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2014年度安全科技攻關指南

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一、技術裝備發展現狀

(一)煤礦領域。

1.區域瓦斯治理技術及裝備。瓦斯參數測定工藝技術及裝備取樣深度達到100m以上,取樣時間小于3min,測量誤差小于7%。井下千米定向瓦斯抽采技術及裝備,鉆孔深度達1212m。突出松軟煤層的順層鉆孔鉆機,在堅固性系數f0.5條件下煤層鉆孔深度達到150m,成孔率達到70%。松軟煤層鉆護一體化技術方面,實現了隨鉆隨護和全孔深下篩管,解決了因鉆孔坍塌、變形造成瓦斯抽采效果不佳的難題。瓦斯抽采鉆孔密封方面,開發了新型高分子材料“兩堵一注”式封孔工藝和顆粒封孔技術及裝備,解決了孔外裂隙場漏氣造成瓦斯抽采濃度大幅度下降的難題,單孔平均瓦斯抽采濃度達到45%以上。

2.地面施工的瓦斯治理技術及裝備。研制出的地面操作控制井下施工和井下500m以遠操作控制的瓦斯抽采遠控鉆機,實現自動上下鉆桿。形成了集資源評估、井位優選、井型結構優化設計、鉆完井適用性控制、采動鉆井防護、抽采及監控、集輸安全防控等技術于一體的采動區地面井抽采成套技術。

3.決策智能化瓦斯災害防治技術及裝備。安全生產綜合監控技術實現升級換代,井下易爆環境用以太環網+現場總線、寬帶接入設備、大容量本質安全電源設備、異常聯動控制等技術實現了大面積應用。開發出的紅外甲烷傳感器實現了工業性應用,誤差≤真值的±10%,響應時間≤12s,工作穩定性≥12個月,壽命≥5年;開發出了激光甲烷傳感器樣機,測量精度±0.05%,響應時間<12s,預期壽命≥5年。利用煤與瓦斯突出預警指標體系和模型,建立了煤與瓦斯突出綜合管理和預警平臺,實現了多因素全過程綜合預警,預警總準確率達80%以上。

4.物探技術及裝備。

地面探測方面:地面核磁共振電法最大探測深度達150m。井下三維電磁探測最大探測深度達到150m,電流測量精度0.5%50mA),接收電壓精度0.1%1mV),支持電極數256個。高分辨三維地震勘探可以查出1000m深度以內落差35m以上的斷層和直徑20m以上的陷落柱。地面瞬變電磁探測最大探測深度1000m,發射機關斷時間依據線圈的電流以及電感,邊長100m回線,40A電流時為30μs左右,操作溫度-2050℃,接收機采樣分辨率最大28位,操作溫度-1040℃。地面高密度電法最大探測深度達150m,發射部分最大供電電壓900V,做高密度電法時最高允許電壓450V,最大供電電流5A,接收部分測量精度10mV時誤差0.5%,對50Hz工頻干擾、共模干擾與差模干擾抑制優于80dB

采煤工作面地質構造探測方面:工作面槽波地震透視距離達1000m,可以查出落差大于1/2煤厚的斷層、直徑10m以上的隱伏陷落柱和煤厚變化25%的范圍。礦井無線電波透視探測距離達250m,發射機發射功率2W,接收機接收靈敏度0.05μV/m,測量范圍0.1113.9dB

工作面超前探測方面:瑞利波超前探測能力可達到50m。高精度超前探測的探地雷達超前探測距離達30m。井下地震波超前探測距離達150m。礦井瞬變電磁探測最大超前探測距離150m,發射部分關斷時間0.5μs,接收部分探頭等效面積450m21800m2,連續工作時間6小時。礦井直流電法超前探測距離100m,接收電壓精度0.02%100mV)。

5.鉆探技術及裝備。

硬巖層高效定向鉆進技術裝備:定向鉆機扭矩3500N·m,回轉轉速300r/min,起拔力100kN,孔底馬達扭矩800N·m,泥漿泵送系統排量350L/min,巖層硬度系數f4時,機械鉆速≥25m/h,巖層硬度系數f>4時,機械鉆速≥10m/h。隨鉆測量系統測量精度:傾角±0.2°,方位角和面向角±1.5°。

井下高壓水探放裝備:鉆機扭矩6000N·m,給進力180kN,封孔套管承壓能力達到13MPa,泥漿泵送系統最大排量390L/min,泥漿泵送系統最高額定壓力12MPa

松軟破碎地層鉆進技術及裝備:定向鉆機扭矩5000N·m,鉆機額定轉速200r/min,鉆桿通孔直徑50mm,固控系統的處理能力200L/min,處理后沖洗液含砂量0.2%,鉆孔深度不低于200m

