礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

六大系統(tǒng)之礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)2/2/2023112安全監(jiān)控系統(tǒng)的使用與維護3煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)簡介主要內(nèi)容安全監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀與問題4煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)2/2/20232安全監(jiān)控系統(tǒng)的定義：煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是指具有模擬量、開關(guān)量、累計量采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報警、控制等功能，用于煤礦通風(fēng)安全及生產(chǎn)環(huán)節(jié)監(jiān)控的系統(tǒng)。安全監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成：煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦瓦斯抽采（放）監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦膠帶運輸監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦排水監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、礦山壓力監(jiān)控系統(tǒng)、煤與瓦斯突出監(jiān)控系統(tǒng)、人員位置監(jiān)測系統(tǒng)等。

2/2/20233一、礦井安全監(jiān)控技術(shù)發(fā)展概況2/2/20234我國礦井安全監(jiān)控技術(shù)發(fā)展建國初期，煤礦下井人員主要使用光學(xué)瓦斯檢定器、瓦斯檢定燈、檢知管、風(fēng)表等；60年代初期，研制達到使用水平的載體催化元件和AQR-1型瓦斯測量儀。70年代研制出瓦斯斷電儀；80年代初期，從歐美引進、吸收礦井監(jiān)控系統(tǒng)；80年代以后，逐步開發(fā)出KJ126、KJF2000、KJ95、KJ90等系統(tǒng)。2/2/20235二、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的分類

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)可按照監(jiān)控目的、信號傳輸方式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等來進行分類:

按傳輸信號復(fù)用方式分為：時分制系統(tǒng)、頻分制系統(tǒng)、碼分制系統(tǒng)、復(fù)合復(fù)用方式（同時采用頻分制、時分制、碼分制中兩種或兩種以上的系統(tǒng)）；

按系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為：樹形、環(huán)形、星形、總線形等；

按傳輸信號的調(diào)制方式可分為：數(shù)字基帶傳輸、數(shù)字頻帶傳輸

；

2/2/202362/2/202371）、可實時采集各種傳感器傳來的數(shù)據(jù):2）、系統(tǒng)具有甲烷超限報警功能：甲烷傳感器用于檢測煤礦井下空氣中的甲烷含量，當(dāng)被監(jiān)視區(qū)域風(fēng)流中甲烷濃度達到預(yù)置的報警點時，由系統(tǒng)發(fā)出聲、光報警信號。當(dāng)甲烷濃度恢復(fù)到預(yù)置的報警值以下時，能自動解除報警。3）、甲烷超限斷電及閉鎖功能：當(dāng)被監(jiān)視區(qū)域風(fēng)流中甲烷濃度達到預(yù)置的斷電點濃度時，輸出切斷被控區(qū)域動力電源并閉鎖；當(dāng)被監(jiān)視區(qū)域風(fēng)流中甲烷濃度降到預(yù)置的復(fù)電點濃度時，能自動解鎖，恢復(fù)供電。斷電點參數(shù)設(shè)置連續(xù)可調(diào)。三、安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

2/2/202384）風(fēng)電閉鎖功能：當(dāng)局部通風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)或風(fēng)筒中風(fēng)速低于規(guī)定數(shù)值時，裝置輸出切斷被控區(qū)域動力電源信號并閉鎖；當(dāng)局部通風(fēng)機恢復(fù)正常工作時，裝置能自動解鎖。5）其他功能：此外系統(tǒng)還可實現(xiàn)一氧化碳、溫度、風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)門等環(huán)境參數(shù)與工況參數(shù)超限聲光報警等功能。三、安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

