第7章__煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,煤礦機(jī)電安全管理,四川師范大學(xué)工學(xué)院 機(jī)電工程系,,,2010.3,,第,7,章 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng),,及安全管理,近年全國(guó)重大礦難事故一覽,時(shí)間,地點(diǎn),遇難人數(shù),事故原因,2010.3.28,山西王家?guī)X煤礦,37,人遇難，一人下落不明,透水事故,2010.03.01,內(nèi)蒙古烏海,31,名被困者無(wú)生還可能,在建的神華集團(tuán)駱駝山煤礦發(fā)生透水事故,2010.01.05,湖南立勝,34,人死亡,湖南立勝煤礦發(fā)生重大火災(zāi)事故,2009.11.21,黑龍江鶴崗,共造成,108,人遇難,新興煤礦發(fā)

2、生瓦斯爆炸,2009.09.08,河南省平頂山,54,人死亡,違法違規(guī)組織生產(chǎn)導(dǎo)致的特大事故,2009.05.30,重慶市綦江縣,30,人死亡、,77,人受傷,違規(guī)違章行為引發(fā)的特別重大安全生產(chǎn)事故。,2009.02.22,山西屯蘭,78,人死亡,瓦斯?jié)舛冗^(guò)高，煤礦爆炸。,第,7,章 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng),,與安全管理,,,,1,,,,煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng),2,,,,礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理,3,,煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介,第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介,煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是指具有模擬量、開(kāi)關(guān)量、累計(jì)量采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、顯示、打印、聲光報(bào)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),

3、。,,包括,：,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(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦膠帶運(yùn)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(cè)系統(tǒng)等。,,,第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介,1815,年英國(guó)發(fā)明瓦斯檢定燈,20,世紀(jì),30,年代日本發(fā)明光干涉瓦斯檢定器,40,年代，美國(guó)研制出,鉑絲催化元件,1954,年，英國(guó)采礦安全研究所（,SMRE,）制成了最早的載體催化元件,60,年代以后，便攜式瓦斯監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到了快速發(fā)展,一、礦井安全監(jiān)控技術(shù)發(fā)展概況,第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介,我國(guó)礦井安全監(jiān)控技術(shù),發(fā)

4、展,,建國(guó)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(dá)到使用水平的載體催化元件,和,AQR-1,型瓦斯測(cè)量?jī)x。,,70,年代,研制出,瓦斯斷電儀,；,,80,年代初期，從歐,美,引進(jìn),、吸收,礦井監(jiān)控,系統(tǒng)；,,80,年代以后，,,逐步開(kāi)發(fā)出,KJ126,、,KJF2000,、,KJ95,、,KJ90,等系統(tǒng)。,,第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介,二、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的分類(lèi),,,煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)可按照監(jiān)控目的、信號(hào)傳輸方式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等來(lái)進(jìn)行分類(lèi),:,,,如按傳輸信號(hào)復(fù)用方式分為：,時(shí)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

5、時(shí)采用頻分制、時(shí)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(shù)形、環(huán)形、星形、總線形等；,,,按傳輸信號(hào)的調(diào)制方式可分為：,基帶、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相等；,,,按工作方式可分為：,主從方式、多主方式等。,,,第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介,按監(jiān)控目的分類(lèi)：,（,1,）煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng),,（,2,）瓦斯抽采（放）監(jiān)控系統(tǒng),（,3,）煤礦軌道運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng),,（,4,）煤礦膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng),（,5,）提升運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng),,（,6,）煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng),（,7,）煤礦排水監(jiān)控系統(tǒng),,（,8,）煤礦火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),（,9,）礦山壓力監(jiān)控系統(tǒng),,（,10,）煤與瓦斯突出監(jiān)控系統(tǒng),（,11,

6、）人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng),,（,12,）綜合監(jiān)控系統(tǒng),,第二節(jié) 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng),煤礦安全監(jiān)控的主要內(nèi)容,,對(duì)井下,CH4,、,CO,、,O2,、,CO2,等氣體濃度的檢測(cè)；對(duì)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(cè)；對(duì)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、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：,圖,7-1,煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng),,第二節(jié) 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng),一、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)基本構(gòu)成,,1.,傳感器,,2.,井下監(jiān)控分站,,井下監(jiān)控分站是一種以嵌入式芯片為核心的微機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可掛接多種傳感器，能對(duì)井下多種環(huán)境參數(shù)諸如瓦斯、風(fēng)

