，不但给矿井局部带来毁灭性损失，影响煤炭生产的正常进行，更给企业员工、矿工及其家属带来难以估量的经济损失和心理伤害。避免瓦斯积聚的最重要的一步就是通过瓦斯监测监控找到瓦斯超限的地方，这就必须要依靠各类瓦斯监测监控系统。煤矿瓦斯监测监控系统的应用对改善我国煤矿的安全状况、降低人员和财产损失、提高煤矿生产效率和现代化水平具有重要作用。同时，在“先抽后采、监测监控、以风定产” 12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下，2007年I月，国家安全生产监督管理总局要求所有煤矿矿井(包括高瓦斯矿井和低瓦斯矿井)必须安装瓦斯监控系统。我国煤矿中目前使用的各类瓦斯监测监控系统多达十几种，其具有瓦斯监测报警和人员定位等功能，基本满足煤矿井下作业要求。但对于隧道施工而言，由于其作业的特殊性，特别是作业工期要求的紧迫性，需要一种安全性更加可靠的管理系统。为此，需要对现有安全系统进行完善和改进。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种瓦斯突出隧道施工数字化安全管理系统，以确保作业安全。
[0004]为实现前述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0005]—种瓦斯突出隧道施工数字化安全管理系统，包括瓦斯监控系统、自动广播系统、视频监控系统和瓦斯流动巡查系统；
[0006]所述瓦斯监控系统包括瓦斯监控子系统和人员定位子系统，瓦斯监控子系统通过监控分站连接有甲烷传感器、风速传感器、一氧化碳传感器和温度传感器;监控分站设有断电仪，断电仪用于隧道内的馈电开关控制回路的远程断电控制和馈电传感监测；人员定位子系统用于隧道内人员定位和动态监控管理；
[0007]所述自动广播系统的信号输入端与瓦斯监控子系统的瓦斯超限报警信号输出端和人员定位子系统的求救信号输出端连接；
[0008]所述视频监控系统用于对人员进出情况、机械车辆情况、施工生产情况进行实时监控；
[0009]所述瓦斯流动巡查系统用于对工作面瓦斯浓度进行流动式监测。
[0010]采用上述技术方案的本实用新型，利用现有瓦斯监测系统，整合自动广播系统、视频监控系统和瓦斯流动巡查系统，其集瓦斯自动监测报警、瓦斯流动监测、人员定位管理，人员疏散自动广播、现场视频监控等多种功能于一体，特别是具有瓦斯自动检测和流动监测两套子系统，二者可相互补充。其中，流动监测通常通过专职瓦检员、安全员、班组长等进行，可有效避免因自动监测的传感器、线路或分站等故障，或人工监测仪器故障导致的漏检漏报风险，提高管理系统运行的可靠性。
[0011]优选的，所述甲烷传感器垂直悬挂在隧道上方风流稳定的位置，距顶板不得大于300mm，距巷道侧壁不得小于200mm。以准确监测隧道内的甲烷浓度，进一步提高系统瓦斯监测的可靠性。
[0012]进一步优选的，所述甲烷传感器的设置点包括开挖工作面送风风流中的掌子面5m范围内拱部、开挖工作面回风风流中的掌子面处风筒口一侧10?15m范围内、各种作业台车和机械附近20m内的风流中、坑道总回风风流中的距离洞口 30?50m范围、局扇及电气开关前后1m的风流中、回风风流中的机电硐室进风侧、回风巷道中的电气设备上侧10?15m处，以及隧道硐室和横通道中的瓦斯积聚处。进一步确保隧道内相关重点部位瓦斯监测结果的准确性，特别适用于隧道掘进施工。
[0013]优选的，所述一氧化碳传感器安装在拱顶中线，距顶板距离不超过300mm;所述温度传感器安装在巷道中上部;所述风速传感器安装在巷道前后10m，且无分支风流、无拐弯、无障碍和断面无变化的巷道中上部。确保隧道内相关重点部位一氧化碳监测结果的准确性，避免施工人员一氧化碳中毒，确保施工人员安全，特别适用于隧道掘进施工。