2/2/20239基于以上功能，安全監(jiān)控系統(tǒng)可以起到以下作用：

1、避免或減少由于電氣設(shè)備失爆、違章作業(yè)、電氣設(shè)備故障電火花或危險溫度引起瓦斯爆炸；2、避免或減少采、掘、運等設(shè)備運行產(chǎn)生的摩擦碰撞火花及危險溫度等引起瓦斯爆炸；3、提醒領(lǐng)導(dǎo)、生產(chǎn)調(diào)度等及時將人員撤至安全處。4、提醒領(lǐng)導(dǎo)、生產(chǎn)調(diào)度等及時處理事故隱患，防止瓦斯爆炸等事故發(fā)生。5、還可通過煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控瓦斯抽放系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、煤炭自燃、瓦斯突出等。6、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)急救援和事故調(diào)查中也發(fā)揮著重要作用，當(dāng)煤礦井下發(fā)生瓦斯（煤塵）爆炸等事故后，系統(tǒng)的監(jiān)測記錄是確定事故時間、爆源、火源等重要依據(jù)之一。返回2/2/202310煤礦安全監(jiān)控的主要內(nèi)容對井下CH4、CO、O2、CO2等氣體濃度的檢測；對風(fēng)速、風(fēng)量、氣壓、溫度、粉塵濃度、水位等環(huán)境參數(shù)的檢測；對生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測、監(jiān)控等。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)組成一般由傳感器、井下分站、傳輸線路、地面中心站、監(jiān)控軟件組成，如下圖所示：2/2/202311礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)2/2/2023122/2/202313煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)工作原理：

傳感器將被測物理量轉(zhuǎn)換為電信號，并具有顯示和聲光報警功能（有些傳感器沒有顯示、或沒有聲光報警）。

執(zhí)行機構(gòu)（含聲光報警及顯示設(shè)備）將控制信號轉(zhuǎn)換為被控物理量。

分站接收來自傳感器的信號，并按預(yù)先約定的復(fù)用方式遠距離傳送給主站（或傳輸接口），同時，接收來自主站（或傳輸接口）多路復(fù)用信號。分站還具有線性校正、超限判別、邏輯運算等簡單的數(shù)據(jù)處理能力、對傳感器輸入的信號和主站（或傳輸接口）傳輸來的信號進行處理，控制執(zhí)行機構(gòu)工作。2/2/202314

電源箱將交流電網(wǎng)電源轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需的本質(zhì)安全型直流電源，并具有維持電網(wǎng)停電后正常供電不小于2小時的蓄電池。

傳輸接口接收分站遠距離發(fā)送的信號，并送主機處理；接收主機信號、并送相應(yīng)分站。傳輸接口還具有控制分站的發(fā)送與接收，多路復(fù)用信號的調(diào)制與解調(diào)，系統(tǒng)自檢等功能。

主機一般選用工控微型計算機或普通微型計算機、雙機或多機備份。主機主要用來接收監(jiān)測信號、校正、報警判別、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、磁盤存儲、顯示、聲光報警、人機對話、輸出控制、控制打印輸出、聯(lián)網(wǎng)等。

2/2/202315煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的特點：

煤礦井下是一個特殊的工作環(huán)境，有易燃易爆可燃性氣體和腐蝕性氣體，潮濕、淋水、礦塵大、電網(wǎng)電壓波動大、電磁干擾嚴重、空間狹小、監(jiān)控距離遠。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，礦井監(jiān)控系統(tǒng)同一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)相比具有如下特點：

(1)電氣防爆。一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)均工作在非爆炸性環(huán)境中，而礦井監(jiān)控系統(tǒng)工作在有瓦斯和煤塵爆炸性環(huán)境的煤礦井下。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備必須是防爆型電氣設(shè)備，并且不同于化工、石油等爆炸性環(huán)境中的工廠用防爆型電氣設(shè)備。

2/2/202316爆炸性危險物質(zhì)分類:I類：礦井甲烷；II類：爆炸性氣體混合物(含蒸汽、薄霧)，如乙醚、民用煤氣、乙炔等。III類：爆炸性粉塵和纖維，如鎂粉、鋁粉、小麥粉亞麻纖維、火火藥等。2/2/202317

(2)傳輸距離遠。一般工業(yè)監(jiān)控對系統(tǒng)的傳輸距離要求不高，僅為幾千米，甚至幾百米，而礦井監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸距離至少要達到10千米。

