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煤礦安全監測監控系統

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煤礦安全監測監控系統
煤礦安全監控系統培訓講義——煤礦安全監控系統 
1、監控系統的作用
通過對各種要素的監測，使我們能夠及時、連續地了解生產過程中各種要素的現狀和變化規律，使我們能夠及時地采取措施，調整生產、通風、安全等環節，使安全狀況處于最佳狀態，避免通風、安全環節中的不安全因素，達到安全生產的目的。
監測是控制的前提，控制是監測的目的 
監測作用：
¨???????? 生產要素：設備運行狀態、產量等
¨???????? 通風要素：風機、風門、風筒、負壓、風速（風量）
¨???????? 安全要素：瓦斯、CO、溫度
控制作用：
¨???????? 通過控制開關來控制電器設備的電源（停止生產，避免火花產生）
管理作用：
¨???????? 提示管理者礦井當前瓦斯方面的現狀，對規定的項目和測值還可以重點提示、預警
其它作用：???????? 事故分析等
與其它監測方式的區別：???????? 連續、自動、多參數同時、多設備協同
發生瓦斯災害的條件
瓦斯是一種可燃性氣體，在滿足一定條件的情況下，還可以爆炸。它在煤礦與煤伴生，在煤的開采過程中，由于地質結構的開放而釋放出來，是煤炭開采的主要災害之一，構成瓦斯災害需要三個要素：
瓦斯：5%~16%的瓦斯表現為爆炸特點，最危險的濃度是6%~9%；16%~60%的瓦斯表現為燃燒特點

氧氣：15%以上，空氣中的氧氣含量一般在21%左右
火花：火花能量能夠點燃、引爆瓦斯
5%~16%
16%~60%
最危險的濃度6%~9%

安全監控系統的管理與維護
3
煤礦安全監控系統簡介
主 要 內 容

安全監控系統現狀與問題
4
煤礦安全監控系統的安裝與布置
安全監控系統的定義：煤礦安全生產監控系統是指具有模擬量、開關量、累計量采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報警、控制等功能，用于煤礦通風安全及生產環節監控的系統。
安全監控系統的構成：煤礦安全監控系統、煤礦瓦斯抽采（放）監控系統、煤礦軌道運輸監控系統、煤礦膠帶運輸監控系統、煤礦供電監控系統、煤礦排水監控系統、煤礦火災監控系統、礦山壓力監控系統、煤與瓦斯突出監控系統、人員位置監測系統等。

二、煤礦安全生產監控系統的分類
		煤礦安全生產監控系統可按照監控目的、信號傳輸方式、網絡結構等來進行分類:
    按傳輸信號復用方式分為：時分制系統、頻分制系統、碼分制系統、復合復用方式（同時采用頻分制、時分制、碼分制中兩種或兩種以上的系統）；
    按系統網絡結構可分為：樹形、環形、星形、總線形等；
    按傳輸信號的調制方式可分為：數字基帶傳輸、數字頻帶傳輸 ；
    按工作方式可分為：主從方式、多主方式等。
1）、可實時采集各種傳感器傳來的數據:
2）、系統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，當被監視區域風流中甲烷濃度達到預置的報警點時，由系統發出聲、光報警信號。當甲烷濃度恢復到預置的報警值以下時，能自動解除報警。
3）、甲烷超限斷電及閉鎖功能：當被監視區域風流中甲烷濃度達到預置的斷電點濃度時，輸出切斷被控區域動力電源并閉鎖；當被監視區域風流中甲烷濃度降到預置的復電點濃度時，能自動解鎖，恢復供電。斷電點參數設置連續可調。
三、安全監控系統的主要功能 
4）風電閉鎖功能：當局部通風機停止運轉或風筒中風速低于規定數值時，裝置輸出切斷被控區域動力電源信號并閉鎖；當局部通風機恢復正常工作時，裝置能自動解鎖。

5）其他功能：此外系統還可實現一氧化碳、溫度、風壓、風速、風門等環境參數與工況參數超限聲光報警等功能。
三、安全監控系統的主要功能 
基于以上功能，安全監控系統可以起到以下作用：
     1、避免或減少由于電氣設備失爆、違章作業、電氣設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、運等設備運行產生的摩擦碰撞火花及危險溫度等引起瓦斯爆炸；
     3、提醒領導、生產調度等及時將人員撤至安全處。
     4、提醒領導、生產調度等及時處理事故隱患，防止瓦斯爆炸等事故發生。
     5、還可通過煤礦安全監控系統監控瓦斯抽放系統、通風系統、煤炭自燃、瓦斯突出等。
     6、煤礦安全監控系統在應急救援和事故調查中也發揮著重要作用，當煤礦井下發生瓦斯（煤塵）爆炸等事故后，系統的監測記錄是確定事故時間、爆源、火源等重要依據之一。
煤礦安全監控的主要內容
對井下CH4、CO、O2、CO2等氣體濃度的檢測；對風速、風量、氣壓、溫度、粉塵濃度、水位等環境參數的檢測；對生產設備運行狀態的監測、監控等。
煤礦安全監控系統組成
一般由傳感器、井下分站、傳輸線路、地面中心站、監控軟件組成，如下圖所示：
礦井安全生產監控系統
煤礦安全監控系統工作原理：
    傳感器將被測物理量轉換為電信號，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）。
    執行機構（含聲光報警及顯示設備）將控制信號轉換為被控物理量。
    分站接收來自傳感器的信號，并按預先約定的復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據處理能力、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，控制執行機構工作。
    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。
    傳輸接口接收分站遠距離發送的信號，并送主機處理；接收主機信號、并送相應分站。傳輸接口還具有控制分站的發送與接收，多路復用信號的調制與解調，系統自檢等功能。
    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測信號、校正、報警判別、數據統計、磁盤存儲、顯示、聲光報警、人機對話、輸出控制、控制打印輸出、聯網等。