[0014]优选的，所述瓦斯流动巡查系统通过便携式甲烷检测报警仪和/或便携式光干涉光学甲烷检测仪由巡查人员进行巡查。巡查由专职瓦检员、安全员、班组长完成，并根据职能要求配备便携式甲烷检测报警仪或便携式光干涉光学甲烷检测仪，或者二者均需配备，以适应不同人员的巡查职责要求，如瓦斯检测工必须使用光干涉光学甲烷检测仪负责对掌子面、模板台车、空腔处、横通道、断面变化等处的瓦斯浓度进行检测；带班人员、工班长、安检员等使用便携式甲烷检测报警仪对洞内瓦斯含量经常进行检查。显然，巡检人员还可根据安全管理需要对巡检点进行风速、一氧化碳、硫化氢等参数进行检测，检测结果超标时，及时报警，并配合自动广播系统进行播报、传达，以便危险区域的人员及时疏散、撤离，确保施工安全。
[0015]进一步优选的，所述瓦斯流动巡查系统在隧道任一巡查断面上的巡查点包括拱顶、两侧拱脚和两侧墙脚各距坑道周边200mm处的5个巡查点。以人工巡查部位的完整性确保巡查结果的准确性。
[0016]本实用新型与现有技术相比的有益效果是，功能完备、瓦斯超限监测报警准确可靠，特别适用于含瓦斯突出隧道掘进施工。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的结构示意图。
[0018]图2是本实用新型中瓦斯监测系统的部分传感器在巷道内布置的位置示意图。
[0019]图3是本实用新型中人工巡查系统在隧道断面上的监测点位置示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施范围之中。
[0021]—种瓦斯突出隧道施工数字化安全管理系统，包括瓦斯监控系统10、自动广播系统20、视频监控系统30和瓦斯流动巡查系统40。其中，
[0022]瓦斯监控系统10包括瓦斯监控子系统11和人员定位子系统12，瓦斯监控子系统11通过监控分站I连接有甲烷传感器2、风速传感器3、一氧化碳传感器4和温度传感器5;监控分站I设有断电仪6，断电仪6用于隧道内的馈电开关控制回路的远程断电控制和馈电传感监测;如利用现有某型号瓦斯监控系统10，隧道内敷设监控信号电缆，掘进工作面紧跟安设甲烷传感器2、风速传感器3等进行适时监测，通风机监控采用I?5mA电流型设备开停传感器，按模拟信号处理；当瓦斯浓度>0.5%时，甲烷传感器2发出声光报警；当瓦斯浓度>1.0%或通风机停电，或风速〈0.25m/s时，监测分站I发出控制信号实现断电。当瓦斯浓度〈0.3%时，且通风机恢复供风时，停止控制信号，解除闭锁，供电方可恢复；当掘进工作面瓦斯浓度超限或通风机停止运行、风速低于设定值时，传感器将信号传输到监控分站I，监控分站I通过数据传输电缆及传输接口，将数据传输到地面监控中心站，地面监控中心站根据软件设定的瓦斯浓度等数值的上/下限值将分析结果转换成甲烷电闭锁控制信号，将此信号发送到监控分站I执行本地断电器断开控制掘进工作面、回风巷道内分布的被控电源设备。人员定位子系统12用于隧道内人员定位和动态监控管理；甲烷传感器2的设置点包括开挖工作面送风风流中的掌子面5m范围内拱部、开挖工作面回风风流中的掌子面处风筒口一侧10?15m范围内、各种作业台车和机械附近20m内的风流中、坑道总回风风流中的距离洞口30?50m范围、局扇及电气开关前后1m的风流中、回风风流中的机电硐室进风侧、回风巷道中的电气设备上侧10?15m处，以及隧道硐室和横通道中的瓦斯积聚处；甲烷传感器2垂直悬挂在隧道上方风流稳定的位置，距顶板不得大于300mm，距巷道侧壁不得小于200mm; —氧化碳传感器4安装在拱顶中线，距顶板距离不超过300mm;所述温度传感器5安装在巷道中上部；所述风速传感器3安装在巷道前后10m，且无分支风流、无拐弯、无障碍和断面无变化的巷道中上部。