(3)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)宜采用樹形結(jié)構(gòu)。一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)電纜敷設(shè)的自由度較大，可根據(jù)設(shè)備、電纜溝、電桿的位置選擇星形、環(huán)形、樹形，總線形等結(jié)構(gòu)。而礦井監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸電纜必須沿巷道敷設(shè)，掛在巷道壁上。由于巷道為分支結(jié)構(gòu)，并且分支長度可達數(shù)千米。因此，為便于系統(tǒng)安裝維護、節(jié)約傳輸電纜、降低系統(tǒng)成本宜采用樹形結(jié)構(gòu)。

(4)監(jiān)控對象變化緩慢。礦井監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象主要為緩變量，因此，在同樣監(jiān)控容量下，對系統(tǒng)的傳輸速率要求不高。

(5)電網(wǎng)電壓波動大，電磁干擾嚴重。由于煤礦井下空間小，采煤機、運輸機等大型設(shè)備啟停和架線電機車火花等造成電磁干擾嚴重。

(6)工作環(huán)境惡劣。煤礦井下除有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性氣體外，還有硫化氫等腐蝕性氣體，礦塵大、潮濕、有淋水、空間狹小。因此，礦井監(jiān)控設(shè)備要有防塵、防潮、防腐、防霉、抗機械沖擊等措施。2/2/202318

(7)傳感器（或執(zhí)行機構(gòu)）宜采用遠程供電。一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的電源供給比較容易，不受電氣防爆要求的限制。礦井監(jiān)控系統(tǒng)的電源供給，受電氣防爆要求的限制。由于傳感器及執(zhí)行機構(gòu)往往設(shè)置在工作面等惡劣環(huán)境，因此，不宜就地供電。現(xiàn)有礦井監(jiān)控系統(tǒng)多采用分站遠距離供電。

通過上面對礦井監(jiān)控系統(tǒng)的分析，可以看出，礦井監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。因此，直接用一般工業(yè)監(jiān)控的理論和技術(shù)解決礦井監(jiān)控的問題是行不通的。不是不符合電氣防爆要求，就是傳輸距離太近，或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不適合用于礦井監(jiān)控系統(tǒng)，或不能進行總線供電，或節(jié)點容量太小等等。因此，有必要研究適合礦井監(jiān)控系統(tǒng)的理論和技術(shù)。返回2/2/202319一、甲烷傳感器的設(shè)置1、甲烷傳感器應(yīng)垂直懸掛在巷道上方風(fēng)流穩(wěn)定的位置，距頂板（頂梁）不得大于300mm，距巷道側(cè)壁不得小于200mm，并應(yīng)安裝維護方便，不影響行人和行車。2、甲烷傳感器的報警濃度、斷電濃度、復(fù)電濃度和斷電范圍必須符合規(guī)定。傳感器的設(shè)置：2/2/202320二、其它傳感器的設(shè)置

（一）一氧化碳傳感器的設(shè)置1、一氧化碳傳感器應(yīng)垂直懸掛，距頂板（頂梁）不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，并應(yīng)安裝維護方便，不影響行人和行車。2、開采容易自燃、自燃煤層的采煤工作面回風(fēng)巷必須設(shè)置一氧化碳傳感器，地點可設(shè)置在上隅角、工作面或工作面回風(fēng)巷，報警濃度為≥0.0024%,如圖9所示。3、帶式輸送機滾筒下風(fēng)側(cè)10-15m處宜設(shè)置一氧化碳傳感器，報警濃度為0.0024%CO。4、自然發(fā)火觀測點、封閉火區(qū)防火墻柵欄外宜設(shè)置一氧化碳傳感器，報警濃度為0.0024%CO。5、開采容易自燃、自燃煤層的礦井，采區(qū)回風(fēng)巷、一翼回風(fēng)巷、總回風(fēng)巷應(yīng)設(shè)置一氧化碳傳感器，報警濃度為0.0024%CO。2/2/202321

