井下人員定位系統與通信聯絡系統孫繼平博士教授博士生導師

中國礦業大學（北京）副校長井下人員定位系統與11引言2井下人員定位系統3礦井通信聯絡系統4煤礦電氣安全5煤礦物聯網及其在煤礦安全生產中的應用

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件21引言《國務院關于進一步加強企業安全生產工作的通知（國發[2010]23號）》要求煤礦和非煤礦山要安裝監測監控系統井下人員定位系統緊急避險系統壓風自救系統供水施救系統通信聯絡系統等技術裝備1引言3

我在國家安監總局2010年第9期視頻專題講座上，與大家共同研究了煤礦井下安全避險“六大系統”中的第1個系統--礦井監測監控系統。受到好評，謝謝大家的支持。

今天我與大家共同研究煤礦井下安全避險“六大系統”中的另外兩個系統--井下人員定位系統和礦井通信聯絡系統。

然后介紹煤礦電氣安全。最后介紹一下煤礦物聯網及其在煤礦安全生產中的應用。

我在國家安監總局2010年第9期視頻專題講座上4

由于時間關系，有些內容不能展開，需要進一步研究的同志請查閱下述文獻：[1]孫繼平.煤礦井下人員位置監測技術與系統[J].煤炭科學技術，2010，38（11）:1-4.[2]孫繼平.礦井通信技術與系統[J].煤炭科學技術，2010，38（12）:1-4.[3]孫繼平.煤礦電氣安全關鍵技術研究[J].工礦自動化，2011，（1）：1-4[4]孫繼平.煤礦安全生產監控與通信[J].煤炭學報，2010,35（11）：1925-1929[5]孫繼平.煤礦物聯網特點與關鍵技術研究[J].煤炭學報，2011,36（1）:167-171.[6]孫繼平.煤礦安全監控技術與系統[J].煤炭科學技術，2010，38（10）:1-4.由于時間關系，有些內容不能展開，需要進一步研究的同志5

煤礦井下具有瓦斯等易燃易爆氣體和煤塵，煤礦用井下人員定位系統和礦井通信聯絡系統，有電氣防爆等特殊要求。因此，下面我重點介紹煤礦用井下人員定位系統和礦井通信聯絡系統。

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件62礦井通信聯絡系統

《國家安全生產監督管理總局國家煤礦安全監察局關于建設完善煤礦井下安全避險“六大系統”的通知（安監總煤裝[2010]146號）》要求煤礦要按照在災變期間能夠通知人員撤離和實現與避險人員通話的要求，進一步建設完善礦井通信聯絡系統。

礦井通信聯絡系統又稱礦井通信系統，是煤礦安全生產調度、安全避險和應急救援的重要工具。

2礦井通信聯絡系統72.1特點煤礦井下是一個特殊的工作環境，因此礦井通信系統不同于一般地面通信系統，具有如下特點：

（1）電氣防爆；（2）傳輸衰耗大；（3）設備體積小；（4）發射功率小；（5）抗干擾能力強；（6）防護性能好；（7）電源電壓波動適應能力強；（8）抗故障能力強；（9）服務半徑大；（10）信道容量大；（11）移動速度慢。2.1特點82.2分類礦井通信系統包括:(1)礦用調度通信系統；(2)礦井廣播通信系統；(3)礦井移動通信系統；(4)礦井救災通信系統等。2.2分類92.3礦用調度通信系統礦用調度通信系統一般由礦用本質安全型防爆調度電話、礦用程控調度交換機（含安全柵）、調度臺、電源、電纜等組成，如圖1所示。

礦用本質安全型防爆調度電話實現聲音信號與電信號轉換，同時具有來電提示、撥號等功能。程控調度交換機控制和管理整個系統，具有交換、接續、控制和管理功能。

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件10…礦用程控調度交換機

調度臺廣播控制設備礦用本安電話防爆廣播設備防爆廣播設備礦用本安電話礦用本安電話錄音設備防爆顯示屏防爆顯示屏………圖1礦用調度通信系統和礦井廣播通信系統…礦用程控調度交換機調度臺廣播控制設備礦用本安電話防爆廣播11

調度臺具有通話、呼叫、強插、強拆、來電聲光提示、錄音等功能。礦用調度通信系統不需要煤礦井下供電，因此，系統抗災變能力強。當井下發生瓦斯超限停電或故障停電等，不會影響系統正常工作。當發生頂板冒落、水災、瓦斯爆炸等事故時，只要電話和電纜不被破壞，就可與地面通信聯絡。

礦用調度通信系統抗災變能力優于其他礦井通信系統。調度臺具有通話、呼叫、強插、強拆、來電聲光提示、錄音122.4礦井廣播通信系統礦井廣播通信系統一般由地面廣播錄音及控制設備、井下防爆廣播設備、防爆顯示屏、電纜等組成，如圖1所示。

地面廣播錄音及控制設備具有廣播、錄音、控制等功能，一般由礦用程控調度交換機和調度臺承擔。防爆廣播設備將電信號轉換為大功率聲音信號，及時廣播事故地點、類別、逃生路線等。防爆顯示屏顯示事故地點、類別、逃生路線等信息。2.4礦井廣播通信系統132.5礦井移動通信系統

礦井移動通信系統一般由礦用本質安全型防爆手機、礦用防爆基站、系統控制器、調度臺、電源、電纜（或光纜）等組成，如圖2所示。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件14系統控制器移動臺…基站基站調度臺…基站移動臺移動臺移動臺移動臺移動臺……………圖2礦井移動通信系統

系統控制器移動臺…基站基站調度臺…基站移動臺移動臺移動臺移動15

礦用本質安全型防爆手機實現聲音信號與無線電信號轉換，具有通話、來電提示、撥號、短信等功能，部分本安防爆手機還具有圖像功能。礦用防爆基站實現有線/無線轉換、并具有一定的交換、接續、控制和管理功能。系統控制器控制和管理整個礦井移動通信系統的設備，具有交換、接續、控制和管理等功能。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件16

調度臺具有通話、呼叫、強插、強拆、廣播、來電聲光提示等功能。

礦用防爆基站和防爆電源設置在井下，礦用本質安全型防爆手機主要用于井下。當井下發生瓦斯超限停電或故障停電等，會影響系統正常工作。

因此，嚴禁礦井移動通信系統替代礦用調度通信系統。

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件172.6礦井救災通信系統

礦井救災通信系統一般由礦用本質安全型防爆移動臺、礦用防爆基站（含話機）、礦用防爆基站電源（可與基站一體化）、地面基站通信終端、電纜（或光纜）等組成，如圖3所示。礦用本質安全型防爆移動臺實現聲音信號與無線電信號轉換，具有通話、呼叫、來電提示等功能。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件18地面基站通信終端防爆基站移動臺移動臺移動臺

礦用防爆基站實現有線/無線轉換、具有交換、接續、控制、管理、通話、呼叫、來電提示等功能。地面基站通信終端具有通話、呼叫、來電提示等功能。

圖3礦井救災通信系統

地面基站通信終端防爆基站移動臺移動臺移動臺圖3礦井救災通192.7礦用IP電話通信系統礦用IP電話通信系統一般由礦用本質安全型防爆IP電話、礦用防爆交換機、礦用防爆電源（一般有維持系統工作2小時的備用電源，可與礦用防爆交換機一體化）、調度臺、地面普通交換機、光纜等組成。調度臺和地面普通交換機設置在地面。礦用本質安全型防爆IP電話和礦用防爆交換機設置在井下。當井下發生瓦斯超限停電或故障停電等，會影響系統正常工作。