縣煤管局
區煤礦安全監管
市安全監察局

發射機站

監測監控系統信息傳輸示意圖
煤礦
煤礦安全監控系統的特點：
    煤礦井下是一個特殊的工作環境，有易燃易爆可燃性氣體和腐蝕性氣體，潮濕、淋水、礦塵大、電網電壓波動大、電磁干擾嚴重、空間狹小、監控距離遠。因此，礦井監控系統不同于一般工業監控系統，礦井監控系統同一般工業監控系統相比具有如下特點：
    (1)電氣防爆。一般工業監控系統均工作在非爆炸性環境中，而礦井監控系統工作在有瓦斯和煤塵爆炸性環境的煤礦井下。因此，礦井監控系統的設備必須是防爆型電氣設備，并且不同于化工、石油等爆炸性環境中的工廠用防爆型電氣設備。
    
爆炸性危險物質分類:
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。
爆炸性氣體混合物分級和分組
分級：Ⅰ、ⅡA、ⅡB、ⅡC。分組：T1 、T2 、T3 、T4 、T5 、T6
爆炸性粉塵和纖維分級和分組
分級：ⅢA、ⅢB。分組： T1-1 、T1-2 、T1-3 
主要電氣防爆防爆型式:
     1、隔爆型(d)                    6、充砂型(q)
     2、本安型(ia/ib)               7、n型
     3、增安型(e)                    8、澆封型(m)
     4、正壓型(p)                    9、氣密型(h)
     5、充油型(o)                   10、特殊型(S)

舉例：
1、ExdⅠ:Ex-防爆電器設備總標志；d-隔爆型；Ⅰ-Ⅰ類，煤礦用。
2、Exib(ia)Ⅰ: Ex-防爆電器設備總標志；ib(ia)-ib等級本質安全型電氣設備；Ⅰ-Ⅰ類，煤礦用。
3、ExdⅡBT3:Ex-防爆電器設備總標志；d-隔爆型； Ⅱ - Ⅱ類，工廠用；B- Ⅱ類B級防爆設備；T3-溫度組別為T3組。
   (2)傳輸距離遠。一般工業監控對系統的傳輸距離要求不高，僅為幾千米，甚至幾百米，而礦井監控系統的傳輸距離至少要達到10千米。 
    (3)網絡結構宜采用樹形結構。一般工業監控系統電纜敷設的自由度較大，可根據設備、電纜溝、電桿的位置選擇星形、環形、樹形，總線形等結構。而礦井監控系統的傳輸電纜必須沿巷道敷設，掛在巷道壁上。由于巷道為分支結構，并且分支長度可達數千米。因此，為便于系統安裝維護、節約傳輸電纜、降低系統成本宜采用樹形結構。
    (4)監控對象變化緩慢。礦井監控系統的監控對象主要為緩變量，因此，在同樣監控容量下，對系統的傳輸速率要求不高。
    (5)電網電壓波動大，電磁干擾嚴重。由于煤礦井下空間小，采煤機、運輸機等大型設備啟停和架線電機車火花等造成電磁干擾嚴重。
    (6)工作環境惡劣。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，礦井監控設備要有防塵、防潮、防腐、防霉、抗機械沖擊等措施。
    (7)傳感器（或執行機構）宜采用遠程供電。一般工業監控系統的電源供給比較容易，不受電氣防爆要求的限制。礦井監控系統的電源供給，受電氣防爆要求的限制。由于傳感器及執行機構往往設置在工作面等惡劣環境，因此，不宜就地供電。現有礦井監控系統多采用分站遠距離供電。
    (8)不宜采用中繼器。煤礦井下工作環境惡劣，監控距離遠，維護困難，若采用中繼器延長系統傳輸距離，由于中繼器是有源設備，故障率較無中繼器系統高，并且在煤礦井下電源的供給受電氣防爆的限制，在中繼器處不一定好取電源，若采用遠距離供電還需要增加供電芯線。因此，不宜采用中繼器。
      通過上面對礦井監控系統的分析，可以看出，礦井監控系統不同于一般工業監控系統。因此，直接用一般工業監控的理論和技術解決礦井監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，或網絡結構不適合用于礦井監控系統，或不能進行總線供電，或節點容量太小等等。因此，有必要研究適合礦井監控系統的理論和技術。 
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監控主站使用注意事項
1) 計算機在安裝時無論有無正式機房，都應避免陽光直射，且將系統安裝在通風干燥，遠離熱源、潮濕和有塵埃的地方。
2) 計算機安裝前，按操作手冊要求，正確地將主機與外設之間的連線接好，然后連接好KJ101N-J型礦用信息傳輸接口。
3) 系統送電時，應先打開各個外部設備的電源，如打開顯示器，打印機電源。然后再開主機電源。當關閉主機時，應和上述順序相反，為了保護整個系統，從開電源到關電源或從關電源到開電源的時間隔不得少于10秒鐘。
4) 不可帶電拔插主機與外部設備間的信號連線，只關閉設備開關仍然有可能損壞設備接口電路，必須撤掉交流電源方可操作。
第三節   安全監控系統的使用與維護
 