（二）風(fēng)速傳感器的設(shè)置風(fēng)速傳感器應(yīng)設(shè)置在巷道前后10m內(nèi)無分支風(fēng)流、無拐彎、無障礙、斷面無變化、能準確計算風(fēng)量的地點。當(dāng)風(fēng)速低于或超過《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定值時，應(yīng)發(fā)出聲、光報警信號。（三）風(fēng)壓傳感器的設(shè)置

主要通風(fēng)機的風(fēng)硐應(yīng)設(shè)置風(fēng)壓傳感器。風(fēng)硐是連接主通風(fēng)機和風(fēng)井的一段巷道。風(fēng)量大，內(nèi)外壓差大。（四）瓦斯抽放管路中傳感器的設(shè)置

瓦斯抽放泵站的抽放泵輸入管路中宜設(shè)置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器；利用瓦斯時，應(yīng)在輸出管路中設(shè)置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。防回火安全裝置上宜設(shè)置壓差傳感器。

2/2/202322

（六）溫度傳感器的設(shè)置

1、溫度傳感器應(yīng)垂直懸掛，距頂板（頂梁）不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，并應(yīng)不影響行人和行車，安裝維護方便，不影響行人和行車。2、開采容易自燃，自燃煤層及地溫高的礦井采煤工作面應(yīng)設(shè)置溫度傳感器。溫度傳感器的報警值為30℃。如圖10所示。3、機電硐室內(nèi)應(yīng)設(shè)置溫度傳感器，報警值為34℃。

2/2/2023232/2/202324（七）開關(guān)量傳感器的設(shè)置主要通風(fēng)機、局部通風(fēng)機必須設(shè)置設(shè)備開停傳感器。2/2/202325使用與維護要點

（1）選用符合《AQ6201-2006煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》等，取得礦用產(chǎn)品安全標志準用證和防爆合格證的系統(tǒng)。（2）按照《煤礦安全規(guī)程》和《AQ1029-2007煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》設(shè)計、安裝、使用、管理與維護系統(tǒng)。（3）甲烷、風(fēng)速、風(fēng)壓、風(fēng)筒、風(fēng)門、局部通風(fēng)機開停、主通風(fēng)機開停、饋電狀態(tài)等傳感器要按規(guī)定的數(shù)量和地點正確安裝與維護。

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（4）根據(jù)被控對象的不同，正確連接甲烷斷電閉鎖和風(fēng)電閉鎖。（5）根據(jù)工作面和回風(fēng)巷等不同地點，正確設(shè)置報警濃度、斷電濃度、復(fù)電濃度和斷電區(qū)域。（6）每隔10天使用校準氣樣和空氣氣樣對甲烷傳感器進行正確調(diào)校，同時對甲烷斷電閉鎖和風(fēng)電閉鎖功能進行測試。（7）甲烷超限報警、斷電、饋電異常、停風(fēng)報警后，要及時采取停電、撤人等安全措施。

返回2/2/202327第四節(jié)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)使用現(xiàn)狀和問題

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在全國高瓦斯礦井和有瓦斯煤(巖)突出的礦井及部分低瓦斯礦井普遍裝備使用,但目前有不少煤礦的安全監(jiān)控系統(tǒng)沒有發(fā)揮出應(yīng)有的作用。究其原因,有些礦的領(lǐng)導(dǎo)和主管技術(shù)干部對監(jiān)控系統(tǒng)的重要性認識不夠,由此產(chǎn)生一系列問題:監(jiān)控技術(shù)人員不能適應(yīng)工作需要,設(shè)備選型不妥,使用維護不當(dāng),儀器待修率高。2/2/202328現(xiàn)場維護和管理中存在的問題傳感器的設(shè)置數(shù)量不足，種類不全，地點、位置不符合要求。甲烷傳感器調(diào)校周期過長，方法不對。不測試斷電閉鎖功能，斷電閉鎖失效。地面中心站的裝備管理存在問題，無備用主機和電源。培訓(xùn)不到位,維護、管理人員缺乏相關(guān)知識，不會操作、維修。