因此，嚴禁用礦用IP電話通信系統替代礦用調度通信系統。

2.7礦用IP電話通信系統202.8系統作用礦井通信系統的作用是：

（1）煤礦井下作業人員可通過通信系統匯報安全生產隱患、事故情況、人員情況等，并請求救援等。

（2）調度室值班人員及領導通過通信系統通知井下作業人員撤人、逃生路線等。（3）日常生產調度通信聯絡等。（4）礦井救災通信系統主要用于災后救援。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件212.9救援案例2007年7月29日河南省陜縣支建煤礦發生透水事故，共有69人被困。被困人員通過電話及時將被困人數、位置和狀況向地面匯報，為救援提供了準確信息，縮短了救援時間。同時通過該電話安撫被困人員，增強了被困人員生還信心。最終被困69人成功獲救。2.9救援案例222.10現存問題

礦井通信系統是煤礦安全生產、緊急避險、應急救援的重要工具。但部分煤礦沒有按照《煤礦安全規程》等有關要求，裝備礦井通信系統；礦用本質安全型防爆電話裝備數量和地點均不符合《煤礦安全規程》等有關要求；許多煤礦沒有裝備防爆語音廣播設備。2.10現存問題232.11技術及裝備要求煤礦必須裝備礦用調度通信系統；積極推廣使用礦井移動通信系統和礦井廣播通信系統。礦山救護隊應裝備礦井救災通信系統。

（1）礦井通信系統應符合有關標準要求，取得礦用產品安全標志準用證和防爆合格證。（2）用于煤礦井下的通信設備必須是防爆型電氣設備，在電纜和光纜上傳輸的信號必須是本質安全型信號。用于煤礦井下的電話必須是礦用本質安全型防爆電話。

2.11技術及裝備要求24（3）煤礦必須裝備礦用調度通信系統。用于煤礦井下的調度電話必須是礦用本質安全型防爆電話。調度電話應直接連接設置在地面的地面一般兼本質安全型調度交換機（含安全柵），并由調度交換機遠程供電。為防止煤礦井下因事故停電，影響系統正常工作，嚴禁調度電話由井下就地供電，或經有源中繼器接調度交換機。調度電話至調度交換機應采用礦用電纜連接。調度電話至調度交換機的無中繼通信距離應不小于10km。（3）煤礦必須裝備礦用調度通信系統。25

（4）礦井地面變電所、地面通風機房、主副井絞車房、壓風機房、井下主要水泵房、井下中央變電所、井底車場、運輸調度室、采區變電所、上下山絞車房、水泵房、帶式輸送機集中控制硐室等主要機電設備硐室、采掘工作面、突出煤層采掘工作面附近、爆破時撤離人員集中地點、采區和水平最高點、井下避難硐室（或救生艙）等必須設有直通礦調度室的調度電話。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件26

（5）積極推廣應用礦井廣播通信系統，當發生險情時，及時通知井下人員撤離。

用于煤礦井下的通信設備必須是防爆型電氣設備，在電纜和光纜上傳輸的信號必須是本質安全型信號。系統應具有擴音廣播功能，宜具有顯示功能。發生險情時，系統應能通過廣播和顯示牌，通知事故地點、類別、撤離路線等。井下各行人巷道和作業地點應設置廣播設備，宜設置顯示牌。（5）積極推廣應用礦井廣播通信系統，當發生險情時，及時27

（6）積極推廣應用礦井移動通信系統，以提高通信的及時性和有效性。

但需要注意的是，礦井移動通信系統和礦用IP電話通信系統均不能替代礦用調度通信系統，這是因為礦井移動通信系統的基站和礦用IP電話通信系統的井下網絡交換等設備均需井下供電，其抗災變能力遠遠低于不需井下供電的礦用調度通信系統。

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件28

（7）礦井移動通信系統具有通信及時和便捷的優點，特別適合煤礦井下移動的作業環境和流動作業人員。煤礦井下帶班領導、技術人員、區隊長、班組長、瓦斯檢查員、安全檢查員、電鉗工等流動作業人員，宜配備礦用移動電話，以便及時通報安全隱患、緊急避險和調度指揮。

（8）救護隊應裝備礦井救災通信系統。（9）完善管理制度，制定事故應急預案，在發生災變時迅速通知井下人員撤離避險。

（7）礦井移動通信系統具有通信及時和便捷的優點，特別適293井下人員定位系統

《國家安全生產監督管理總局國家煤礦安全監察局關于建設完善煤礦井下安全避險“六大系統”的通知（安監總煤裝[2010]146號）》要求建設完善煤礦井下人員定位系統。發揮井下人員定位系統在定員管理和應急救援工作中的作用。煤礦井下人員定位系統又稱煤礦井下人員位置監測系統和煤礦井下作業人員管理系統。3井下人員定位系統30

煤礦井下人員位置監測系統具有:人員位置、攜卡人員出入井時刻、重點區域出入時刻、限制區域出入時刻、工作時間、井下和重點區域人員數量、井下人員活動路線等監測、顯示、打印、存儲、查詢、異常報警、路徑跟蹤、管理等功能。

在遏制超定員生產、事故應急救援、領導下井帶班管理、特種作業人員管理、井下作業人員考勤等方面發揮著重要作用。煤礦井下人員位置監測系統具有:人員位置、313.1特點煤礦井下是一個特殊而又惡劣的環境，無線電信號傳輸衰減大、GPS信號不能覆蓋煤礦井下巷道、有甲烷等易燃易爆氣體。

因此，GPS不能用于煤礦井下。目前煤礦井下人員位置監測系統主要采用RFID技術。部分系統采用漏泄電纜，還可采用WIFI、ZigBee等技術，除具有人員位置監測功能外，還具有單向或雙向緊急呼叫等功能。3.1特點323.2系統組成及工作原理

煤礦井下人員位置監測系統一般由識別卡、位置監測分站、電源箱（可與分站一體化）、傳輸接口、主機（含顯示器）、系統軟件、服務器、打印機、大屏幕、UPS電源、遠程終端、網絡接口、電纜和接線盒等組成，如圖4所示。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件33礦務局（集團公司）服務器電視墻或投影用戶重點產煤縣、市打印機打印機主機主機交換機防火墻傳輸接口分站識別卡識別卡分站識別卡識別卡用戶服務器路由器圖4煤礦井下人員位置監測系統

礦務局（集團公司）服務器電視墻或投影用戶重點產煤縣、市打印機34

識別卡由下井人員攜帶，保存有約定格式的電子數據，當進入位置監測分站的識別范圍時，將用于人員識別的數據發送給分站。位置監測分站通過無線方式讀取識別卡內用于人員識別的信息，并發送至地面傳輸接口。電源箱將交流電網電源轉換為系統所需的本質安全型直流電源，并具有維持電網停電后正常供電不小于2小時的蓄電池。

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件35傳輸接口接收分站發送的信號，并送主機處理；接收主機信號、并送相應分站；控制分站的發送與接收，多路復用信號的調制與解調，并具有系統自檢等功能。

主機主要用來接收監測信號、報警判別、數據統計及處理、磁盤存儲、顯示、聲光報警、人機對話、控制打印輸出、與管理網絡聯接等。

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件363.3系統作用煤礦井下人員位置監測系統在遏制超定員生產、事故應急救援、領導下井帶班管理、特種作業人員管理、井下作業人員考勤等方面發揮著重要作用。

（1）遏制超定員生產。通過監控入井人數，進入采區、采煤工作面、掘進工作面等重點區域人數，遏制超定員生產。（2）防止人員進入危險區域。通過對進入盲巷、采空區等危險區域人員監控，及時發現誤入危險區域人員，防止發生窒息等傷亡事故。

3.3系統作用37

（3）及時發現未按時升井人員。通過對人員出/入時刻監測，可及時發現超時作業和未升井人員，以便及時采取措施，防止發生意外。

（4）加強特種作業人員管理。通過對瓦斯檢查員等特種作業人員巡檢路徑及到達時間監測，及時掌握檢查員等特種作業人員是否按規定的時間和線路巡檢。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件38

