安全生產科技創新型中小企業
關于進一步研究和推廣智能抗違章保護技術,降低瓦斯爆炸風險的提案
來源: | 作者:郭春平 楊定礎 張紅亮 徐峰 張佩齊 栗江鵬 | 發布時間: 2019-02-01 | 219 次瀏覽 | 分享到:

一、案由

習近平總書記2019年1月24日發表重要講話:提高防控能力著力防范化解重大風險。特別強調:全面做好安全生產等各方面工作。2018年山西省經濟工作會議強調指出:打好防范化解重大風險攻堅戰,堅持不懈抓好安全生產工作。

2018年12月國家煤監局桂來寶副局長講:“2000年以來全國煤礦10起一次性死亡百人以上事故,瓦斯爆炸占9起。2012年以來重特大瓦斯事故占煤礦重特大事故總量的70%,這些都充分說明瓦斯是煤礦安全生產的“第一殺手”,防范和遏制事故始終是煤礦安全生產的重中之重”。

著名煤礦安全專家孫繼平教授研究指出:“電氣火源(花)引爆瓦斯最多,為48.1%”。近三年,我省發生的幾起典型電氣事故如下:

2016年3月23日大同煤礦集團同生安平煤業有限公司發生瓦斯爆炸事故頂板大面積垮落,沖擊波造成10KV高壓電纜受外力撞擊破壞產生電火花引爆瓦斯導致了事故擴大。

2017年2月9日,山西西山煤電股份有限公司西銘礦,違章指揮工人拆除移變高壓電纜,遇突然違章送電,導致作業工人1名觸電死亡;2017年9月11日,山西省靜樂縣陽煤集團天安煤業井下2#煤采區皮帶巷,違章帶電作業造成開關接線腔短路,電纜著火,受有害氣體影響11人昏迷,經醫院搶救脫險,未造成人員死亡;2017年11月10日,山西華晉韓咀煤業有限公司,周某在拆除中央變電所3#變壓器負荷線過程中,其他人違章送電,造成周某觸電死亡。

2018年8月15日13時35分,大同煤礦集團挖金彎虎龍溝煤業有限公司綜采隊排水泵供電系統保護不全,違章帶電作業造成水泵電源接線腔短路,傷亡1名清煤工。

我省近幾年雖然整體安全形勢不錯,但違章帶電作業零星事故不斷。一般地,違章帶電作業都會產生引發瓦斯爆炸的電氣火花,而每產生一次電氣火花,根據上述孫繼平教授研究成果可知,就有48.1%的可能性引發瓦斯爆炸,所以,我省煤礦井下發生瓦斯爆炸的風險依然很大,一點也大意不得。

瓦斯爆炸是世界公認的重特大災害之一,“煤礦重特大災害智能報警方法與技術”被中國科協列為60項科技難題之一。約一半瓦斯爆炸災害由違章帶電作業引起,預防電氣火花引發瓦斯爆炸的抗違章技術被原國家安監總局列入2015年重大事故防治關鍵技術目錄。國家煤監局印發的《安全生產先進適用技術、工藝、裝備和材料推廣目錄》要求強制推廣預防工人違章帶電作業引起瓦斯爆炸技術。我省民企山西全安公司在山西煤監局、同煤、焦煤、潞安、陽煤、晉煤等單位支持和幫助下,開發的“防治帶電作業及瓦斯爆炸的智能抗違章保護技術”是當前國內外最先進的防治瓦斯爆炸技術之一,有關技術簡介如下:

主要技術內容:原國家安監總局等權威研究指出:90%~95%的事故是由于違章作業(包括誤操作等不安全行為)造成。爆炸環境(如煤礦井下)違章作業已成為第六大災害,經分析研究,電氣違章作業可造成90%95%的電氣火源(花),引發43.29%45.7%的瓦斯爆炸。違章行為復雜多變,應用傳統技術很難識別違章動作信號,導致采用技術手段預控違章行為成為世界性難題。

主要發明點:(1)在國內外率先發明創造抗違章開蓋傳感器系列產品;(2)首創在越過“違章紅線”前智能識別違章行為并轉換為電信號技術;(3)首創抗違章保護技術:在違章紅線前安裝抗違章開蓋傳感器作為違章模式識別器,智能識別違章動作信號并轉換為電信號,輸入到專家知識推理器(如抗違章保護分站),智能控制危險化解裝置(如電源開關)實現抗違章報警、斷電、閉鎖保護;(4)組合發明防治帶電作業及瓦斯爆炸的抗違章技術系統,組合要素包括:防電軟件、抗違章保護裝置1~3、配套的其它系統、抗違章后備保護,及核心部件抗違章開蓋傳感器。核心技術產品包括:仿安全員定點監控抗違章短板技術、在用設備智能化升級的無損連接安裝系列技術、把漏電保護作為后備保護技術、抗違章技術產品兩防鎖、防松鎖。據查新報告:抗違章保護技術及上述其它發明點都填補了國內外技術空白,兩防鎖、防松鎖技術性能超過國外同類產品性能。