5) 與系統無關的軟件，不要隨便使用，以免計算機感染病毒。如特殊需要使用的軟件，必須對其進行病毒檢查，確保無毒方可使用。
6) 當監控系統正常運行時，不得進行任何與監控無關的操作。
7) 監控系統運行過程中，除非死機，否則不可隨便重新啟動或退出，以免丟失數據。
8) 堅決杜絕無關的人員操作計算機。
9) 不要隨意拆下線路避雷器。
10)計算機外殼一定要妥善接地。
11)在必須關閉主計算機電源時，必須按系統要求順序依次退出程序，退回系統再關電源，以減少信息損失。
監控分站的使用注意事項 ：
1)交流電源不得錯接，若將660V電源接到380V端子上，將立即燒毀設備！
2)儀器外殼使用中切記要良好接地，有利于人身安全！電源接線腔中的地線一定要可靠接地，千萬不可以懸浮，它連接機內變壓器屏蔽層，在外線有異常高壓竄入時，可提供有效的隔離保護。
3)發現傳感器顯示數值與分站不一致時，首先檢查分站信號制式是否與傳感器輸出制式一致。
4)使用中的后備電源，每次完全放電后，要經過48小時充電方能全部充滿，每天都發生交流電停電的場合，電池將長期處于過放電狀態，不能保證后備時間且極易損壞電池極板。 
5)輸入端連接三線制的傳感器，如果地線與信號線發生錯誤交叉連接，傳感器能夠正常工作，監控分站無法接收傳感器的數據。
 
6)正確設置地址撥碼開關，監控分站才能與地面主機正常傳送數據，地址撥碼發生重復時，監控數據會發生連續“出錯”顯示。
7)監控分站的參數、工作模式的設定，與系統軟件的模式、參數設置，二者一定相吻合，否則中心主機將無法正常收到測點數據，比如：井下監控分站設為四模四開，而地面軟件設定二模二十開，系統顯示數據必然發生混亂。
8)使用中的后備電源，每次完全放電后，要經過48小時充電方能全部充滿，每天都發生交流電停電的場合，電池將長期處于過放電狀態，電池容量將很快衰竭。
9)倉儲中的后備電源要定期半年充電一次，升井檢修的儀器，一定要充足電后再儲藏，避免損壞電池。
10)監控分站電源開關采用磁保持記憶開關，交流電中斷后并且儀器處于關閉狀態，此時用紅外遙控器不能啟動后備電池供電之電源，須用磁鋼從機外啟動。

關于后備電源的特別提醒：
井下工作面設備搬遷時，往往生產部門首先切斷工作面電源，然后才逐步拆卸設備，帶有后備電源的分站，在交流電停止那一刻開始，已經開始消耗后備電池中的電能，直到電池放光為止。如果這臺設備不能迅速搬移到新工作地點，并且連接好電源將電池及時充電，那么這臺分站中的電池組注定就報廢了！用戶要防止這種在不知不覺中損壞設備的習慣行為，一定要在拆裝設備之前，關閉分站電源。
在進行后備電源容量的測試之前，一定要保證48小時的全充電（二天二夜），如果僅僅充電八小時就開始放電，電池組只能充到不足1/3的容量，將遠遠達不到全容量的指標！
 
關于交流電源接線方法的特別提醒：
在井下打開電源接線腔后，電池接線端子也同時暴露在腔體內，要特別小心電池端子帶電！一旦線頭落入電池接線腔中，會引起短路火花，有引爆瓦斯的危險！建議先用絕緣物質充填電池接線腔后再作業。
切記保護接地端子不可以懸空，它連接變壓器內部屏蔽層，當一次出現異常高壓時，能夠提供隔離保護。

關于風電閉鎖的特別提醒：
“風機閉鎖”的概念是僅僅使風機停止運行后不能再啟動，防止一風吹事故發生，絕不允許對風機進行斷電控制！
可將閉鎖控制接點與風機啟動接點串聯 
一、甲烷傳感器的設置