（5）加強干部帶班管理。通過對帶班干部出入井及路徑監測，及時掌握干部下井帶班情況，加強干部下井帶班管理。

（6）煤礦井下作業人員考勤管理。通過對入井作業人員，出/入井和路徑監測，及時掌握入井工作人員是否按規定出/入井，是否按規定到達指定作業地點等。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件39

（7）應急救援與事故調查技術支持。通過系統可及時了解事故時入井人員總數、分布區域、人員的基本情況的等。若事故時，系統不被完全破壞，還可在事故后2小時內（系統有2小時備用電源），掌握被困人員的流動情況。在事故后7天內（識別卡電池至少工作7天），若識別卡不被破壞，可通過手持設備測定被困人員和尸體大致位置，以便及時搜救和清理。

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件40

（8）持證上崗管理。通過設置在人員出入井口的人臉、虹膜等檢測裝置，檢測入井人員特征，與上崗培訓、人臉、虹膜數據庫資料對比，沒有取得上崗證的人員不允許下井，特殊情況（如上級檢查等）需經有關領導批準，并存儲紀錄。（9）具有緊急呼叫功能的系統，調度室可以通過系統通知攜卡人員撤離危險區域，攜卡人員可以通過預先規定的緊急按鈕向調度室報告險情。（8）持證上崗管理。通過設置在人員出入井口的人臉、虹膜41

3.4相關標準

有關煤礦井下人員位置監測系統安裝、使用、維護與管理的標準有《AQ1048-2007煤礦井下作業人員管理系統使用與管理規范》。有關煤礦井下人員位置監測系統生產、設計、測試與檢驗的標準有:《AQ6210-2007煤礦井下作業人員管理系統通用技術條件》《MT/T1004-2006煤礦安全生產監控系統通用技術條件》3.4相關標準42

《MT/T1005-2006礦用分站》《MT/T1007-2006礦用信息傳輸接口》《MT/T1008-2006煤礦安全生產監控系統軟件通用技術要求》《MT/T1081-2008礦用網絡交換機》《MT/T1078-2008礦用本質安全輸出直流電源》《MT/T772-1998煤礦監控系統性能測試方法》《MT/T899-2000礦用信息傳輸裝置》等。

《MT/T1005-2006礦用分站》433.5裝備要求

（1）各個人員出入井口、采掘工作面等重點區域出/入口、盲巷等限制區域等地點應設置分站，并能滿足監測攜卡人員出/入井、出/入采掘工作面等重點區域、出/入盲巷等限制區域的要求。基于RFID的煤礦井下人員位置監測系統，宜設置2臺以上分站或天線，以便判別攜卡人員的運動方向。

（2）巷道分支處應設置分站，并能滿足監測攜卡人員出/入方向的要求。巷道分支的各個巷道應設置分站或天線，以便判別攜卡人員的運動方向。

3.5裝備要求44

（3）下井人員應攜帶識別卡。識別卡嚴禁擅自拆開。

（4）工作不正常的識別卡嚴禁使用。性能完好的識別卡總數，至少比經常下井人員的總數多10%。不固定專人使用的識別卡，性能完好的識別卡總數至少比每班最多下井人數多10%。

（5）礦調度室應設置顯示設備，顯示井下人員位置等。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件45

（6）各個人員出入井口應設置檢測識別卡工作是否正常和唯一性檢測的裝置，并提示攜卡人員本人及有關人員。識別卡工作正常和唯一性檢測可以采用機器與人工配合的方法，也可采用虹膜、人臉等自動檢測方法。煤礦井下人員位置監測系統識別卡正常工作和下井人員每人一張卡，且僅攜帶表明自己身份的卡，是遏制超能力生產、加強煤礦井下作業人員管理、為應急救援提供技術支持的必要條件。

（6）各個人員出入井口應設置檢測識別卡工作是否正常和唯46

4煤礦電氣安全4.1引言

煤礦電氣事故，不但會造成人身觸電傷亡、電氣火災、設備損毀、引爆雷管和炸藥，還會造成瓦斯或煤塵爆炸等重特大事故發生。礦井供電系統不可靠，經常無計劃停電，會造成局部通風機和主通風機停風，進而造成瓦斯積聚。電氣設備失爆、電纜放炮、電氣設備漏電、短路、電氣火災、帶電作業等電氣火花和危險溫度都會引起瓦斯煤塵爆炸。4煤礦電氣安全47

2006年11月5日發生在大同煤礦集團軒崗煤電公司焦家寨煤礦死亡47人的“11.5”特別重大瓦斯爆炸事故就是典型的例子。該礦由于供電系統不可靠，造成停電、進而造成局部通風機停風、掘進工作面瓦斯積聚；送電后，電火花引起瓦斯爆炸。

48

因此，加強礦井供電和電氣設備管理，建立安全可靠的供電系統，確保供電可靠、通風機連續運轉、防爆電氣設備防爆性能完好、不產生引爆（燃）周圍可燃性氣體的電火花及危險溫度等是瓦斯防治的重要措施之一，對于避免或減少瓦斯爆炸事故發生，促進煤礦安全生產具有十分重要的意義。

494.2電氣火源引爆瓦斯最多，占48.1%2005年-2009年全國發生一次死亡10人以上重特大瓦斯爆炸事故77起，如表1所示。

按引爆瓦斯的火源分析，

電氣火源引爆瓦斯37起，占48.1%；

放炮火源引爆瓦斯30起，占39.0%；

摩擦撞擊火源引爆瓦斯5起，占6.5%；

煤炭自燃火源引爆瓦斯2起，占2.6%；

吸煙火源引爆瓦斯3起，占3.9%。4.2電氣火源引爆瓦斯最多，占48.1%50年份瓦斯爆炸事故電氣火源放炮火源煤炭自燃火源摩擦撞擊火源吸煙火源起數比例/%起數比例/%起數比例/%起數比例/%起數比例/%起數比例/%200534100.01544.11647.10038.800200615100.0746.7533.3213.316.700200715100.0960.0533.3000016.720087100.0114.3457.10000228.620096100.0583.30000116.700平均15.4100.07.448.1639.00.42.616.50.63.9表1一次死亡10人以上重特大瓦斯爆炸事故火源分析

年份瓦斯爆炸事故電氣火源放炮火源煤炭自燃火源摩擦撞擊火源吸煙514.2.12005年引爆瓦斯火源分析

2005年全國發生一次死亡10人以上重特大瓦斯爆炸事故34起。

按引爆瓦斯的火源分析，電氣火源引爆瓦斯15起，占44.1%；放炮火源引爆瓦斯16起，占47.1%；摩擦撞擊火源引爆瓦斯3起，占8.8%。

4.2.12005年引爆瓦斯火源分析524.2.22006年引爆瓦斯火源分析

2006年全國發生一次死亡10人以上重特大瓦斯爆炸事故15起。

按引爆瓦斯的火源分析，電氣火源引爆瓦斯7起，占46.7%；放炮火源引爆瓦斯5起，占33.3%；煤炭自燃火源引爆瓦斯2起，占13.3%；摩擦撞擊火源引爆瓦斯1起，占6.7%。4.2.22006年引爆瓦斯火源分析534.2.32007年引爆瓦斯火源分析

2007年全國發生一次死亡10人以上重特大瓦斯爆炸事故15起。

按引爆瓦斯的火源分析，電氣火源引爆瓦斯9起，占60.0%；放炮火源引爆瓦斯5起，占33.3%；吸煙火源引爆瓦斯1起，占6.7%。4.2.32007年引爆瓦斯火源分析544.2.42008年引爆瓦斯火源分析