7、速、一氧化碳、負(fù)壓、設(shè)備開(kāi)停狀態(tài)等進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，具有多通道，多制式的信號(hào)采集功能和通訊功能，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)或總線方式能及時(shí)將監(jiān)測(cè)到的各種環(huán)境參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)傳送到地面中心站，并執(zhí)行中心站發(fā)出的及時(shí)發(fā)出報(bào)警和斷電控制信號(hào)。,,3.,信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò),,將監(jiān)測(cè)到的信號(hào)傳送到地面中心站的信號(hào)通道。如無(wú)線傳輸信道、電纜、光纖等。,,4.,地面中心站,,,,二、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控設(shè)備,（一）傳感器,,1.,高低濃度甲烷傳感器,,2.,一氧化碳傳感器,,3.,礦用氧氣傳感器,,4.,溫度傳感器,,5.,風(fēng)速傳感器,,6.,煙霧傳感器,,7.,開(kāi)停傳感器,二、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控設(shè)備,（二）、便攜式氣體檢測(cè)報(bào)警儀,,（

8、三）、甲烷報(bào)警礦燈,,（四）、井下分站,,（五）、安全監(jiān)控系統(tǒng),,,傳感器,煤礦安全監(jiān)測(cè)主要通過(guò)檢測(cè)儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)。一個(gè)簡(jiǎn)單的檢測(cè)儀器通常由傳感器、信號(hào)變換電路及電源等部分構(gòu)成。 借助于敏感元件，對(duì)被測(cè)物理量進(jìn)行檢測(cè)和信號(hào)變換，輸出模擬量信號(hào)或開(kāi)關(guān)量信號(hào)的裝置，稱(chēng)為傳感器。傳感器主要由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、測(cè)量及變換電路和電源等組成，如圖所示。,被測(cè)量,敏感,,元件,轉(zhuǎn)換,,元件,電源,測(cè)量,,電路,,地面中心站,煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站是煤礦環(huán)境安全和生產(chǎn)工況監(jiān)控系統(tǒng)的地面數(shù)據(jù)處理中心，用于完成煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的信息采集、處理、儲(chǔ)存、顯示和打印功能，必要時(shí)還可對(duì)局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)或設(shè)備發(fā)出控制指令和信號(hào)，中心炸一

9、般由主控計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備和監(jiān)控軟件組成，通常設(shè)置在煤礦監(jiān)控中心或生產(chǎn)調(diào)度室中。,,,高低濃度甲烷傳感器,主要用于監(jiān)測(cè)高瓦斯煤礦井下環(huán)境氣體中的瓦斯?jié)舛龋梢赃B續(xù)自動(dòng)地將井下沼氣濃度轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸送給關(guān)聯(lián)設(shè)備，并具有就地顯示沼氣濃度值，超限聲光報(bào)警等功能。還可與各類(lèi)型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及斷電儀、風(fēng)電瓦斯閉鎖裝置配套，適宜在煤礦采掘工作面、回風(fēng)巷道等地點(diǎn)固定使用。采用熱催化原理與熱導(dǎo)原理相結(jié)合來(lái)測(cè)量沼氣濃度，克服了單一元件測(cè)量過(guò)程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象，具有性能穩(wěn)定、測(cè)量精確、響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、易使用易維護(hù)等特點(diǎn)。并具有遙控調(diào)校、斷電控制、故障自校自檢等新功能,。,,井下分站,KJ90-F8/KJ90-F

10、16,型井下監(jiān)控分站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)分站）是一種以嵌入式芯片為核心的微機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可掛接多種傳感器，能對(duì)井下多種環(huán)境參數(shù)諸如瓦斯、風(fēng)速、一氧化碳、負(fù)壓、設(shè)備開(kāi)停狀態(tài)等進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，具有多通道，多制式的信號(hào)采集功能和通訊功能，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)或總線方式能及時(shí)將監(jiān)測(cè)道德各種環(huán)境參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)傳送到地,面,并執(zhí)行中心站發(fā)出的各種命令，及時(shí)發(fā)出報(bào)警和斷電控制信號(hào)。,,,安全監(jiān)控系統(tǒng),,第三節(jié) 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理,一、礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)一般規(guī)定,,1.,煤礦企業(yè)應(yīng)建立,安全儀表計(jì)量檢驗(yàn)制度,。,,2.,高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯突出礦井，,必須裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng),。,,,沒(méi)有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井