1、甲烷傳感器應垂直懸掛在巷道上方風流穩定的位置，距頂板（頂梁）不得大于300mm，距巷道側壁不得小于200mm，并應安裝維護方便，不影響行人和行車。 
2、甲烷傳感器的報警濃度、斷電濃度、復電濃度和斷電范圍必須符合規定。
傳感器的設置：
3、采煤工作面甲烷傳感器的設置
長壁采煤工作面的通風方式有：U型通風方式；z型通風方式、Y型通風方式、H型通風方式和w型通風方式等五種。 
采煤工作面甲烷傳感器的設置（1）
(1)長壁采煤工作面采用u型通風方式，甲烷傳感器設置。
在上隅角設置甲烷傳感器T。，工作面設置甲烷傳感器T1，工作面回風巷設置甲烷傳感器T2；若煤與瓦斯突出礦井的甲烷傳感器T1不能控制采煤工作面進風巷內全部非本質安全型電氣設備，則在進風巷設置甲烷傳感器T3；低瓦斯和高瓦斯礦井采煤工作面采用串聯通風時，被串工作面的進風巷設置甲烷傳感器T4 。
（a）U型通風方式
(b) Z型通風方式
（c）Y型通風方式
（d）H型通風方式
（e）W型通風方式
采煤工作面甲烷傳感器的設置(2)
4、采用兩條巷道回風的采煤工作面甲烷傳感器必須按圖2設置：甲烷傳感器T0、T1和T2的設置同圖1a；在第二條回風巷設置甲烷傳感器T5、T6。采用三條巷道回風的采煤工作面，第三條回風巷甲烷傳感器的設置與第二條回風巷甲烷傳感器T5、T6的設置相同。
圖2 采用兩條巷道回風的采煤工作面甲烷傳感器的設置
采煤工作面甲烷傳感器的設置(3)
5、 有專用排瓦斯巷的采煤工作面甲烷傳感器必須按圖3設置。甲烷傳感器T0、T1、T2 的設置同圖1a；在專用排瓦斯巷設置甲烷傳感器T7，在工作面混合回風風流處設置甲烷傳感器T8，如圖3a、3b所示。 
圖3 有專用排瓦斯巷的采煤工作面甲烷傳感器的設置
（b）
（a）
采煤工作面甲烷傳感器的設置(4)
6、高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井采煤工作面的回風巷長度大于1000m時，必須在回風巷中部增設甲烷傳感器。 
7、采煤機必須設置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀。 
8、非長壁式采煤工作面甲烷傳感器的設置參照上述規定執行， 即在上隅角設置甲烷傳感器T0或便攜式瓦斯檢測報警儀，在工作面及其回風巷各設置1個甲烷傳感器。
掘進工作面甲烷傳感器的設置(1)

1、煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出巖巷的掘進工作面甲烷傳感器必須按圖4設置，并實現瓦斯風電閉鎖。在工作面混合風流處設置甲烷傳感器T1，在工作面回風流中設置甲烷傳感器T2；采用串聯通風的掘進工作面，必須在被串工作面局部通風機前設置掘進工作面進風流甲烷傳感器T3。
圖４　掘進工作面甲烷傳感器的設置
掘進工作面甲烷傳感器的設置(2)
2、高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井雙巷掘進甲烷傳感器必須按圖5設置：在掘進工作面及其回風巷設置甲烷傳感器T1和T2；在工作面混合回風流處設置甲烷傳感器T3。
圖５　高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井雙巷掘進甲烷傳感器的設置
掘進工作面甲烷傳感器的設置(3)
3、高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的掘進工作面長度大于800m時，必須在掘進巷道中部增設甲烷傳感器。 
4、掘進機必須設置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀。 
 
1、采區回風巷、一翼回風巷、總回風巷測風站應設置甲烷傳感器。 
2、設在回風流中的機電硐室進風側必須設置甲烷傳感器，如圖6所示。 
圖６　在回風流中的機電硐室進風側甲烷傳感器的設置
其它巷道甲烷傳感器的設置
3、使用架線電機車的主要運輸巷道內，裝煤點處必須設置甲烷傳感器，如圖7所示 
圖７　裝煤點甲烷傳感器的設置
8、高瓦斯礦井進風的主要運輸巷道使用架線電機車時，在瓦斯涌出巷道的下風流中必須設置甲烷傳感器，如圖8所示。 
圖8瓦斯涌出巷道的下風流中甲烷傳感器的設置
 
9、礦用防爆特殊型蓄電池電機車必須設置車載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀；礦用防爆型柴油機車必須設置便攜式甲烷檢測報警儀。 
10、兼做回風井的裝有帶式輸送機的井筒內必須設置甲烷傳感器。 
11、采區回風巷、一翼回風巷、總回風巷道中的電氣設備上風側10～15m處應設置甲烷傳感器。 
12、井下煤倉、地面選煤廠煤倉上方應設置甲烷傳感器。 
13、封閉的地面選煤廠機房內上方應設置甲烷傳感器。 
14、封閉的帶式輸送機地面走廊上方宜設置甲烷傳感器。
15、瓦斯抽放泵站甲烷傳感器的設置：
15．1  地面瓦斯抽放泵站內必須在室內設置甲烷傳感器。
15．2　井下臨時抽放泵站內下風側柵欄外必須設置甲烷傳感器。 
15．3　抽放泵輸入管路中應設置甲烷傳感器。利用瓦斯時，應在輸出管路中設置甲烷傳感器；不利用瓦斯、采用干式抽放瓦斯設備時，輸出管路中也應設置甲烷傳感器。
二、其它傳感器的設置 
（一）一氧化碳傳感器的設置 
1、一氧化碳傳感器應垂直懸掛，距頂板（頂梁）不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，并應安裝維護方便，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巷必須設置一氧化碳傳感器，地點可設置在上隅角、工作面或工作面回風巷，報警濃度為≥0.0024%,如圖9所示。 
3、帶式輸送機滾筒下風側10-15m處宜設置一氧化碳傳感器，報警濃度為0.0024%CO。 
4、自然發火觀測點、封閉火區防火墻柵欄外宜設置一氧化碳傳感器，報警濃度為0.0024%CO。 
5、開采容易自燃、自燃煤層的礦井，采區回風巷、一翼回風巷、總回風巷應設置一氧化碳傳感器，報警濃度為0.0024%CO。 
圖9 采煤工作面一氧化碳傳感器的設置