2008年全國發生一次死亡10人以上重特大瓦斯爆炸事故7起。

按引爆瓦斯的火源分析，電氣火源引爆瓦斯1起，占14.3%；放炮火源引爆瓦斯4起，占57.1%；吸煙火源引爆瓦斯2起，占28.6%。

4.2.42008年引爆瓦斯火源分析554.2.52009年引爆瓦斯火源分析

2009年全國發生一次死亡10人以上重特大瓦斯爆炸事故6起。

按引爆瓦斯的火源分析，電氣火源引爆瓦斯5起，占83.3%；摩擦撞擊火源引爆瓦斯1起，占16.7%。

4.2.52009年引爆瓦斯火源分析564.3防爆電氣設備安全性分析及使用場所建議用于煤礦井下的電氣設備有礦用防爆型（EX）電氣設備和礦用一般型（KY）電氣設備。

其中，礦用一般型電氣設備僅用于煤礦井下非爆炸性環境，如：低瓦斯礦井的井底車場、總進風巷和主要進風巷。用于煤礦井下爆炸性環境的電氣設備必須是礦用防爆型電氣設備。礦用防爆型電氣設備主要有：隔爆型（d）、本質安全型（i）、增安型（e）、澆封型（m）和特殊型（s）等。4.3防爆電氣設備安全性分析及使用場所建議574.3.1標志無論何種型式的防爆電氣設備，都應有明顯的防爆標志，它是由防爆電氣設備的類型、類別、級別、組別和防爆設備的總標志“Ex”構成。礦用電氣設備沒有級別和組別之分。因此，不用引出級別和組別。

礦用防爆電氣設備標志由總標志“Ex”、類型和類別構成。

例如：“ExdⅠ”表示是Ⅰ類隔爆型防爆電氣設備；“ExibⅠ”表示是Ⅰ類本質安全型ib等級防爆電氣設備。

4.3.1標志58

復合式防爆電氣設備必須先標出主體防爆型式，后標出其他防爆型式。

例如：“ExdibⅠ”表示是Ⅰ類隔爆兼本質安全型防爆電氣設備。防爆標志一定要制作在防爆電氣設備的最明顯處。

其標志牌可鉚或焊在外殼上，也可以采用凹紋標志。

59防爆型電氣設備必須設置銘牌，在銘牌的右上方標出“Ex”字樣。銘牌應包括以下內容：防爆標志（型式、類別、級別、溫度組別等），防爆合格證編號，其他要標出的特殊條件，有關防爆型式專用標準規定的附加標志，出廠日期或產品編號。銘牌可用青銅或不銹鋼制成，厚度應不小于1mm。標志應清晰可見，經久不褪。防爆型電氣設備必須設置銘牌，在銘牌的右上方標出“Ex604.3.2本質安全型本質安全型電氣設備的標志為“i”，礦用本質安全型防爆電氣設備的標志為“ExibⅠ”。

本質安全型電氣設備的防爆原理是：通過限制電氣設備電路的各種參數，或采取保護措施來限制電路的火花放電能量和熱能，使其在正常工作和規定的故障狀態下產生的電火花和熱效應均不能點燃周圍環境的爆炸性混合物，從而實現了電氣防爆。采用本質安全型電路的電氣設備稱為本質安全型電氣設備。

4.3.2本質安全型61

由于本安型電氣設備的電路本身就是安全的，所產生的火花、電弧和熱能都不會引燃周圍環境爆炸性混合物，因此本安型電氣設備不需要專門的防爆外殼，這樣就可以減小設備的體積和重量，簡化設備的結構。因此，本安型電氣設備具有安全可靠、結構簡單、體積小、重量輕、造價低、制造維修方便等優點，是一種比較理想的防爆電氣設備。但由于本安型電氣設備的最大輸出功率為25W左右，因而使用范圍受到了限制。目前本質安全型電氣設備主要用于通信、監控、信號和控制系統，以及儀器、儀表等。

由于本安型電氣設備的電路本身就是安全的，所產生的火花62本質安全型防爆電氣設備安全性最好，可用于煤礦井下各種環境。

特別是當瓦斯濃度較高，達到斷電濃度時，本質安全型防爆電氣設備仍可正常工作。而其他電氣設備當瓦斯濃度達到斷電濃度后必須停電。

本質安全型防爆適用于煤礦監控、通信、控制、信號等弱電系統和設備。

因此，煤礦監控、通信、控制、信號等弱電系統和設備應優選本質安全型，設備之間傳輸的信號必須是本質安全型。

本質安全型防爆電氣設備安全性最好，可用于煤礦井下各種634.3.3隔爆型隔爆型電氣設備的標志為“d”，礦用隔爆型防爆電氣設備的標志為“ExdⅠ”。

其防爆原理是：將電氣設備的帶電部件放在特制的外殼內，該外殼具有將殼內電氣部件產生的火花和電弧與殼外爆炸性混合物隔離開的作用，并能承受進入殼內的爆炸性混合物被殼內電氣設備的火花、電弧引爆時所產生的爆炸壓力和溫度，而外殼不被破壞；同時能防止殼內爆炸生成物向殼外爆炸性混合物傳爆，不會引起殼外爆炸性混合物燃燒和爆炸。4.3.3隔爆型64這種特殊的外殼叫“隔爆外殼”。具有隔爆外殼的電氣設備稱為“隔爆型電氣設備”。

隔爆型電氣設備具有良好的隔爆和耐爆性能，被廣泛用于煤礦井下等爆炸性環境工作場所。

隔爆型防爆電氣設備的安全性僅次于本質安全型防爆電氣設備，可用于煤礦井下各種場所。大功率電氣設備應優選隔爆型電氣設備。

隔爆型電氣設備宜將接線腔與主腔分腔布置，因為主腔一般有接觸器等設備，工作時會產生電弧、電火花和危險溫度，而接線腔需打開接線，工人操作不當很容易造成失爆。這種特殊的外殼叫“隔爆外殼”。具有隔爆外殼的電氣設備654.3.4增安型增安型電氣設備的標志是“e”，礦用增安型防爆電氣設備的標志為“ExeⅠ”。

增安型電氣設備的防爆原理是：對于那些在正常運行條件下不會產生電弧、火花和危險溫度的礦用電氣設備，為了提高其安全程度，在設備的結構、制造工藝以及技術條件等方面采取一系列措施，從而避免了設備在運行和過載條件下產生火花、電弧和危險溫度，實現了電氣防爆。

增安型電氣設備是在電氣設備原有的技術條件上，采取了一定的措施，提高其安全程度，但并不是說這種電氣設備就比其他防爆型式的電氣設備的防爆性能好。

4.3.4增安型66

增安型電氣設備的安全性能達到什么程度，不但取決于設備的自身結構型式，也取決于設備的使用環境和維護的情況。

能制成增安型電氣設備的僅是那些在正常運行中不產生電弧、火花和過熱現象的電氣設備，如變壓器、電動機等電氣設備。

增安型防爆電氣設備的安全性低于本質安全型和隔爆型，不得用于總回風巷、主要回風巷、采區回風巷、工作面和工作面進回風巷。

674.3.5澆封型澆封型電氣設備的標志為“m”，礦用澆封型防爆電氣設備的標志為“ExmⅠ”。

澆封型電氣設備的防爆原理是：將電氣設備有可能產生點燃爆炸性混合物的電弧、火花或高溫的部分澆封在澆封劑中，避免這些電氣部件與爆炸性混合物接觸，從而使電氣設備在正常運行或認可的過載和故障情況下均不能點燃周圍的爆炸性混合物。

4.3.5澆封型68澆封型電氣設備有整臺設備澆封的，也有部件澆封的。對于采取澆封防爆措施的澆封型部件不能單獨在爆炸性環境中使用，必須與使用該部件的防爆電氣設備組合后才能在爆炸性環境中使用。常用的澆封型電氣設備或澆封型部件主要有電池、蓄電池、熔斷器、電壓互感器、電機和變壓器繞組、電纜接頭等。