[0023]自动广播系统20的信号输入端与瓦斯监控子系统11的瓦斯超限报警信号输出端和人员定位子系统12的求救信号输出端连接。
[0024]视频监控系统30用于通过监控摄像头9和监控显示终端对人员进出情况、机械车辆情况、施工生产情况进行实时监控。
[0025]瓦斯流动巡查系统40用于对工作面瓦斯浓度的及时监测；瓦斯流动巡查系统包括便携式甲烷检测报警仪7和便携式光干涉光学甲烷检测仪8，如图3所示，瓦斯流动巡查系统在隧道任一巡查断面上的巡查点包括拱顶、两侧拱脚和两侧墙脚各距坑道周边200mm处的5个巡查点，且流动巡查处还监测风速、硫化氢、粉尘等。
[0026]以上虽然结合了附图描述了本实用新型的实施方式，但本领域的普通技术人员也可以意识到对所附权利要求的范围内作出各种变化或修改，这些修改和变化应理解为是在本实用新型的范围和意图之内的。
【主权项】
1.一种瓦斯突出隧道施工数字化安全管理系统，包括瓦斯监控系统(10)，其特征在于，还包括自动广播系统(20)、视频监控系统(30)和瓦斯流动巡查系统(40); 所述瓦斯监控系统(10)包括瓦斯监控子系统(11)和人员定位子系统(12)，瓦斯监控子系统(11)通过监控分站(I)连接有甲烷传感器(2)、风速传感器(3)、一氧化碳传感器(4)和温度传感器(5);监控分站(I)设有断电仪(6)，断电仪(6)用于隧道内的馈电开关控制回路的远程断电控制和馈电传感监测;人员定位子系统(12)用于隧道内人员定位和动态监控管理； 所述自动广播系统(20)的信号输入端与瓦斯监控子系统(11)的瓦斯超限报警信号输出端和人员定位子系统(12)的求救信号输出端连接； 所述视频监控系统(30)用于对人员进出情况、机械车辆情况、施工生产情况进行实时监控； 所述瓦斯流动巡查系统(40)用于对工作面瓦斯浓度进行流动式监测。2.根据权利要求1所述的瓦斯突出隧道施工数字化安全管理系统，其特征在于，所述甲烷传感器(2)垂直悬挂在隧道上方风流稳定的位置，距顶板不得大于300mm，距巷道侧壁不得小于200mm。3.根据权利要求1所述的瓦斯突出隧道施工数字化安全管理系统，其特征在于，所述甲烷传感器(2)的设置点包括开挖工作面送风风流中的掌子面5m范围内拱部、开挖工作面回风风流中的掌子面处风筒口一侧10?15m范围内、各种作业台车和机械附近20m内的风流中、坑道总回风风流中的距离洞口 30?50m范围、局扇及电气开关前后1m的风流中、回风风流中的机电硐室进风侧、回风巷道中的电气设备上侧10?15m处，以及隧道硐室和横通道中的瓦斯积聚处。4.根据权利要求1?3中任意一项权利要求所述的瓦斯突出隧道施工数字化安全管理系统，其特征在于，所述一氧化碳传感器(4)安装在拱顶中线，距顶板距离不超过300mm;所述温度传感器(5)安装在巷道中上部;所述风速传感器(3)安装在巷道前后10m，且无分支风流、无拐弯、无障碍和断面无变化的巷道中上部。5.根据权利要求1?3中任意一项权利要求所述的瓦斯突出隧道施工数字化安全管理系统，其特征在于，所述瓦斯流动巡查系统通过便携式甲烷检测报警仪(7)和/或便携式光干涉光学甲烷检测仪(8)由巡查人员进行巡查。6.根据权利要求5所述的瓦斯突出隧道施工数字化安全管理系统，其特征在于，所述瓦斯人工巡查系统在隧道任一巡查断面上的巡查点包括拱顶、两侧拱脚和两侧墙脚各距坑道周边200mm处的5个巡查点。
【文档编号】E21F17/18GK205532720SQ201620188667
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】曹美俊, 邹永红, 王强, 李林林, 王江, 代黔彪, 李兆奎
【申请人】中铁十八局集团有限公司, 中铁十八局集团隧道工程有限公司