重新配置了供電系統應具有短路保護、漏電保護、保護接地和抗違章保護“四大保護”價值體系,及“想違章違不成,即使違章也造不成事故”價值體系;控制了易違章產生電火花各個部位,可防范絕大部分違章帶電作業事故。

專利授權:項目涉及發明專利27項,其中核心專利一種超前開蓋斷電方法及其裝置除獲我國發明專利外,還獲美國等三十多個國家地區發明專利授權。獲省部級獎勵7項,完成《違章行為分析與抗違章對策》專著(北大畢業論文)1部,發表《煤礦供電系統抗違章保護技術》等論文7篇。創立行業標準4部,原發改委頒布1部,國家安標辦備案3部。獲著作權保護3項。

獨創的技術指標:誤(違章)動作信號轉換為電信號時間≤10ms;誤(違章)動作信號轉換為電信號準確率:100%;控制誤(違章)執行時間20ms;

應用情況及效益:近十年來,該成果1.0~4.0系列技術產品總銷售額達2億多元,交稅2000多萬元應用在山西省及部分省外煤礦,但僅占了山西市場的5%。為煤礦總節支約6.75億元。到目前為止,共為煤礦產生經濟效益8.95億元。降低約一半的機電事故及瓦斯爆炸事故風險。為我省防范和遏制違章帶電作業引發瓦斯爆炸事故作出了較大貢獻。

二、案據

1、2018年11月20日省政府辦公廳轉辦通知:今年1月28日,省政府秘書長王純在省政協委員郭春平給樓陽生省長有關“煤礦井下供電系統抗違章保護技術”及對策的報告上批示:“遵省長囑,請煤炭廳就郭春平委員意見主動和郭春平對接,提出意見。請建議提案處辦理。”后又轉交給應急廳辦理,至今有關部門就落實樓省長指示精神沒有同郭春平達成一致意見。

2、著名專家評價:

張鐵崗院士2016年帶領團隊考察后,與原政協副主席李悅娥一同參加了關于該技術的研討會,并寫出如下推薦信:

煤炭是我國及世界最重要的能源之一,瓦斯爆炸是煤炭安全生產最大危害。約一半瓦斯爆炸原因與違章帶電作業直接相關。用技術手段預防人違章帶電作業(即“技防”)是一道世界性難題。  

“防治帶電作業及瓦斯爆炸的抗違章技術系統”,包括:主要專利產品技術“開蓋傳感器產品,開蓋報警、斷電、閉鎖及防止擅自開蓋操作技術”(簡稱三開一防),以及配套專利產品技術兩防鎖、防電軟件等6類。用符合標準要求的方法,把它們安全可靠地安裝連接在供電及監控系統上,就將電氣設備上違章帶電作業風險最大的部位全部實現了“抗違章保護”,即保證了“非專職人員想違章違不成,專職人員即使違章也造不成事故”。這種變“人防”帶電作業為“技防”,技術思路獨特,在國內外瓦斯防治技術領域具有突出的實質性進步。

主要產品“開蓋傳感器”在國內外是首創的,主要技術超前預控人的違章帶電作業行為,即在“違章過渡過程”中、還沒有觸碰到“違章紅線”前,就將誤(違章)作業信號轉換為電信號,實現報警、斷電、閉鎖技術,也是國內外首創的,且都已獲中國、美國等數十多個國家發明專利權,屬國內外重大創新。

山西省推廣應用十幾年來,大大減少了違章帶電作業事故,為近三年違章帶電作業引發瓦斯爆炸“零事故”做出了重大貢獻。將會對國內外防治違章帶電作業及瓦斯爆炸,智能礦山建設,推動安全科技進步,產生重大作用。該項目是《獎勵條例》所述“國內外首創的重大技術發明”,推薦為國家技術發明獎一等獎。

著名煤礦安全專家、十次擔任國務院事故調查專家組長、原中國礦大(北京)副校長孫繼平教授考察后提出:煤礦電氣設備不僅應當具有三大保護,還必須加裝“抗違章保護”。

3、安全不對稱性理論指出:安全類科技成果與日用品不同,它是是用來預防事故、消除隱患或預防違章作業的,由于“事故概率不對稱性”“隱患不對稱性”等不對稱性特點,應用單位很少有人真實地見到其使用效果,所以就很難感知其“價值和使用價值”。例如,某種新的滅火器研究成功,成為一種“安全類科技成果”后,由于應用單位很少著火,會使用的人很少,真實見到其使用效果的人更是極少或沒有,因此從單位領導到普通職工,一般都不知道其“價值和使用價值”,當然也就不愿意花錢買來應用。而日用品很多人天天使用,可以真實地見到其使用效果,因此就很容易感知其“價值和使用價值”;安全隱患與發生事故也存在不對稱性,即:隱患轉化為事故的概率很低,甚至是小概率事件,但每一個隱患都可能引發事故,而且能造成損失慘重的重特大事故,這種特性簡稱為“隱患不對稱性”;同一個事故,其發生概率或受到危害的概率,對某一個足夠大的地區(或單位)的個體(包括個人或個人所在的家庭或班組),與負責管理該地區(或單位)的安全監管部門相差很大,這就是所謂事故概率不對稱性。