澆封型防爆電氣設備根據其使用環境的不同有不同的要求，在煤礦井下使用較少。澆封型電氣設備有整臺設備澆封的，也有部件澆封的。對于694.3.6特殊型

特殊型電氣設備的安全性能低于其他類型的防爆電氣設備。

煤礦井下常用的特殊型電氣設備有礦燈、蓄電池電機車等。礦燈的安全措施有電池短路和過流保護，防護玻璃破碎后燈泡自動彈出等。

4.3.6特殊型70

冷光源解決了燈泡破碎后帶電燈絲引爆瓦斯的問題，其安全性優于白熾燈礦燈，如果再在蓄電池中增加限制輸出電流和電壓的雙重化本質安全電路，安全性將進一步增強，可解決礦燈、開關和燈繩（礦燈電纜）的本質安全防爆問題。

蓄電池中沒有限制輸出電流和電壓的雙重化本質安全電路的礦燈，其安全性較低，當瓦斯達到爆炸濃度時嚴禁開關特殊型礦燈，防止礦燈開關電火花引起瓦斯爆炸。

冷光源解決了燈泡破碎后帶電燈絲引爆瓦斯的問題，714.3.7礦用一般型礦用一般型電氣設備是一種沒有采取任何防爆措施，用于煤礦井下無瓦斯、煤塵爆炸性混合物場所的電氣設備。

礦用一般型電氣設備與一般電氣設備不同，它在絕緣、爬電距離、電氣間隙、防潮和防塵、井下運行條件諸方面均有特殊要求，銘牌的右上方有明顯的“KY”標志。4.3.7礦用一般型72低瓦斯礦井井底車場等非爆炸性環境，可以使用礦用一般型電氣設備；但有條件時，宜選用礦用防爆型電氣設備，而不使用礦用一般型電氣設備和架線電機車。

煤與瓦斯突出礦井嚴禁使用架線電機車和礦用一般型電氣設備。

當煤與瓦斯突出時，在突出壓力的作用下，瓦斯可進入進風大巷等，設置在進風大巷和井底車場的架線電機車和礦用一般型電氣設備的電火花和危險溫度會引爆瓦斯。低瓦斯礦井井底車場等非爆炸性環境，可以使用礦73

河南省鄭州煤業集團大平礦“10.20”特別重大瓦斯爆炸事故和黑龍江省龍煤集團鶴崗分公司新興煤礦“11.21”特別重大瓦斯爆炸事故，就是煤與瓦斯突出后，在突出壓力的作用下，瓦斯進入進風大巷等，設置在進風大巷的架線電機車及其架線產生的火花引起瓦斯爆炸，造成兩起死亡百人以上特別重大瓦斯爆炸事故。

河南省鄭州煤業集團大平礦“10.20”特別重大瓦斯爆744.3.8嚴禁假冒偽劣產品下井使用

嚴把電氣設備下井關，查礦用安全標志證、查防爆合格證、查電氣間隙、查隔爆間隙等。嚴禁假冒偽劣產品下井使用。筆者作為國務院事故調查專家組組長，在多起煤礦特別重大事故中，發現“沈陽防爆電氣廠”等假冒防爆電氣設備。

4.3.8嚴禁假冒偽劣產品下井使用754.4其他煤礦電氣安全關鍵技術問題4.4.1延時保護為防治低電壓造成過流，引起電氣火災，電氣設備設有欠壓保護和失壓保護。

當電壓瞬降時，沒有延時的欠壓保護和失壓保護，將會造成局部通風機停風，造成瓦斯積聚，進而引起瓦斯爆炸事故。

因此，井下電氣設備的欠壓保護和失壓保護應有延時措施，減少局部通風機等停電次數。4.4其他煤礦電氣安全關鍵技術問題764.4.2大功率潛水泵

在條件許可的情況下，井下排水設備宜選用大功率潛水泵，將供電控制設備設置在地面，避免非潛水泵及其供電控制設備進水停止工作，影響排水。

特別在礦井突水事故時，保證排水的連續性，減少事故影響。4.4.3壓風機設置壓風機盡量設置在地面，并設置溫度等傳感器，防止引發礦井火災。4.4.2大功率潛水泵774.4.4井下選煤廠個別煤礦為了減少運輸成本、減少地面占地等原因，將選煤廠設計在煤礦井下。

這就增加了煤礦井下作業人員。一旦發生瓦斯爆炸等事故，將會造成大量人員傷亡。

這種做法不利于避免或減少重特大事故發生。

將選煤廠設置在井下，還會增加引爆瓦斯的火源。當井下發生瓦斯突出事故或通風系統故障時，進風巷也會瓦斯超限，非防爆或失爆的選煤設備將是引爆瓦斯的火源。

4.4.4井下選煤廠784.4.5電氣設備的設置

開關等電氣設備應設置在全風壓進風處，若不能滿足，必須設置甲烷傳感器，并具備甲烷超限斷電閉鎖功能。

由于采煤工作面回風巷和掘進巷道已按要求設置了甲烷傳感器，因此，設置在采煤工作面回風巷和掘進巷道的電氣設備可不再單獨設置甲烷傳感器。但設置在其他沒有甲烷傳感器地點的電氣設備，必須設置甲烷傳感器，并具備甲烷超限斷電閉鎖功能。4.4.5電氣設備的設置794.5救災機器人煤礦井下發生瓦斯爆炸等事故后，因受有害氣體、缺氧、高溫、煙霧等影響，以及發生二次災害的可能，有時救護人員難以在第一時間進入事故現場執行偵察和救援任務，甚至造成救護人員傷亡。

因此，為使煤礦井下救災工作順利開展，減少人員傷亡，需要部分替代救護隊員進入煤礦井下災后現場進行環境探測和搜救任務的煤礦井下救災機器人。

目前通過鑒定的礦用機器人不能用于瓦斯濃度大于1.5%的災后環境。煤礦井下救災機器人的遠程控制、本質安全防爆、越過頂板冒落障礙等關鍵性問題沒有解決，難以滿足實際煤礦井下災后救援工作需要。4.5救災機器人804.5.1遙控問題

煤礦井下無線傳輸衰減大，因此，無線遙控要解決遙控距離短、巷道彎曲和分支影響大等問題。如果采用拖纜有線遙控方式，需解決電纜或光纜在煤礦井下摩擦力大，長電纜或光纜拖不動，巷道彎曲和分支條件下拖纜等問題。如果采用放纜有線遙控方式，需要解決本質安全防爆條件下，自背電纜或光纜，行走在高低不平、有積水巷道中等問題。

如果采用自動導航方式，需解決無GPS信號條件下，煤礦井下路徑識別與自動導航等問題。4.5.1遙控問題814.5.2本質安全防爆問題當煤礦井下發生瓦斯爆炸等事故后，事故現場的瓦斯濃度有時會在爆炸界限內。

因此進入煤礦井下災后現場的機器人，應是本質安全防爆型。

本質安全防爆是通過限制電路功率，進而限制火花能量和溫度，以達到防爆目的。特別當負載中有較大電感和電容等儲能元件時，所允許的功率更小。

機器人采用電機驅動，因此既要滿足電機驅動功率，又要滿足本質安全防爆要求，是比較棘手的問題。

4.5.2本質安全防爆問題824.5.3過障礙問題煤礦井下發生瓦斯爆炸等事故后，通常會發生頂板冒落。

因此如何通過煤巖冒落堆積障礙，也是煤礦井下救災機器人需要解決的問題。4.5.3過障礙問題83謝謝!謝謝!84井下人員定位系統與通信聯絡系統孫繼平博士教授博士生導師

中國礦業大學（北京）副校長井下人員定位系統與851引言2井下人員定位系統3礦井通信聯絡系統4煤礦電氣安全5煤礦物聯網及其在煤礦安全生產中的應用

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件861引言《國務院關于進一步加強企業安全生產工作的通知（國發[2010]23號）》要求煤礦和非煤礦山要安裝監測監控系統井下人員定位系統緊急避險系統壓風自救系統供水施救系統通信聯絡系統等技術裝備1引言87