人為破壞監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控功能，將傳感器報警濃度調(diào)高，不使用斷電控制功能等2/2/202329煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)使用現(xiàn)狀

這一系列問題嚴重影響了安全監(jiān)控系統(tǒng)的安全保障作用,只有從思想、技術(shù)、物質(zhì)等方面著手解決,才能發(fā)揮出應(yīng)有的作用。2/2/2023302、解決辦法1、煤礦應(yīng)按照《煤礦安全規(guī)程》和《AQ1029-2007煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》安裝、使用、維護和管理系統(tǒng)。2、加強對維護、管理人員的培訓(xùn),使之具備相關(guān)知識，懂操作和簡單的維修。3、充分依靠測控儀器區(qū)域服務(wù)中心的技術(shù)力量，搞好系統(tǒng)維護。4、加強使用管理，杜絕使用中的違章現(xiàn)象；下井管理人員帶便攜式甲烷檢測報警儀，發(fā)現(xiàn)與甲烷傳感器讀數(shù)誤差大于允許誤差時，應(yīng)立即通知安全監(jiān)控部門進行處理。2/2/2023312、解決辦法5、地面中心站值班應(yīng)設(shè)置在礦調(diào)度室內(nèi)；實行24h值班制度；按瓦斯事故應(yīng)急預(yù)案遙控區(qū)域斷電。6、改變以往中小型煤礦將甲烷傳感器送到維修中心調(diào)校的做法，因為送維修中心調(diào)校不能測試斷電閉鎖功能，而且頻繁拆卸易產(chǎn)生故障，傳感器在運輸過程中由于碰撞等原因易產(chǎn)生誤差，煤礦應(yīng)建立檢修室，甲烷傳感器應(yīng)在井下調(diào)校，方法簡單容易掌握。暫不具備條件的應(yīng)由區(qū)域服務(wù)中心調(diào)校人員下井調(diào)校。2/2/2023322、解決辦法7、加強對安全監(jiān)控系統(tǒng)的檢查，重點檢查以下問題：安全監(jiān)控系統(tǒng)是否有安全標志且符合6201標準，系統(tǒng)井下配置是否符合安標證書的規(guī)定。系統(tǒng)中心站、分站、傳感器等設(shè)備安裝設(shè)置是否符合要求。監(jiān)控系統(tǒng)布置圖及中心站顯示是否與實際設(shè)置相符。系統(tǒng)是否晝夜不間斷運行。裝備到位2/2/202333解決辦法7、加強對安全監(jiān)控系統(tǒng)的檢查，重點檢查以下問題：甲烷傳感器等設(shè)備是否按規(guī)定周期正確調(diào)校，其報警值、斷電值、復(fù)電值是否符合規(guī)定。中心站主機是否真實反映了監(jiān)測對象的數(shù)值或狀態(tài)。煤礦是否有檢修室，儀器和校準氣體的配備是否符合規(guī)定。數(shù)據(jù)準確2/2/2023342、解決辦法7、加強對安全監(jiān)控系統(tǒng)的檢查，重點檢查以下問題：瓦斯超限達到斷電值時，安全監(jiān)控系統(tǒng)是否切斷被控設(shè)備的電源并閉鎖，斷電與饋電數(shù)據(jù)是否對應(yīng)。瓦斯斷電控制圖是否符合規(guī)定。斷電接線是否正確。是否按期測試瓦斯超限斷電閉鎖和風(fēng)電瓦斯閉鎖功能并有記錄。斷電可靠2/2/2023352、解決辦法7、加強對安全監(jiān)控系統(tǒng)的檢查，重點檢查以下問題：管理機構(gòu)、規(guī)章制度、人員培訓(xùn)、設(shè)備維護、圖紙資料和報表管理是否符合要求。瓦斯事故應(yīng)急預(yù)案是否符合要求。管理規(guī)范2/2/202336案例

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