11、的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷的掘進(jìn)工作面，,必須裝備甲烷風(fēng)電閉鎖裝置或甲烷斷電儀和風(fēng)電閉鎖裝置,。,,,沒(méi)有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的無(wú)瓦斯涌出的巖巷掘進(jìn)工作面，,必須裝備風(fēng)電閉鎖裝置,。,,,沒(méi)有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井的采煤工作面，,必須裝備甲烷斷電儀,。,,第三節(jié) 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理,3.,采區(qū)設(shè)計(jì)、采掘作業(yè)規(guī)程和安全技術(shù)措施，必須對(duì)安全監(jiān)控設(shè)備的種類(lèi)、數(shù)量和位置，信號(hào)電纜和電源電纜的敷設(shè)，控制區(qū)域等做出明確規(guī)定，并,繪制布置圖,。,,4.,煤礦安全監(jiān)控設(shè)備之間必須使用,專(zhuān)用阻燃電纜或光纜,連,接,，嚴(yán)禁與調(diào)度電話電纜或動(dòng)力電纜等共用。防爆型煤礦安全監(jiān)控設(shè)備之間的輸入、輸出信

12、號(hào)必須為,本質(zhì)安全型,信號(hào),。,,,安全監(jiān)控設(shè)備必須具有,故障閉鎖功能,：當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備未投入正常運(yùn)行或故障時(shí)，必須切斷該監(jiān)控設(shè)備所監(jiān)控區(qū)域的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖；當(dāng)與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備工作正常并穩(wěn)定運(yùn)行后，自動(dòng)解鎖,。,第三節(jié) 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理,,,,礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)必須具備甲烷斷電儀和甲烷風(fēng)電閉鎖裝置的全部功能,；,當(dāng)主機(jī)或系統(tǒng)電纜發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)必須保證甲烷斷電儀和甲烷風(fēng)電閉鎖裝置的全部功能；當(dāng)電網(wǎng)停電后，系統(tǒng)必須保證正常工作時(shí)間不小于,2h,；系統(tǒng)必須具有防雷電保護(hù)；系統(tǒng)必須具有斷電狀態(tài)和饋電狀態(tài)監(jiān)測(cè)、報(bào)警、顯示、存儲(chǔ)和打印報(bào)表功能；中心站,主機(jī)應(yīng)不少

13、于,2,臺(tái),，,1,臺(tái)備用,。,二、安裝、使用和維護(hù)的安全管理,1.,安裝斷電控制系統(tǒng)時(shí)，必須根據(jù)斷電范圍要求，提供斷電條件，并接通井下電源及控制線。安全監(jiān)控設(shè)備的供電電源必須取自被控制開(kāi)關(guān)的電源側(cè)，嚴(yán)禁接在被控開(kāi)關(guān)的負(fù)荷側(cè)。,,,拆除或改變與安全監(jiān)控設(shè)備關(guān)聯(lián)的電氣設(shè)備的電源線及控制線、檢修與安全監(jiān)控設(shè)備關(guān)聯(lián)的電氣設(shè)備、需要安全監(jiān)控設(shè)備停止運(yùn)行時(shí)，須報(bào)告礦調(diào)度室，并制定安全措施后方可進(jìn)行。,,2.,安全監(jiān)控設(shè)備必須定期進(jìn)行調(diào)試、校正，,每月至少,1,次,。甲烷傳感器、便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀等采用載體催化元件的甲烷檢測(cè)設(shè)備，,每,7,天必須使用校準(zhǔn)氣樣和空氣樣調(diào)校,1,次,。,每,7,天必須對(duì)甲烷