由于上述諸多安全不對稱性,尤其是事故概率不對稱性,決定了安全科技成果轉化必須依靠安全監管部門安全干預,通過制定安全法規、標準或行政檢查等手段干預安全成果轉化工作,促進成果在轉化。

三、建議:

根據《中華人民共和國科技成果轉化法》:對于能夠顯著提高公共安全水平的對新技術、新工藝、新材料、新產品,要依法及時制定國家標準、行業標準等,推動先進適用技術推廣和應用。所以參照有關《山西省煤礦安全質量標準化考核評級辦法》文件要求,結合近幾年違章帶電作業事故有所上升苗頭的實際情況,下文將防治違章帶電作業的技術標準內容列為安全生產標準化檢查內容并嚴格檢查落實情況。下文重申以下具體標準要求:

高低壓開關閉鎖裝置,必須具有“兩防”功能(防止擅自送電和開蓋操作),保證螺絲刀、鑷子等非專用工具不能輕易解除其作用,且各隊組的專用工具互不相同;用螺栓緊固的電氣設備接線腔(盒)蓋板要實現“三開一防”(即開蓋報警、開蓋斷電、開蓋閉鎖及防止非專職人員擅自開蓋操作);電氣設備螺旋式喇叭嘴應有防松裝置。

重申該條標準的法規標準依據如下:

《煤礦安全規程》第4條:從事煤炭生產與煤礦建設的企業必須遵守國家有關安全生產的法律、法規、規章、規程、標準和技術規范。

442條:井下不得帶電檢修電氣設備。嚴禁帶電搬遷非本安型電氣設備、電纜,采用電纜供電的移動式用電設備不受此限。檢修或搬遷前,必須切斷上級電源。

國標GB3836.1-2010 聯鎖裝置:為保持專用防爆型式用的聯鎖裝置,其結構應保證非專用工具不能輕易解除其作用。螺絲刀、鑷子或類似的工具不應使聯鎖裝置失效;開蓋連鎖可實現開蓋前斷電、斷電后閉鎖(鎖定,如不能向該設備供電)等聯鎖功能,必要時也可根據需要同時實現相關報警功能;GB3836.1附錄A.2.5:電纜引入裝置安裝之后,僅應通過工具才能拆卸下來

3)安全生產行業標準AQ1023-2006 6.2.6.2:煤礦井下用電氣設備的聯鎖裝置應設計成專用工具才能解除其聯鎖功能的結構;AQ1023—2006  6.2.6.3 正常運行時產生火花或電弧的電氣設備,應設聯鎖裝置。當電源接通時殼蓋不能打開,殼蓋打開后電源不能接通。

4)中華人民共和國煤炭行業標準,MT/T 1097—2008《煤礦機電設備檢修技術規范》要求:檢修后的礦用電氣設備,為確保其安全供電和防爆性能,必須實現兩防(防止擅自送電,擅自開蓋操作)保證非專用工具不能解除的聯鎖功能,礦用開關兩防鎖的結構性能按JB/T10835—2008執行。

2、根據國家煤監局印發的《安全生產先進適用技術、工藝、裝備和材料推廣目錄》要求強制推廣預防工人違章帶電作業引起瓦斯爆炸技術。結合全省各煤礦的具體情況,全面強制推廣應用智能抗違章保護技術系統1.0及智能抗違章保護技術系統2.0;在山西省各國有重點煤炭集團公司、山西正華實業集團公司、各地市煤炭局所屬煤礦分別選擇1~2個煤礦作為試點,推廣應用智能抗違章保護技術系統3.0或智能抗違章保護技術系統4.0。

3、邀請郭春平本人參加山西省煤礦安全生產檢查或質量標準化檢查,方便指導煤礦推廣使用智能抗違章保護技術。

4、請省科技廳嚴格落實促進民企發展30條關于支持民企承擔重大專項要求,創造性的落實王一新副省長和張新偉書記有關支持本項目的指示精神,在重大專項和重點研發方面給予支持。同時請工信廳、能源局、應急廳等有關部門在相關項目及標準和政策制定上給予支持。

5、請國內資深專家、司法廳、能源局、應急廳、紀委等有關部門領導共同參加召開研討會,討論技術問題,討論法規標準的貫徹落實問題,討論依法推廣民企或個人創造的科技成果是不是辦私事、是不是違紀違規等問題。

通過以上措施,深入研究并全范圍推廣防治帶電作業及瓦斯爆炸智能抗違章保護技術系統,努力實現降低約一半瓦斯爆炸風險,為防范和遏制瓦斯爆炸事故發生做出我省應有的貢獻。

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