6.化探技術及裝備。重點礦區充水含水層水化學特征數據庫:具有導入、導出excel文件、自動進行水質類型計算、自動繪制Piper圖、Schoeller圖、Stiff圖等和自動輸出報表(wordPDF文件)功能,數據庫中涵蓋絕大部分充水含水層的水化學基礎資料,標準含水層水質資料500個,實現數據實時更新。

7.火災早期監測預警控制技術裝備。

貧氧條件下甲烷單波長光譜定量檢測裝備:甲烷檢測量程為0100%,檢出限優于0.1%0%3%時誤差≤±0.3%3%100%時誤差≤真值的±10%

超低濃度目標氣體光電離檢測技術及裝備:乙烯檢測量程為0200ppm,檢出限為0.1ppm

基于光譜技術的煤礦自燃火災長距離、在線、實時監測預警系統:可連續在線監測O2CH4C2H4C2H2COCO2,可對自燃火災危險性進行早期預警。

采空區分布式光纖測溫裝備:最大通道數不小于16路,測量誤差優于0.1,定位精度小于1m

煤礦火災及繼發性災害阻燃抑爆材料及裝備:材料具有阻燃、抑爆性能,PH值為中性,無毒,可完全降解、溶于水,與水混合時用量配比小于5%;霧化裝置超微霧化霧滴直徑小于50μm,流量大于40L/min

8.礦井隱蔽火源探測技術及裝備。煤炭自燃隱蔽火區熱輻射探查裝備可對淺地表煤巖體熱輻射范圍與能量等級判別,探測深度50m、溫度300以上。同位素測氡探測裝備探測深度可達500800m。煤自燃隱蔽火區多元信息探測裝備可對200m以淺的地下煤層自燃火災燃燒中心進行查找與定位,探測誤差小于深度的10%,預報準確率80%以上。

9.典型外因火災監控技術及裝備。

井下膠帶運輸機火災監測控制裝備具有無線接入、遠程控制功能,監測長度≥10km,無線溫度傳感器測量范圍0400℃,誤差≤±2

井下電纜火災分布式光纖測溫探測距離≥10km,測量誤差優于0.1,定位精度小于1m,響應時間≤8s

10.礦井火災治理技術及裝備。

防滅火材料及裝備:材料快速凝結時間≤5min,低速凝結時間≥120min;壓注設備出口壓力≥5MPa,出口流量≥40m3/h

松散煤巖體大孔徑滅火鉆孔鉆進裝備:孔徑150mm條件下有效鉆進距離≥100m

淺埋藏近距離復合煤層堵漏控風與惰化降溫裝備:地面固定式液氮惰化降溫系統流量≥1000m3/h。井下移動式液氮惰化降溫系統單罐容積≥2m3,運行壓力≥0.8MPa

11.井下人員定位:可在井下形成覆蓋均勻的無線網絡,靜態定位精度2m,災害狀況下能正常工作。快速傳輸數據和高質量音頻、視頻和圖像;井下目標移動速度不大于1m/s的條件下,定位精度達5m

12.供電安全技術及裝備。

防越級跳閘技術及裝備。短路防越級跳閘率達到95%,單相接地防越級跳閘率不低于70%,支持開關級數超過4級,支持同一線路開關數量超過32臺。

新型電力智能監控系統:模擬量傳輸處理誤差不大于1.0%,累計量輸入傳輸處理誤差不大于1.0%,系統巡檢周期不大于30s,遠程控制響應時間不大于系統巡檢周期,異地控制響應時間不大于2倍的系統巡檢周期,就地控制響應時間不大于2s,誤碼率不大于10-8,尚不具備遙調功能。

新型饋電狀態傳感器:具備線路饋電狀態的檢測功能,較易受到外部電場和井下環境干擾,僅適用于非屏蔽(鎧裝)電纜。

井下高壓電網選擇性漏電保護技術及裝備。故障反應時間不超過30ms,保護線路超過16條,準確率達到80%

低煙無(低)鹵阻燃電纜。目前尚無符合行業要求的產品。

13.千米深井提升及安全保障技術及裝備。一次提升高度最大可達975m,最大破斷拉力達1700kN、靜張力差達340kN,提升速度最高可達12m/s,實現了智能閘控。可實時監測鋼絲繩載荷和鋼絲繩狀態。

14.礦用防爆柴油機綜合防爆。所排放尾氣中CO值低于1000ppmNOX值低于800ppm;柴油機防爆改裝后的功率平均下降20%左右,最低僅能控制在15%左右。

15.井下快速運輸及安全保障裝備。運物速度40km/h,運人速度25km/h,牽引力160kN,爬坡能力≤25°,目前未實現雙線制動,無超載、超速保護功能。

16.井下運輸監控技術及裝備。對運輸設備實時監測報警、控制及雙向通訊,具備對膠帶運行中主要摩擦部位溫度實時檢測功能,溫度測量精度0.1,已具備對運輸車輛的調度管理功能。