（二）風速傳感器的設置
采區回風巷、一翼回風巷、總回風巷的測風站應設置風速傳感器。風速傳感器應設置在巷道前后10m內無分支風流、無拐彎、無障礙、斷面無變化、能準確計算風量的地點。當風速低于或超過《煤礦安全規程》的規定值時，應發出聲、光報警信號。
（三）風壓傳感器的設置 
主要通風機的風硐應設置風壓傳感器。
（四）瓦斯抽放管路中傳感器的設置 
瓦斯抽放泵站的抽放泵輸入管路中宜設置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器；利用瓦斯時，應在輸出管路中設置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。防回火安全裝置上宜設置壓差傳感器。 
（五）煙霧傳感器的設置     帶式輸送機滾筒下風側10～15m處應設置煙霧傳感器。
 
（六）溫度傳感器的設置 
1、溫度傳感器應垂直懸掛，距頂板（頂梁）不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，并應不影響行人和行車，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設置溫度傳感器。溫度傳感器的報警值為30℃。如圖10所示。
3、機電硐室內應設置溫度傳感器，報警值為34℃。 
 
圖10采煤工作面溫度傳感器的設置
（七）開關量傳感器的設置
1、主要通風機、局部通風機必須設置設備開停傳感器。 
2、礦井和采區主要進回風巷道中的主要風門必須設置風門傳感器。當兩道風門同時打開時，發出聲光報警信號。

3、掘進工作面局部通風機的風筒末端宜設置風筒傳感器。
 
4、為監測被控設備瓦斯超限是否斷電，被控開關的負荷側必須設置饋電傳感器。
1、主要的安裝地點和傳感器布置
（1）地面風機房
說明：地面風機房主要監測兩臺主扇的開停和通風負壓
主扇（設備開停傳感器）
備用主扇（設備開停傳感器）
負壓傳感器
1、主要的安裝地點和傳感器布置
（2）總回風/采區回風/一翼回風 
說明：總回風/采區回風/一翼總回風按下面所列設備安裝，有一處，算一處
甲烷傳感器（0.75） 
風速傳感器 
對有火區或發火傾向的煤礦
一氧化碳傳感器  
1、主要的安裝地點和傳感器布置
（3）主要風門 
說明：一般監測總回風和總進風之間最主要的聯絡巷風門 
風門傳感器 
1、主要的安裝地點和傳感器布置
（4）火區
說明：一處火區最少安裝如下的1組傳感器，大的火區可適當增加組數，每處火區均必須按下列設備安裝 
一氧化碳傳感器（24）
溫度傳感器 
1、主要的安裝地點和傳感器布置
（5）掘進工作面 
說明：每個掘進工作面均按下列設備安裝，有幾個算幾個 
甲烷傳感器（里，1.0/1.5） 
甲烷傳感器（外，1.0/1.0） 
斷電器（控制工作面及回風流非本安設備）
饋電傳感器 
風筒開閉傳感器
設備開停傳感器
串聯通風的掘進工作面 
甲烷傳感器（進風，0.5/0.5） 
1、主要的安裝地點和傳感器布置
（6）回采工作面 
說明：每個回采工作面均按下列設備安裝，有幾個算幾個 
甲烷傳感器（里，1.0/1.5）
甲烷傳感器（上隅角，1.0/1.5）  
甲烷傳感器（外，1.0/1.0） 
斷電器（控制工作面及回風流非本安設備）
饋電傳感器
1、主要的安裝地點和傳感器布置
（6）回采工作面 
對有火區或發火傾向的煤礦 
一氧化碳傳感器
溫度傳感器
回風巷超過1000米的工作面 
甲烷傳感器（回風巷中部，1.0/1.5） 
有專用排瓦斯巷的工作面 
甲烷傳感器（專用排瓦斯巷，2.5/2.5） 
串聯通風的工作面 
甲烷傳感器（進風，0.5/0.5）
1、主要的安裝地點和傳感器布置
（7）帶式輸送機機頭下風處
說明：每個帶式輸送機的機頭均安裝下列設備，有幾個算幾個 
一氧化碳傳感器 
煙霧傳感器 
1、主要的安裝地點和傳感器布置
（8）機電硐室 
說明：每個機電硐室均按下列設備安裝，有幾個算幾個
溫度傳感器 
煙霧傳感器 
在回風巷的機電硐室 
甲烷傳感器（機電硐室入口，0.5） 
1、主要的安裝地點和傳感器布置
（9）煤倉上口 
說明：每個煤倉均按下列設備安裝，有幾個算幾個
甲烷傳感器（1.0/1.5）
使用與維護要點
   （1）選用符合《AQ6201-2006煤礦安全監控系統通用技術要求》等，取得礦用產品安全標志準用證和防爆合格證的系統。
   （2）按照《煤礦安全規程》和《AQ1029-2007煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范》設計、安裝、使用、管理與維護系統。
   （3）甲烷、風速、風壓、風筒、風門、局部通風機開停、主通風機開停、饋電狀態等傳感器要按規定的數量和地點正確安裝與維護。 
   （4）根據被控對象的不同，正確連接甲烷斷電閉鎖和風電閉鎖。
   （5）根據工作面和回風巷等不同地點，正確設置報警濃度、斷電濃度、復電濃度和斷電區域。
   （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校，同時對甲烷斷電閉鎖和風電閉鎖功能進行測試。
   （7）甲烷超限報警、斷電、饋電異常、停風報警后，要及時采取停電、撤人等安全措施。 
第四節   煤礦安全監控系統使用現狀和問題
     煤礦安全監控系統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控系統沒有發揮出應有的作用。究其原因,有些礦的領導和主管技術干部對監控系統的重要性認識不夠,由此產生一系列問題:監控技術人員不能適應工作需要,設備選型不妥,使用維護不當,儀器待修率高。