我在國家安監總局2010年第9期視頻專題講座上，與大家共同研究了煤礦井下安全避險“六大系統”中的第1個系統--礦井監測監控系統。受到好評，謝謝大家的支持。

今天我與大家共同研究煤礦井下安全避險“六大系統”中的另外兩個系統--井下人員定位系統和礦井通信聯絡系統。

然后介紹煤礦電氣安全。最后介紹一下煤礦物聯網及其在煤礦安全生產中的應用。

我在國家安監總局2010年第9期視頻專題講座上88

由于時間關系，有些內容不能展開，需要進一步研究的同志請查閱下述文獻：[1]孫繼平.煤礦井下人員位置監測技術與系統[J].煤炭科學技術，2010，38（11）:1-4.[2]孫繼平.礦井通信技術與系統[J].煤炭科學技術，2010，38（12）:1-4.[3]孫繼平.煤礦電氣安全關鍵技術研究[J].工礦自動化，2011，（1）：1-4[4]孫繼平.煤礦安全生產監控與通信[J].煤炭學報，2010,35（11）：1925-1929[5]孫繼平.煤礦物聯網特點與關鍵技術研究[J].煤炭學報，2011,36（1）:167-171.[6]孫繼平.煤礦安全監控技術與系統[J].煤炭科學技術，2010，38（10）:1-4.由于時間關系，有些內容不能展開，需要進一步研究的同志89

煤礦井下具有瓦斯等易燃易爆氣體和煤塵，煤礦用井下人員定位系統和礦井通信聯絡系統，有電氣防爆等特殊要求。因此，下面我重點介紹煤礦用井下人員定位系統和礦井通信聯絡系統。

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件902礦井通信聯絡系統

《國家安全生產監督管理總局國家煤礦安全監察局關于建設完善煤礦井下安全避險“六大系統”的通知（安監總煤裝[2010]146號）》要求煤礦要按照在災變期間能夠通知人員撤離和實現與避險人員通話的要求，進一步建設完善礦井通信聯絡系統。

礦井通信聯絡系統又稱礦井通信系統，是煤礦安全生產調度、安全避險和應急救援的重要工具。

2礦井通信聯絡系統912.1特點煤礦井下是一個特殊的工作環境，因此礦井通信系統不同于一般地面通信系統，具有如下特點：

（1）電氣防爆；（2）傳輸衰耗大；（3）設備體積小；（4）發射功率小；（5）抗干擾能力強；（6）防護性能好；（7）電源電壓波動適應能力強；（8）抗故障能力強；（9）服務半徑大；（10）信道容量大；（11）移動速度慢。2.1特點922.2分類礦井通信系統包括:(1)礦用調度通信系統；(2)礦井廣播通信系統；(3)礦井移動通信系統；(4)礦井救災通信系統等。2.2分類932.3礦用調度通信系統礦用調度通信系統一般由礦用本質安全型防爆調度電話、礦用程控調度交換機（含安全柵）、調度臺、電源、電纜等組成，如圖1所示。

礦用本質安全型防爆調度電話實現聲音信號與電信號轉換，同時具有來電提示、撥號等功能。程控調度交換機控制和管理整個系統，具有交換、接續、控制和管理功能。

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件94…礦用程控調度交換機

調度臺廣播控制設備礦用本安電話防爆廣播設備防爆廣播設備礦用本安電話礦用本安電話錄音設備防爆顯示屏防爆顯示屏………圖1礦用調度通信系統和礦井廣播通信系統…礦用程控調度交換機調度臺廣播控制設備礦用本安電話防爆廣播95

調度臺具有通話、呼叫、強插、強拆、來電聲光提示、錄音等功能。礦用調度通信系統不需要煤礦井下供電，因此，系統抗災變能力強。當井下發生瓦斯超限停電或故障停電等，不會影響系統正常工作。當發生頂板冒落、水災、瓦斯爆炸等事故時，只要電話和電纜不被破壞，就可與地面通信聯絡。

礦用調度通信系統抗災變能力優于其他礦井通信系統。調度臺具有通話、呼叫、強插、強拆、來電聲光提示、錄音962.4礦井廣播通信系統礦井廣播通信系統一般由地面廣播錄音及控制設備、井下防爆廣播設備、防爆顯示屏、電纜等組成，如圖1所示。

地面廣播錄音及控制設備具有廣播、錄音、控制等功能，一般由礦用程控調度交換機和調度臺承擔。防爆廣播設備將電信號轉換為大功率聲音信號，及時廣播事故地點、類別、逃生路線等。防爆顯示屏顯示事故地點、類別、逃生路線等信息。2.4礦井廣播通信系統972.5礦井移動通信系統

礦井移動通信系統一般由礦用本質安全型防爆手機、礦用防爆基站、系統控制器、調度臺、電源、電纜（或光纜）等組成，如圖2所示。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件98系統控制器移動臺…基站基站調度臺…基站移動臺移動臺移動臺移動臺移動臺……………圖2礦井移動通信系統

系統控制器移動臺…基站基站調度臺…基站移動臺移動臺移動臺移動99

礦用本質安全型防爆手機實現聲音信號與無線電信號轉換，具有通話、來電提示、撥號、短信等功能，部分本安防爆手機還具有圖像功能。礦用防爆基站實現有線/無線轉換、并具有一定的交換、接續、控制和管理功能。系統控制器控制和管理整個礦井移動通信系統的設備，具有交換、接續、控制和管理等功能。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件100

調度臺具有通話、呼叫、強插、強拆、廣播、來電聲光提示等功能。

礦用防爆基站和防爆電源設置在井下，礦用本質安全型防爆手機主要用于井下。當井下發生瓦斯超限停電或故障停電等，會影響系統正常工作。

因此，嚴禁礦井移動通信系統替代礦用調度通信系統。

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件1012.6礦井救災通信系統

礦井救災通信系統一般由礦用本質安全型防爆移動臺、礦用防爆基站（含話機）、礦用防爆基站電源（可與基站一體化）、地面基站通信終端、電纜（或光纜）等組成，如圖3所示。礦用本質安全型防爆移動臺實現聲音信號與無線電信號轉換，具有通話、呼叫、來電提示等功能。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件102地面基站通信終端防爆基站移動臺移動臺移動臺

礦用防爆基站實現有線/無線轉換、具有交換、接續、控制、管理、通話、呼叫、來電提示等功能。地面基站通信終端具有通話、呼叫、來電提示等功能。

圖3礦井救災通信系統

地面基站通信終端防爆基站移動臺移動臺移動臺圖3礦井救災通1032.7礦用IP電話通信系統礦用IP電話通信系統一般由礦用本質安全型防爆IP電話、礦用防爆交換機、礦用防爆電源（一般有維持系統工作2小時的備用電源，可與礦用防爆交換機一體化）、調度臺、地面普通交換機、光纜等組成。調度臺和地面普通交換機設置在地面。礦用本質安全型防爆IP電話和礦用防爆交換機設置在井下。當井下發生瓦斯超限停電或故障停電等，會影響系統正常工作。

因此，嚴禁用礦用IP電話通信系統替代礦用調度通信系統。

2.7礦用IP電話通信系統1042.8系統作用礦井通信系統的作用是：

（1）煤礦井下作業人員可通過通信系統匯報安全生產隱患、事故情況、人員情況等，并請求救援等。

（2）調度室值班人員及領導通過通信系統通知井下作業人員撤人、逃生路線等。（3）日常生產調度通信聯絡等。（4）礦井救災通信系統主要用于災后救援。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件1052.9救援案例2007年7月29日河南省陜縣支建煤礦發生透水事故，共有69人被困。被困人員通過電話及時將被困人數、位置和狀況向地面匯報，為救援提供了準確信息，縮短了救援時間。同時通過該電話安撫被困人員，增強了被困人員生還信心。最終被困69人成功獲救。2.9救援案例1062.10現存問題