(二)非煤礦山領域。

1.非煤礦山典型災害探測與治理技術及裝備。掘進工作面前方區域復雜地質超前預報技術及裝備測距達200m,定位誤差5m;井下復雜地質體賦存狀態三維激光掃描技術及裝備,量程達200m,角度分辨率不低于0.1°,測量頻率不低于10Hz,防護等級IP54;露天礦山邊坡、排土場邊坡和尾礦壩位移和變形的監測誤差0.1mm;適用于尾礦壩、排土場邊坡水位探測和診斷的地面高精度三維電法探測深度達到100m

2.超大規模超深井開采安全關鍵技術及裝備。實現對頂底板、巷道實時在線可視化監測,監測傳感器精度不小于0.1kPa,圖像的微平均準確率60%以上;根據一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等有害氣體及其運移擴散規律,形成有害氣體的動態監測和控制技術,預警準確率達到80%以上。

(三)危險化學品領域。

1.大型石化裝置典型事故檢測監測技術及裝備。

大型石油化工裝置近遠程雷電預警及處置關鍵技術裝備:可對易受臺風或強對流天氣影響、地屬多雷區或強雷區的生產、儲存裝置雷擊探測范圍從現有20km延伸至60km,雷電預警時間從15分鐘延長至2小時。

典型危險化工工藝及裝置三維數字化建模及缺陷修復技術及裝備:利用3D GIS技術實現高危危險化學品生產工藝及裝置的在線數字化可視化監控,對缺陷和檢測、維護實施精確化和程序化管理,對化學品泄漏、擴散、燃燒和爆炸原因、機理及過程進行三維動態恢復。

危險化學品微泄漏檢測技術及裝備:可運用于石化裝置危險區域的監控監測和應急管理,探測與監控危險區域內多種危險氣體泄漏狀態分布與局部區域微小泄漏的濃度變化情況,探測區域可達0.1m22km2范圍,探測濃度變化的精度可達幾ppm至幾十ppm,可基本覆蓋化工生產過程的各種危險有害氣體(甲烷、乙烷、液化石油氣等烴類物質,一氧化碳、硫化氫、氨氣、光氣等毒性氣體)。

2.高含硫天然氣凈化處理廠安全保障關鍵技術:高含硫天然氣中硫化氫含量脫除到5ppm

3.危險化學品管道輸送安全保障關鍵技術及裝備:實現高精度危險化學品長輸管線泄漏遙感監測與預警定位,將長輸管道現場信息收集精度提高到0.5m,巡線效率提高到50km/d

(四)職業病危害領域。

1.煤礦井下防塵關鍵技術及裝備。

呼吸性粉塵在線連續監測與快速檢測設備:自動監測并計算呼吸性粉塵時間加權平均濃度(CTWA)和超限倍數,測量范圍(0.1150mg/m3,測量誤差小于10%

低透氣性煤層注水與瓦斯抽采協調技術及裝備、以控制呼吸性粉塵為主的噴霧降塵關鍵技術及裝備、綜掘工作面通風控塵與抽塵凈化相結合的成套關鍵技術及裝備:可將作業場所的總粉塵濃度降低95%以上,呼吸性粉塵濃度降低90%以上。

呼吸追隨型防爆防塵面罩:適用于煤礦井下作業,粉塵過濾效率≥99%,呼吸阻力≤100Pa,佩戴率≥90%

2.復雜大型空間的職業病危害防治關鍵技術及裝備。

密集焊接作業大型廠房(1000m2以上)電焊煙塵TWA控制在4mg/m3以下,短時間濃度≤8mg/m3。大型復雜涂裝作業廠房(1000m2以上)甲苯、二甲苯TWA濃度控制在50mg/m3以下,短時間濃度≤100mg/m3。大型復雜機加廠房噪聲強度控制在8h等效85dBA)以下。大型隧道(100m長)施工過程粉塵TWA降低80%。塵毒呼吸防護用品在確保過濾效率≥99%的前提下,實現塵毒并防、多種毒物并防、防電火花等特殊防護功能,具備過濾式防毒呼吸防護裝備壽命終結指示功能。

3.中小企業職業危害嚴重崗位共性防塵防毒關鍵技術及裝備。

粉劑裝袋和裝車作業、人工打磨和破碎作業總粉塵TWA控制在8mg/m3以下,其總塵和呼塵的超限倍數<2。有機溶劑人工調配和噴涂作業以及人工刷(涂)膠作業甲苯、二甲苯TWA控制在50mg/m3以下,短時間濃度≤100mg/m3。適用于長時間采樣的無泵型采樣器的實現國產化,采樣時間≥8h

