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1、煤矿安全监测监控技术,刘 锡 明,黑龙江科技学院培训中心,黑龙江科技学院 安全工程学院,提 纲,监测监控系统基本要求 监控系统组成及功能,2,黑龙江科技学院 安全工程学院,“六大系统”中监控的基本要求,煤矿安全监测监控技术,一、建设完善矿井监测监控系统的目标要求1.煤矿企业必须按照煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范(AQ1029-2007)的要求，建设完善监测监控系统，实现对煤矿井下甲烷和一氧化碳的浓度、温度、风速等的动态监控。2.煤矿企业应按规定对传感器定期调校，保证监测数据准确可靠。要加强系统设备维护，定期进行调试、校正，及时升级、拓展系统功能和监控范围，确保设备性能完好，系统灵敏可靠
2、。,3.煤矿安装的监测监控系统必须满足煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ62012006）的规定，并取得煤矿矿用产品安全标志。构成监测监控系统的各配套设备应与安全标志证书中所列产品一致。 4.甲烷、馈电、设备开停、风压、风速、一氧化碳、烟雾、温度、风门、风筒等传感器的安装数量、地点和位置必须符合煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范(AQ1029-2007)要求。中心站要装备2套主机，1套使用、1套备用，确保系统24小时不间断运行。,5.监测监控系统地面中心站执行24小时值班制度，值班人员应在矿井调度室或地面中心站，以确保及时做好应急处置工作。 要健全完善规章制度和事故应急预案，明确值班、带班
3、人员责任，当系统发出报警、断电、馈电异常信息时，能够迅速采取断电、撤人、停工等应急处置措施，充分发挥其安全避险的预警作用。,6.监测监控系统在瓦斯超限后应自动切断被控设备的电源，并保持闭锁状态。7.煤矿安全监测监控系统应能对紧急避险设施外和避难硐室内的甲烷和一氧化碳浓度等环境参数进行实时监测。,8.煤矿每季度至少应测试一次备用电源的放电容量或备用工作时间。备用电源不能保证设备连续工作时间达到标准时间的80%时，应及时更换。9. “六大系统”维护人员应定时检查、测试在用设施设备及附件的完好状态，发现问题及时处理，并将检查、测试、处理结果报矿井调度中心站。,10. “六大系统”中任何子系统发生故障
4、时均应立即维护，在恢复正常运行前必须制定安全技术措施，确保其服务范围内的作业人员安全。11.新建、改（扩）建、技改等矿井的监测监控系统应当与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。监测监控系统未经验收或者验收不合格的矿井，不得投入生产。,12.验收单位收到验收申请后，应组织相关工程技术人员和专家对申请材料进行审查，审查合格的，对“六大系统”建设完善工程进行现场验收。 发现下列情形之一的，为验收不合格：(1)设计变更未按规定程序审批的；(2)系统设备设施及数量不符合设计要求的；(3)系统功能不完备或运行不稳定，不能满足安全生产和安全避险需要的；(4)未按规定建立“六大系统”维护管理制度的；(5
5、)系统相关资料缺失或不全的。,监控系统组成及功能,煤矿安全规程修订部分,煤矿安全监测监控技术,1.系统组成及工作原理1.1 定义 煤矿安全监控系统用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二化碳浓度、氧气浓度、风速、风压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。,1.2 组成 系统一般由传感器、执行机构、分站、电源箱（或电控箱）、主站（或传输接口）、主机（含显示器）、系统软件、服务器、打印机、大屏幕、UPS电源、远程终端、网络接口电缆和接线盒等组成，如图1所示。,矿井安全生产监控系统（信号电缆）,矿井安全生产监控系统（矿
6、用光纤）,矿井安全生产监控系统（冗余环网）,矿井安全生产监控系统（视频监控）,矿井安全生产监控系统（矿局域网）,1.3 工作原理 传感器是将可用非电量转化为与之有确定对应关系的电量输出的器件或装置。它本质上是非电量系统与电量系统之间的接口，也就是转换器件。 电源箱将交流电网电源转换为系统所需的本质安全型直流电源，并具有维持电网停电后正常供电不小于2小时的蓄电池。,分站接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式远距离传送给主站（或传输接口），同时，接收来自主站（或传输接口）多路复用信号。分站还具有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单的数据处理能力、对传感器输入的信号和主站（或传输接口）传输来的信
7、号进行处理，控制执行机构工作。,传输接口接收分站远距离发送的信号，并送主机处理；接收主机信号、并送相应分站。传输接口还具有控制分站的发送与接收，多路复用信号的调制与解调，系统自检等功能。（调制解调器） 故障闭锁功能当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或发生传感器、分站断线等故障时，必须切断该监控设备所控制区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁。,1.4 特点 煤矿井下是一个特殊的工作环境，有易燃易爆可燃性气体和腐蚀性气体，潮湿、淋水、矿尘大、电网电压波动大、电磁干扰严重、空间狭小、监控距离远。因此，矿井监控系统不同于一般工业监控系统，矿井监控系统与一般工业监控系统相比具有如下特点： (1)