礦井通信系統是煤礦安全生產、緊急避險、應急救援的重要工具。但部分煤礦沒有按照《煤礦安全規程》等有關要求，裝備礦井通信系統；礦用本質安全型防爆電話裝備數量和地點均不符合《煤礦安全規程》等有關要求；許多煤礦沒有裝備防爆語音廣播設備。2.10現存問題1072.11技術及裝備要求煤礦必須裝備礦用調度通信系統；積極推廣使用礦井移動通信系統和礦井廣播通信系統。礦山救護隊應裝備礦井救災通信系統。

（1）礦井通信系統應符合有關標準要求，取得礦用產品安全標志準用證和防爆合格證。（2）用于煤礦井下的通信設備必須是防爆型電氣設備，在電纜和光纜上傳輸的信號必須是本質安全型信號。用于煤礦井下的電話必須是礦用本質安全型防爆電話。

2.11技術及裝備要求108（3）煤礦必須裝備礦用調度通信系統。用于煤礦井下的調度電話必須是礦用本質安全型防爆電話。調度電話應直接連接設置在地面的地面一般兼本質安全型調度交換機（含安全柵），并由調度交換機遠程供電。為防止煤礦井下因事故停電，影響系統正常工作，嚴禁調度電話由井下就地供電，或經有源中繼器接調度交換機。調度電話至調度交換機應采用礦用電纜連接。調度電話至調度交換機的無中繼通信距離應不小于10km。（3）煤礦必須裝備礦用調度通信系統。109

（4）礦井地面變電所、地面通風機房、主副井絞車房、壓風機房、井下主要水泵房、井下中央變電所、井底車場、運輸調度室、采區變電所、上下山絞車房、水泵房、帶式輸送機集中控制硐室等主要機電設備硐室、采掘工作面、突出煤層采掘工作面附近、爆破時撤離人員集中地點、采區和水平最高點、井下避難硐室（或救生艙）等必須設有直通礦調度室的調度電話。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件110

（5）積極推廣應用礦井廣播通信系統，當發生險情時，及時通知井下人員撤離。

用于煤礦井下的通信設備必須是防爆型電氣設備，在電纜和光纜上傳輸的信號必須是本質安全型信號。系統應具有擴音廣播功能，宜具有顯示功能。發生險情時，系統應能通過廣播和顯示牌，通知事故地點、類別、撤離路線等。井下各行人巷道和作業地點應設置廣播設備，宜設置顯示牌。（5）積極推廣應用礦井廣播通信系統，當發生險情時，及時111

（6）積極推廣應用礦井移動通信系統，以提高通信的及時性和有效性。

但需要注意的是，礦井移動通信系統和礦用IP電話通信系統均不能替代礦用調度通信系統，這是因為礦井移動通信系統的基站和礦用IP電話通信系統的井下網絡交換等設備均需井下供電，其抗災變能力遠遠低于不需井下供電的礦用調度通信系統。

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件112

（7）礦井移動通信系統具有通信及時和便捷的優點，特別適合煤礦井下移動的作業環境和流動作業人員。煤礦井下帶班領導、技術人員、區隊長、班組長、瓦斯檢查員、安全檢查員、電鉗工等流動作業人員，宜配備礦用移動電話，以便及時通報安全隱患、緊急避險和調度指揮。

（8）救護隊應裝備礦井救災通信系統。（9）完善管理制度，制定事故應急預案，在發生災變時迅速通知井下人員撤離避險。

（7）礦井移動通信系統具有通信及時和便捷的優點，特別適1133井下人員定位系統

《國家安全生產監督管理總局國家煤礦安全監察局關于建設完善煤礦井下安全避險“六大系統”的通知（安監總煤裝[2010]146號）》要求建設完善煤礦井下人員定位系統。發揮井下人員定位系統在定員管理和應急救援工作中的作用。煤礦井下人員定位系統又稱煤礦井下人員位置監測系統和煤礦井下作業人員管理系統。3井下人員定位系統114

煤礦井下人員位置監測系統具有:人員位置、攜卡人員出入井時刻、重點區域出入時刻、限制區域出入時刻、工作時間、井下和重點區域人員數量、井下人員活動路線等監測、顯示、打印、存儲、查詢、異常報警、路徑跟蹤、管理等功能。

在遏制超定員生產、事故應急救援、領導下井帶班管理、特種作業人員管理、井下作業人員考勤等方面發揮著重要作用。煤礦井下人員位置監測系統具有:人員位置、1153.1特點煤礦井下是一個特殊而又惡劣的環境，無線電信號傳輸衰減大、GPS信號不能覆蓋煤礦井下巷道、有甲烷等易燃易爆氣體。

因此，GPS不能用于煤礦井下。目前煤礦井下人員位置監測系統主要采用RFID技術。部分系統采用漏泄電纜，還可采用WIFI、ZigBee等技術，除具有人員位置監測功能外，還具有單向或雙向緊急呼叫等功能。3.1特點1163.2系統組成及工作原理

煤礦井下人員位置監測系統一般由識別卡、位置監測分站、電源箱（可與分站一體化）、傳輸接口、主機（含顯示器）、系統軟件、服務器、打印機、大屏幕、UPS電源、遠程終端、網絡接口、電纜和接線盒等組成，如圖4所示。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件117礦務局（集團公司）服務器電視墻或投影用戶重點產煤縣、市打印機打印機主機主機交換機防火墻傳輸接口分站識別卡識別卡分站識別卡識別卡用戶服務器路由器圖4煤礦井下人員位置監測系統

礦務局（集團公司）服務器電視墻或投影用戶重點產煤縣、市打印機118

識別卡由下井人員攜帶，保存有約定格式的電子數據，當進入位置監測分站的識別范圍時，將用于人員識別的數據發送給分站。位置監測分站通過無線方式讀取識別卡內用于人員識別的信息，并發送至地面傳輸接口。電源箱將交流電網電源轉換為系統所需的本質安全型直流電源，并具有維持電網停電后正常供電不小于2小時的蓄電池。

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件119傳輸接口接收分站發送的信號，并送主機處理；接收主機信號、并送相應分站；控制分站的發送與接收，多路復用信號的調制與解調，并具有系統自檢等功能。

主機主要用來接收監測信號、報警判別、數據統計及處理、磁盤存儲、顯示、聲光報警、人機對話、控制打印輸出、與管理網絡聯接等。

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件1203.3系統作用煤礦井下人員位置監測系統在遏制超定員生產、事故應急救援、領導下井帶班管理、特種作業人員管理、井下作業人員考勤等方面發揮著重要作用。

（1）遏制超定員生產。通過監控入井人數，進入采區、采煤工作面、掘進工作面等重點區域人數，遏制超定員生產。（2）防止人員進入危險區域。通過對進入盲巷、采空區等危險區域人員監控，及時發現誤入危險區域人員，防止發生窒息等傷亡事故。

3.3系統作用121

（3）及時發現未按時升井人員。通過對人員出/入時刻監測，可及時發現超時作業和未升井人員，以便及時采取措施，防止發生意外。

（4）加強特種作業人員管理。通過對瓦斯檢查員等特種作業人員巡檢路徑及到達時間監測，及時掌握檢查員等特種作業人員是否按規定的時間和線路巡檢。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件122

（5）加強干部帶班管理。通過對帶班干部出入井及路徑監測，及時掌握干部下井帶班情況，加強干部下井帶班管理。

（6）煤礦井下作業人員考勤管理。通過對入井作業人員，出/入井和路徑監測，及時掌握入井工作人員是否按規定出/入井，是否按規定到達指定作業地點等。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件123

（7）應急救援與事故調查技術支持。通過系統可及時了解事故時入井人員總數、分布區域、人員的基本情況的等。若事故時，系統不被完全破壞，還可在事故后2小時內（系統有2小時備用電源），掌握被困人員的流動情況。在事故后7天內（識別卡電池至少工作7天），若識別卡不被破壞，可通過手持設備測定被困人員和尸體大致位置，以便及時搜救和清理。