1、現場維護和管理中存在的問題
傳感器的設置數量不足，種類不全，地點、位置不符合要求。
甲烷傳感器調校周期過長，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。
培訓不到位,維護、管理人員缺乏相關知識，不會操作、維修。 
人為破壞監控系統的監控功能，將傳感器報警濃度調高，不使用斷電控制功能等

煤礦安全監控系統使用現狀
     這一系列問題嚴重影響了安全監控系統的安全保障作用,只有從思想、技術、物質等方面著手解決,才能發揮出應有的作用。
2、解決辦法
1、煤礦應按照《煤礦安全規程》和《AQ1029-2007煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范》安裝、使用、維護和管理系統。
2、加強對維護、管理人員的培訓, 使之具備相關知識，懂操作和簡單的維修。 
3、充分依靠測控儀器區域服務中心的技術力量，搞好系統維護。
4、加強使用管理，杜絕使用中的違章現象；下井管理人員帶便攜式甲烷檢測報警儀，發現與甲烷傳感器讀數誤差大于允許誤差時，應立即通知安全監控部門進行處理。
2、解決辦法
5、地面中心站值班應設置在礦調度室內；實行24h值班制度；按瓦斯事故應急預案遙控區域斷電。
6、改變以往中小型煤礦將甲烷傳感器送到維修中心調校的做法，因為送維修中心調校不能測試斷電閉鎖功能，而且頻繁拆卸易產生故障，傳感器在運輸過程中由于碰撞等原因易產生誤差，煤礦應建立檢修室，甲烷傳感器應在井下調校，方法簡單容易掌握。暫不具備條件的應由區域服務中心調校人員下井調校。
2、解決辦法
7、加強對安全監控系統的檢查，重點檢查以下問題：

安全監控系統是否有安全標志且符合6201標準，系統井下配置是否符合安標證書的規定。
系統中心站、分站、傳感器等設備安裝設置是否符合要求。
監控系統布置圖及中心站顯示是否與實際設置相符。
系統是否晝夜不間斷運行。
下井人員是否按規定攜帶便攜式檢測儀器。

裝備到位
解決辦法
7、加強對安全監控系統的檢查，重點檢查以下問題：

甲烷傳感器等設備是否按規定周期正確調校，其報警值、斷電值、復電值是否符合規定。
中心站主機是否真實反映了監測對象的數值或狀態。
煤礦是否有檢修室，儀器和校準氣體的配備是否符合規定。

數據準確
2、解決辦法
7、加強對安全監控系統的檢查，重點檢查以下問題：

瓦斯超限達到斷電值時，安全監控系統是否切斷被控設備的電源并閉鎖，斷電與饋電數據是否對應。
瓦斯斷電控制圖是否符合規定。
斷電接線是否正確。
是否按期測試瓦斯超限斷電閉鎖和風電瓦斯閉鎖功能并有記錄。