8、电气防爆。一般工业监控系统均工作在非爆炸性环境中，而矿井监控系统工作在有瓦斯和煤尘爆炸性环境的煤矿井下。因此，矿井监控系统的设备必须是防爆型电气设备，并且不同于化工、石油等爆炸性环境中的工厂用防爆型电气设备。,(2)传输距离远。一般工业监控对系统的传输距离要求不高，仅为几千米，甚至几百米，而矿井监控系统的传输距离至少要达到10千米。 (3)网络结构宜采用树形结构。一般工业监控系统电缆敷设的自由度较大，可根据设备、电缆沟、电杆的位置选择星形、环形、树形，总线形等结构。而矿井监控系统的传输电缆必须沿巷道敷设，挂在巷道壁上。由于巷道为分支结构，并且分支长度可达数千米。因此，为便于系统安装维护、节约传
9、输电缆、降低系统成本宜采用树形结构。,(4)监控对象变化缓慢。矿井监控系统的监控对象主要为缓变量，因此，在同样监控容量下，对系统的传输速率要求不高。 (5)电网电压波动大，电磁干扰严重。由于煤矿井下空间小，采煤机、运输机等大型设备启停和架线电机车火花等造成电磁干扰严重。 (6)工作环境恶劣。煤矿井下除有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性气体外，还有硫化氢等腐蚀性气体，矿尘大、潮湿、有淋水、空间狭小。因此，矿井监控设备要有防尘、防潮、防腐、防霉、抗机械冲击等措施。,(7)传感器（或执行机构）宜采用远程供电。一般工业监控系统的电源供给比较容易，不受电气防爆要求的限制。矿井监控系统的电源供给，受电气防爆要求
10、的限制。由于传感器及执行机构往往设置在工作面等恶劣环境，因此，不宜就地供电。现有矿井监控系统多采用分站远距离供电。,(8)不宜采用中继器。原因：煤矿井下工作环境恶劣，故障率较无中继器系统高。由于中继器是有源设备，在煤矿井下电源的供给受电气防爆的限制，在中继器处不一定好取电源。若采用远距离供电还需要增加供电芯线。,2 系统作用及使用2.1 作用 （1）当瓦斯超限或局部通风机停止运行或掘进巷道停风时，煤矿安全监控系统自动切断相关区域的电源并闭锁同时报警： 避免或减少由于电气设备失爆、违章作业、电气设备故障电火花或危险温度引起瓦斯爆炸；（电火花引起瓦斯爆炸的概率在50%以上，所以停电能减少至少50%
11、的事故）,避免或减少采、掘、运等设备运行产生的摩擦碰撞火花及危险温度等引起瓦斯爆炸；如：2005年，唐山刘官屯瓦斯爆炸事故，瓦斯超限没闭锁，回柱摩擦引起爆炸；山西大同煤矿集团焦家寨矿“11.5”特别重大瓦斯爆炸事故（死亡47人）；山西临汾瑞之源煤矿“12.5”特别重大瓦斯爆炸事故（死亡105人）；山西焦煤集团屯兰矿“2.22”特别重大瓦斯爆炸事故（死亡78人）；河南平顶山市新华四矿“9.8”特别重大瓦斯爆炸事故（死亡79人）。事故矿均没有按规程和标准要求安装、维护和使用系统。有的传感器装备数量不足，有的安装地点不正确，有的报警浓度、断电浓度和断电控制设置不正确，有的从不调校、有的不能正常运行、
12、形同虚设。,提醒领导、生产调度等及时将人员撤至安全处。（如：瓦斯或煤尘爆炸，死亡主要是CO中毒，占到80%以上，所以应尽快把工人撤到安全地带） 提醒领导、生产调度等及时处理事故隐患，防止瓦斯爆炸等事故发生。（如现在要求矿长带班下井，就是让领导能及时排除事故隐患）,瓦斯事故经验教训：1.加强电气设备管理。开关失爆是引起瓦斯爆炸的火源。2.开关等电气设备应该设置在全风压进风处，若不能满足，应设置甲烷传感器。3.矿长、区队长等各级领导下井排查事故隐患。4.除掘进、开拓和临时施工场所外，尽量减少局部通风机的使用。,5.严禁调高瓦斯报警浓度和断电浓度。 因为煤矿安全监控系统显示的瓦斯浓度滞后于现场实际，
13、并且不一定是最高浓度。(1)空气中甲烷气体爆炸界限一般是5%-16%，当混入一氧化碳、硫化氢等其他可燃性气体和煤尘后，爆炸下限会下降至4%；(2)瓦斯报警浓度和断电浓度的确定考虑了时间的滞后：瓦斯运移时间，传感器反应时间和监控系统传输和处理时间等；(3)瓦斯报警和断电浓度的确定考虑了瓦斯空间分别不得不均匀性：传感器的吊挂位置不一定是瓦斯浓度最高的位置。,6.淘汰存在安全隐患的电气设备及材料。7.严禁带电作业。8.严把电气设备下井关。 查安全标志证，查防爆合格证等。,（2）还可通过煤矿安全监控系统监控瓦斯抽放系统、通风系统、煤炭自燃、瓦斯突出等。 （3）煤矿安全监控系统在应急救援和事故调查中也发
14、挥着重要作用，当煤矿井下发生瓦斯（煤尘）爆炸等事故后，系统的监测记录是确定事故时间、爆源、火源等重要依据之一。（黑匣子）,2.2 现存问题 煤矿应按照煤矿安全规程和AQ1029-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范安装、使用、维护和管理系统。但部分煤矿传感器装备数量和地点不满足上述规程和标准的要求，更没有按照规程和标准调校和维护，甚至将传感器报警浓度调高，不使用断电控制功能等。,常规的作弊手段： 1.把传感器放在风筒内； 2.把传感器的线路割断； 3.把传感器损坏； 4.把传感器拔掉； 5.把传感器灵敏度调低； 6.把传感器报警浓度调高； 7.给传感器浇冷水； 8.把断电仪拆除； 9.监测系统只安不用，只为得到安全生产许可证。国家能源局规定：当监测系统长时间工作不正常，瓦斯超限算事故。,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