14、超限斷電功能進(jìn)行測(cè)試,。,,,安全監(jiān)控設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，必須及時(shí)處理，在故障期間必須有安全措施。,,二、安裝、使用和維護(hù)的安全管理,3.,必須每天,檢查,安全監(jiān)控設(shè)備及電纜是否正常，使用便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀或便攜式光學(xué)甲烷檢測(cè)儀與甲烷傳感器進(jìn)行對(duì)照，并將記錄和檢查結(jié)果報(bào)監(jiān)測(cè)值班員；當(dāng)兩者讀數(shù)誤差大于允許誤差時(shí)，先以讀數(shù)較大者為依據(jù)，采取安全措施并必須在,8h,內(nèi)對(duì),2,種設(shè)備調(diào)校完畢。,,4.,礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)中心站,必須實(shí)時(shí),監(jiān)控全部采掘工作面瓦斯?jié)舛茸兓氨豢卦O(shè)備的通、斷電狀態(tài)。,,,礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的,監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào)表,必須報(bào)礦長(zhǎng)和技術(shù)負(fù)責(zé)人審閱。,,5.,必須設(shè)專(zhuān)職人員負(fù)責(zé),便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警

15、儀的充電、收發(fā)及維護(hù)。每班要清理隔爆罩上的煤塵，發(fā)放前必須檢查便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀的零點(diǎn)和電壓或電源欠壓值，不符合要求的嚴(yán)禁發(fā)放使用。,,二、安裝、使用和維護(hù)的安全管理,6.,配制甲烷校準(zhǔn)氣樣的裝置和方法必須符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)誤差必須小于,5%,。制備所用的原料氣應(yīng)選用濃度不低于,99.9%,的高純度甲烷氣體。,,7.,安全監(jiān)控設(shè)備布置圖和接線圖應(yīng)標(biāo)明傳感器、聲光報(bào)警器、斷電器、分站、電源、中心站等設(shè)備的位置、接線、斷電范圍、傳輸電纜等，并根據(jù)實(shí)際布置及時(shí)修改。,三、甲烷傳感器和其他傳感器的設(shè)置的安全規(guī)定,1.,甲烷傳感器報(bào)警濃度、斷電濃度、復(fù)電濃度和斷電范圍必須符合表,3,規(guī)定,。,,2

16、.,低瓦斯礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進(jìn)工作面，必須在工作面設(shè)置甲烷傳感器,。,,3.,在回風(fēng)流中的機(jī)電設(shè)備硐室的進(jìn)風(fēng)側(cè)必須設(shè)置甲烷傳感器,。,,4.,高瓦斯礦井進(jìn)風(fēng)的主要運(yùn)輸巷道內(nèi)使用架線電機(jī)車(chē)時(shí)，裝煤點(diǎn)、瓦斯涌出巷道的下風(fēng)流中必須設(shè)置甲烷傳感器,。,三、甲烷傳感器和其他傳感器的設(shè)置的安全規(guī)定,5.,在煤（巖）與瓦斯突出礦井和瓦斯噴出區(qū)域中，進(jìn)風(fēng)的主要運(yùn)輸巷道和回風(fēng)巷道內(nèi)使用礦用防爆特殊型蓄電池電機(jī)車(chē)或礦用防爆型柴油機(jī)車(chē)時(shí)，蓄電池電機(jī)車(chē)必須設(shè)置車(chē)載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀，柴油機(jī)車(chē)必須設(shè)置便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀。當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^(guò),0.5%,時(shí)，必須停止機(jī)車(chē)運(yùn)行。,,6.,瓦

17、斯抽放泵站必須設(shè)置甲烷傳感器，抽放泵輸入管路中必須設(shè)置甲烷傳感器。利用瓦斯時(shí)，還應(yīng)在輸出管路中設(shè)置甲烷傳感器。,三、甲烷傳感器和其他傳感器的設(shè)置的安全規(guī)定,7.,裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，每一個(gè)采區(qū)、一翼回風(fēng)巷及總回風(fēng)巷的測(cè)風(fēng)站應(yīng)設(shè)置風(fēng)速傳感器，主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)硐應(yīng)設(shè)置壓力傳感器；瓦斯抽放泵站的抽放泵吸入管路中應(yīng)設(shè)置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，利用瓦斯時(shí)，還應(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。,,,裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)采容易自燃、自燃煤層的礦井，應(yīng)設(shè)置一氧化碳傳感器和溫度傳感器。,,,裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，主要通風(fēng)機(jī)、局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)設(shè)置設(shè)備開(kāi)停傳感器，主要風(fēng)門(mén)應(yīng)設(shè)置風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)傳感器，被控設(shè)備開(kāi)關(guān)的負(fù)荷側(cè)應(yīng)設(shè)置饋電狀態(tài)傳感器。,,四川師范大學(xué)工學(xué)院 機(jī)電工程系,,Thank You !,