4.新興行業職業危害嚴重崗位防塵防毒關鍵技術及裝備。

納米材料生產和使用場所總粉塵TWA控制在1mg/m3以下,呼塵TWA控制在0.7mg/m3以下。絲網印刷車間苯的TWA控制在6mg/m3以下,短時間控制在10mg/m3以下。100m3潔凈室達到十萬級潔凈度要求時所需時間≤20min。蓄電池生產企業鉛TWA控制在0.03mg/m3以下。電子行業元器件清洗作業場所丙酮TWA控制在300mg/m3以下。

(五)應急救援領域。

1.安全生產應急平臺技術及裝備。

實現國家、省、市安全生產應急平臺以及同級政府相關部門平臺之間縱橫聯通及信息共享,形成應急資源及信息動態管理、應急預案數字化管理及演練評估、事故態勢預測分析、專家協同會商等;移動應急平臺總質量小于40kg,通過車載、單兵攜帶等形式可快速部署,具備現場場景識別和快速構建、現場綜合信息實時采集傳輸與快速預測分析功能,實現現場全方位聲像實景信息采集傳輸、多級多方案協同標繪、在線會商、遠程協同指揮。

2.低空智能信息采集飛行器。有效載荷大于2kg,固定翼飛行器續航時間不小于2h,旋翼飛行器續航時間不小于30min,信息傳輸距離大于1015km,可集成紅外測溫技術、高清圖像傳感技術和氣體傳感技術,并能夠接收和中繼事故現場地面監測設備的監測數據,可進行事故現場大范圍參量監測及遠程傳輸。

3.應急救援用機器人。

危險環境信息智能采集機器人:有效載荷大于5kg,續航能力大于5km,連續工作時間不低于4h,實現防水、防塵和防爆功能,集成非接觸測溫、氣體檢測、障礙物距離測量和圖像識別等技術,實現自主避險功能,可單兵便攜,適宜通過狹小縫隙空洞,可遙控或半自主工作。

用于危險環境作業、救援的主從遙操作移動雙臂作業機器人:用于危險環境下進行設備維修、接線、切割、焊接、清掃、探測、目標抓取和精確定位等較為復雜和精密的作業,采用主從有線或無線遙控操作方式,機械臂可自主實現末端作業工具的更換,可選裝多個傳感設備和作業工具,機器人的兩個機械臂至少具有七個自由度,每個機械臂末端最大荷載不少于10kg,重復定位精度不低于0.5mm,連續工作不小于4h

4.生命探測與搜索定位技術及裝備。復雜環境下探測距離大于10m,小型便攜。

5.井上井下透地通信技術及裝備。雙向音頻信號傳輸透地深度達800m

6.地面大直徑救援鉆孔快速施工關鍵技術及裝備。下排渣式擴孔用大直徑空氣潛孔錘鉆進技術成孔直徑800mm;擴孔用大直徑空氣錘雙壁鉆具反循環鉆進技術,成孔直徑800mm。大功率動力頭車載式鉆機(拖車式鉆機)轉矩30000N·m,起拔力90t,給進力15t,最大開孔直徑900mm,動力頭通徑120mm;救生艙主要結構尺寸艙體外徑580mm,艙體內部高度1900mm,艙體內部直徑500mm;實時視頻和語音通信系統,視頻最大幀率≥25/秒,分辨率≥1024×768dpi

7.井下大口徑水平鉆機。成孔直徑800mm,鉆孔長度80m

8.井下強排水用潛水電泵。流量最大可達1100m3/小時,揚程最高可達1700m,功率最大為4000kW,允許潛沒深度不超過70m;介質適應性方面,可泵送固體顆粒體積濃度不超過2%、最大固體顆粒截面積不超過過流面積50%的水流;孔口濾網有效面積不低于吸入口面積的3倍。

9.高可靠性應急救援用潛水電泵。允許潛沒深度大于600m;適應介質固體顆粒體積濃度不低于2%,最大固體顆粒不低于過流面積50%。配套管路承壓能力不低于6.4MPa,可實現現場快速連接的管接頭,單個接頭安裝連接時間不超過5min

10.化學氧自救器。吸氣溫度≤55,最長防護時間60min,表面最高溫度不超過呼吸溫度,二氧化碳平均濃度≤1.5%,短時間最大濃度≤3.0%,在規定防護時間內氣囊中氧濃度≥21%,在1.96kPa壓力下不漏氣,30s內氣囊達排氣時體積的2/560s內達排氣時體積的4/5,重量≤3.5kg,攜帶使用壽命最長為3年,貯存和使用總時間累計最長為5年,采用片狀生氧劑的,最長允許使用5年。


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