斷電可靠
2、解決辦法
7、加強對安全監控系統的檢查，重點檢查以下問題：

管理機構、規章制度、人員培訓、設備維護、圖紙資料和報表管理是否符合要求。
瓦斯事故應急預案是否符合要求。
  管理規范
云南省安全生產委員會辦公室44號文件內容摘錄
   部分煤礦安全監管、煤炭行業管理部門對煤礦安全監控系統管理維護人員培訓工作的重要性和必要性認識不足，重視不夠，對學員選送督促不落實。
   煤礦企業必須按規定參加培訓。2009年12月31日前，全省井工煤礦必須達到每個煤礦從事礦井安全監控系統管理維護的人員不少于4人的要求，并取得統一頒發的云南省煤礦礦井安全監控系統管理維護人員培訓合格證書。達不到此要求的，依據國務院《關于預防煤礦生產安全事故的特別規定》（國務院令第446號）第八條等相關規定，責令停產整頓。
   (1)中心站的裝備
          ☆中心站應雙回路供電
         ☆雙機或多機備份
          ☆有錄音電話
          ☆聯網主機有防火墻等網絡安全設備
     (2)甲烷傳感器的設置
          ☆按AQ1029-2007要求安裝到位
          ☆高、突礦井長于1000m的采煤工作面回風巷中部和長于1000m的掘進工作面中部應設置甲烷傳感器；
     (3)其他傳感器的設置   ☆ 按AQ 1029-2007要求安裝風速、溫度、負壓、煙霧等傳感器。
3、如何確保監控有效
3.1  裝備齊全 安裝到位
  ⑴ 每10天要對傳感器定期調校；
 ⑵ 在用傳感器應在井下調校，調校的同時應測試瓦斯斷電閉鎖功能和數據跟蹤誤差；
 ⑶ 甲烷傳感器按規定設置報警點、斷電點、復電點及斷電范圍； 
 ⑷ 新《煤礦安全規程》第128條規定：每10天至少進行一次風電瓦斯閉鎖試驗。
3.2數據準確及可靠
3、如何確保監控有效
備注：83
3.3  斷電可靠
   ⑴瓦斯超限斷電
   ⑵被控開關的負荷側必須設置饋電傳感器
3.4  監控數據必須具有加密功能
   防止監控數據被修改
3.5  抗干擾問題
   隨著井下變頻器的大量使用，各系統廠家應加快抗干擾的設計，防止系統誤報警。
3.6  處置迅速
   建立和完善瓦斯事故應急預案，落實應急措施。

3、如何確保監控有效
案例
     河北唐山劉官屯煤礦“12.7”特別重大瓦斯爆炸事故（死亡108人）、山西大同煤礦集團焦家寨礦“11.5”特別重大瓦斯爆炸事故（死亡47人）、山西臨汾瑞之源煤礦“12.5”特別重大瓦斯爆炸事故（死亡105人）、山西焦煤集團屯蘭礦“2.22”特別重大瓦斯爆炸事故（死亡78人）、河南平頂山市新華四礦“9.8”特別重大瓦斯爆炸事故（死亡79人）等事故的調查中發現，事故礦均沒有按規程和標準要求安裝、維護和使用系統。有的傳感器裝備數量不足，有的安裝地點不正確，有的報警濃度、斷電濃度和斷電控制設置不正確，有的從不調校、有的不能正常運行、形同虛設。 
    例如：2009年2月22日發生死亡78人的特別重大瓦斯爆炸事故的屯蘭礦是事故礦中煤礦安全監控系統使用維護最好的煤礦，但仍存在著下述嚴重問題：
    （1）將回風巷甲烷傳感器報警值和斷電值調高至2.5%，如圖2所示。 
    （2）將4臺電氣開關開關設置在微風的12403工作面1號聯絡巷，但不設置甲烷傳感器，如圖3所示。因此，《煤礦安全規程》（2010年版）第132條第二款修改為“井下個別機電設備設在回風流中的，必須安裝甲烷傳感器并具備甲烷超限斷電功能”。
    這就要求開關等電氣設備應設置在全風壓進風處，若不能滿足，應設置甲烷傳感器，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設置甲烷傳感器，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。
     （3）系統工作不穩定，事故前20分鐘內，監測信號中斷4次，如圖2所示。 
圖2 瓦斯監測數據多次中斷、斷電值調為2.5%CH4  
圖3  12403采煤工作面1號聯絡巷布置圖
煤礦安全監控系統的發展趨勢 
a.系統不僅能實現監測監控，而且在軟件技術上應研究開發能根據被監測環境地點的參數進行有效的危險性判別、分析和提出專家決策方案。同時系統應用軟件應向網絡化發展，按統一的格式向外提供監測數據。
b.針對通信協議不規范和傳輸設備物理層協議不規范盡，應盡快尋找一種解決系統兼容性的途徑或制定相應的專業技術標準，這對促進礦井監控技術發展和系統的推廣應用均具有十分重要的意義;
c.研制高可靠性瓦斯傳感器；
d.礦井瓦斯爆炸多半是由電氣火災引起的，因此應研制智能化的高壓開關柜、高壓真空饋電開關、低壓真空饋電開關等，依此向系統提供多參數的信息，如電流、電壓、單相/三相漏電電流、開關運行狀態、開關機械/電氣閉鎖狀態等；
e.制定科學、合理的政策法規，研究提高煤礦安全管理水平的管理技術，使我國的煤礦安全生產管理從以人治為主，發展到以法治理。
煤礦雷擊原因
原因一：小型煤礦不合理的電網結構造成的。地方小型煤礦為了減少建設成本，絕大部分沒有設采區變壓器，380伏動力電源由地面直接引入井下，引入電纜的架空安裝，將井下機電設備直接暴露在大氣放電感應的威脅之下，它和大型礦井有采區變壓器隔離的環境相比截然不同，大型礦井的6600伏隔爆變壓器有良好的絕緣性能，還設有二氧化硅避雷器保護，雷電感應只作用于一次高壓線上，二次很少能受到雷電打擊。小型煤礦由于沒有變壓器隔離，雷電感應浪涌電壓亟易從動力電源引入井下，多數擊穿分站電源變壓器。