井下人員定位系統與通信聯絡系統課件124

（8）持證上崗管理。通過設置在人員出入井口的人臉、虹膜等檢測裝置，檢測入井人員特征，與上崗培訓、人臉、虹膜數據庫資料對比，沒有取得上崗證的人員不允許下井，特殊情況（如上級檢查等）需經有關領導批準，并存儲紀錄。（9）具有緊急呼叫功能的系統，調度室可以通過系統通知攜卡人員撤離危險區域，攜卡人員可以通過預先規定的緊急按鈕向調度室報告險情。（8）持證上崗管理。通過設置在人員出入井口的人臉、虹膜125

3.4相關標準

有關煤礦井下人員位置監測系統安裝、使用、維護與管理的標準有《AQ1048-2007煤礦井下作業人員管理系統使用與管理規范》。有關煤礦井下人員位置監測系統生產、設計、測試與檢驗的標準有:《AQ6210-2007煤礦井下作業人員管理系統通用技術條件》《MT/T1004-2006煤礦安全生產監控系統通用技術條件》3.4相關標準126

《MT/T1005-2006礦用分站》《MT/T1007-2006礦用信息傳輸接口》《MT/T1008-2006煤礦安全生產監控系統軟件通用技術要求》《MT/T1081-2008礦用網絡交換機》《MT/T1078-2008礦用本質安全輸出直流電源》《MT/T772-1998煤礦監控系統性能測試方法》《MT/T899-2000礦用信息傳輸裝置》等。

《MT/T1005-2006礦用分站》1273.5裝備要求

（1）各個人員出入井口、采掘工作面等重點區域出/入口、盲巷等限制區域等地點應設置分站，并能滿足監測攜卡人員出/入井、出/入采掘工作面等重點區域、出/入盲巷等限制區域的要求。基于RFID的煤礦井下人員位置監測系統，宜設置2臺以上分站或天線，以便判別攜卡人員的運動方向。

（2）巷道分支處應設置分站，并能滿足監測攜卡人員出/入方向的要求。巷道分支的各個巷道應設置分站或天線，以便判別攜卡人員的運動方向。

3.5裝備要求128

（3）下井人員應攜帶識別卡。識別卡嚴禁擅自拆開。

（4）工作不正常的識別卡嚴禁使用。性能完好的識別卡總數，至少比經常下井人員的總數多10%。不固定專人使用的識別卡，性能完好的識別卡總數至少比每班最多下井人數多10%。

（5）礦調度室應設置顯示設備，顯示井下人員位置等。井下人員定位系統與通信聯絡系統課件129

（6）各個人員出入井口應設置檢測識別卡工作是否正常和唯一性檢測的裝置，并提示攜卡人員本人及有關人員。識別卡工作正常和唯一性檢測可以采用機器與人工配合的方法，也可采用虹膜、人臉等自動檢測方法。煤礦井下人員位置監測系統識別卡正常工作和下井人員每人一張卡，且僅攜帶表明自己身份的卡，是遏制超能力生產、加強煤礦井下作業人員管理、為應急救援提供技術支持的必要條件。

（6）各個人員出入井口應設置檢測識別卡工作是否正常和唯130

4煤礦電氣安全4.1引言

煤礦電氣事故，不但會造成人身觸電傷亡、電氣火災、設備損毀、引爆雷管和炸藥，還會造成瓦斯或煤塵爆炸等重特大事故發生。礦井供電系統不可靠，經常無計劃停電，會造成局部通風機和主通風機停風，進而造成瓦斯積聚。電氣設備失爆、電纜放炮、電氣設備漏電、短路、電氣火災、帶電作業等電氣火花和危險溫度都會引起瓦斯煤塵爆炸。4煤礦電氣安全131

2006年11月5日發生在大同煤礦集團軒崗煤電公司焦家寨煤礦死亡47人的“11.5”特別重大瓦斯爆炸事故就是典型的例子。該礦由于供電系統不可靠，造成停電、進而造成局部通風機停風、掘進工作面瓦斯積聚；送電后，電火花引起瓦斯爆炸。

132

因此，加強礦井供電和電氣設備管理，建立安全可靠的供電系統，確保供電可靠、通風機連續運轉、防爆電氣設備防爆性能完好、不產生引爆（燃）周圍可燃性氣體的電火花及危險溫度等是瓦斯防治的重要措施之一，對于避免或減少瓦斯爆炸事故發生，促進煤礦安全生產具有十分重要的意義。

1334.2電氣火源引爆瓦斯最多，占48.1%2005年-2009年全國發生一次死亡10人以上重特大瓦斯爆炸事故77起，如表1所示。

按引爆瓦斯的火源分析，

電氣火源引爆瓦斯37起，占48.1%；

放炮火源引爆瓦斯30起，占39.0%；

摩擦撞擊火源引爆瓦斯5起，占6.5%；

煤炭自燃火源引爆瓦斯2起，占2.6%；

吸煙火源引爆瓦斯3起，占3.9%。4.2電氣火源引爆瓦斯最多，占48.1%134年份瓦斯爆炸事故電氣火源放炮火源煤炭自燃火源摩擦撞擊火源吸煙火源起數比例/%起數比例/%起數比例/%起數比例/%起數比例/%起數比例/%200534100.01544.11647.10038.800200615100.0746.7533.3213.316.700200715100.0960.0533.3000016.720087100.0114.3457.10000228.620096100.0583.30000116.700平均15.4100.07.448.1639.00.42.616.50.63.9表1一次死亡10人以上重特大瓦斯爆炸事故火源分析

年份瓦斯爆炸事故電氣火源放炮火源煤炭自燃火源摩擦撞擊火源吸煙1354.2.12005年引爆瓦斯火源分析

2005年全國發生一次死亡10人以上重特大瓦斯爆炸事故34起。

按引爆瓦斯的火源分析，電氣火源引爆瓦斯15起，占44.1%；放炮火源引爆瓦斯16起，占47.1%；摩擦撞擊火源引爆瓦斯3起，占8.8%。

4.2.12005年引爆瓦斯火源分析1364.2.22006年引爆瓦斯火源分析

2006年全國發生一次死亡10人以上重特大瓦斯爆炸事故15起。

按引爆瓦斯的火源分析，電氣火源引爆瓦斯7起，占46.7%；放炮火源引爆瓦斯5起，占33.3%；煤炭自燃火源引爆瓦斯2起，占13.3%；摩擦撞擊火源引爆瓦斯1起，占6.7%。4.2.22006年引爆瓦斯火源分析1374.2.32007年引爆瓦斯火源分析

2007年全國發生一次死亡10人以上重特大瓦斯爆炸事故15起。

按引爆瓦斯的火源分析，電氣火源引爆瓦斯9起，占60.0%；放炮火源引爆瓦斯5起，占33.3%；吸煙火源引爆瓦斯1起，占6.7%。4.2.32007年引爆瓦斯火源分析1384.2.42008年引爆瓦斯火源分析

2008年全國發生一次死亡10人以上重特大瓦斯爆炸事故7起。

按引爆瓦斯的火源分析，電氣火源引爆瓦斯1起，占14.3%；放炮火源引爆瓦斯4起，占57.1%；吸煙火源引爆瓦斯2起，占28.6%。

4.2.42008年引爆瓦斯火源分析1394.2.52009年引爆瓦斯火源分析

2009年全國發生一次死亡10人以上重特大瓦斯爆炸事故6起。

按引爆瓦斯的火源分析，電氣火源引爆瓦斯5起，占83.3%；摩擦撞擊火源引爆瓦斯1起，占16.7%。

4.2.52009年引爆瓦斯火源分析1404.3防爆電氣設備安全性分析及使用場所建議用于煤礦井下的電氣設備有礦用防爆型（EX）電氣設備和礦用一般型（KY）電氣設備。

其中，礦用一般