原因二：地方小型煤礦對線路避雷器的作用存在誤區，認為雷擊只是從傳輸線路引入的，還有人誤認為線路避雷器是萬能的，甚至將其與建筑物上的避雷針等同起來，錯誤的認為只要地面安裝一臺避雷器，就可以確保全礦系統平安無事，由此許多煤礦只在地面安裝了線路避雷器，井下線路沒有安裝，電源進線沒有安裝，結果一旦礦區遇有雷暴天氣，地面計算機保護住了，井下分站甚至傳感器遭到嚴重損壞。 
煤礦雷擊原因
原因三：許多基層領導誤認為只要設備接地線良好就是最好的防雷措施，施工中花費了大量財力和人力用以改善接地電阻，忽視了其他方面不安全的因素，實際上除了避雷器的地線要良好接地外，其他設備的接地均不能起到訪雷擊的作用，比如說地面計算機恰恰相反，它的外殼與大地連通反而會引來雷擊。 
煤礦雷擊原因
原因四：除了大氣放電造成的強電磁干擾外，還有一種來自礦井內部動力電源故障浪涌電流造成的破壞， 后者的破壞力往往遠高于雷電的損壞力，特別在動力電源設備發生擊穿短路、電纜短路放炮、電纜弧光短路等情況時，動力電源的相間會發生嚴重的不平衡。
煤礦雷擊原因
擊穿點對地短路，造成很高的跨步電壓（不同位置的兩點大地電位差），能造成井下現場接地點與地面機房接地點很高的電位差。
信號傳輸線跨接在這個高電位差的兩地之間，與儀器之間形成放電回路，能在很短的時間內燒焦電路板，并使其碳化擊穿，會破壞整個網絡。
用戶往往在沒有發生雷雨的季節也發生了擊穿損壞，這就是動力電源浪涌造成的破壞。 
煤礦雷擊原因
解決方案
1、傳輸干線全部更換屏蔽線，井筒電纜鋼用絲凱裝線，并且從井底到機房不要設接頭，直達機房，電纜的屏蔽網（包括鎧裝鋼絲）上下兩頭分別可靠接地，特別是地面干線盡可能避免架空走線，必須走明線時要用鋼絞線吊掛，鋼絞線兩端可靠接地。
2、有條件的話地面線路可以考慮采取埋地走線方案，穿入鋼管作防護外皮埋入地下能取得良好防雷性能。
解決方案
3、如果實在沒有條件使用屏蔽電纜，把四芯電纜中的二根剩余芯線，在井上井下分別良好接地，也可有效吸收感應能量獲得明顯的保護作用。
4、傳輸線終端的井上下分別加裝避雷器，不可以只安裝地面，忽略井下！
5、避雷器的保險管被擊斷后，要換上相同容量的備用保險管，切不可以用大容量的代換，一般不要用大于500毫安的保險管，絕對不要用導線替代融絲！
解決方案
6、信號傳輸線不要同動力電纜掛在同一側邦上，更不要掛在同一個電纜鉤子上，否則動力電纜發生瞬間短路的浪涌電流會在傳輸線上感應出數千伏電壓，能量非常強大。
7、避雷器的接地線要良好接地，特別是安裝在井下的避雷器尤其重要。
8、雷電大作時，特別在機房附近落雷時，建議關閉地面主計算機，然后拔下主機和接口的電源插頭，接有局域網的也要拔下網線插頭，這樣可以有效的保護計算機不被雷電擊毀，但不能保護井下設備，只停電不拔下插頭，主機照樣容易被雷擊毀。
解決方案
9、計算機外殼接地不能改善防雷性能，恰恰相反，機器外殼懸空能有效阻斷放電通路，更有利于防雷。建議電腦插座中的保護接地不要連接大地（品字形插座中間的插孔），但要保證外置接口的外殼和電腦的外殼地連接在一起就可以（插在同一電源插座上，或用導線將二個插座的“保護地”連在一起），千萬不可以只有一臺接地而另一臺外殼懸空（指通信接口和電腦的外殼）。
解決方案
10、動力變壓器裝在地面的小型礦井，井下盡可能改用采區變壓器供電，一方面改善安全環境，還能提高電源輸送效率，如果沒有條件使用采區變壓器的礦井，井下監控儀器的電源進線側必須加裝“電源避雷器”防止雷電沿動力線打進儀器。
解決方案
11、在沒有采區變壓器的小煤礦中，雷擊往往是從地面380V電源引入的，線路避雷器對其沒有任何防護作用，建議這樣的礦井在分站電源前面加入小功率干式變壓器隔離。
12、改用光纖信號傳輸，可以徹底杜絕線路雷擊損壞

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