六大系统建设(2)

1、井下安全避险六大系统建设（一）井下安全避险六大系统建设（一）安全监控系统安全监控系统煤炭科学研究总院煤炭科学研究总院薛元修薛元修 研究员研究员介绍内容n1.六大系统建设的意义、必要性；n2.井下安全避险系统建设；n3.建设完善矿井监测监控系统；n4.建设完善煤矿井下人员定位系统；n5.井下“三条线”的安装完善一、建设完善矿井监测监控系统内容n1.安全监测监控系统存在问题n1）传感器检测误差n 原因：技术缺陷；使用维护、校准；n2）功能不完善或不按规范要求安装；n3） 装备数量不足、种类不全；n4） 系统稳定性、可靠性差、（ 系统抗电磁干扰性能差）误报警、断电n5） 缺少重大灾害预警功能；2.

2、按煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范（试行）的要求建设完善矿井监测监控系统 （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； （2）煤矿安装的监测监控系统必须符合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。监测监控系统各配套设备应与安全标志证书中所列产品一致。 n（3）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。监测监控系统地面中心站要装备2套主

3、机，1套使用、1套备用，确保系统24小时不间断运行。n（4）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。n（5）监测监控系统在瓦斯超限后应能迅速自动切断被控设备的电源，并保持闭锁状态。n（6）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。n（7）监测监控系统应能对紧急避险设施内外的甲烷和一氧化碳浓度等环境参数进行实时监测。 二.煤矿安全监控系统简介n1.主要监测传感器n输出与被测物理量呈一定量值关系的信号，数字信号或模拟信号；CH4、CO、CO2、O2、H2O、SO2、风速、风压、水位、温度等；n-开关量传感器：反映被测

4、参数的状态信息（如开/关，有/无等），以0、1表示；有无源节点和电流输出；如设备开停状态传感器、风筒开关传感器风门开关传感器、馈电传感器、烟雾传感器 ；n（1）甲烷传感器：甲烷浓度在 n5.3%16%CH4具有爆炸危险性；大于16%n遇明火可以燃烧。检测矿井甲烷浓度，n报警，避免矿井瓦斯爆炸灾害事故。n n 原理载体催化式热导式红外线吸收式光纤式用途特点测爆炸下限浓度甲烷；广泛使用调校频繁，传感元件寿命短测高浓度甲烷，如瓦斯抽放管道内甲烷；准确度较差监测高、低浓度甲烷，精度较高，价格高；处于试验阶段，实现标准规定功能困难n几种甲烷传感器用途及特点标准要求主要技术指标主要技术指标 （1）测量范围

5、：0-4% CH4 （2）测量误差：0.00-1.00% CH4 0.10% ；1.00-2.00% CH4 0.20%； 2.00-4.00% CH4 0.30% CH4（3）稳定性：15d（4）响应时间：小于20s ；（5）输出信号：200-1000Hz、4-20mA、RS485;（6）工作电压：本安DC9V-24Vn（2）一氧化碳传感器 n 防止井下人员一氧化碳中毒；在有煤 自燃倾向矿井作为煤炭自燃的标志性体； 胶带运输机火灾监测；n电化学传感器特点：n 可测微量气体（1ppmCO）；低功耗；较好的选择性，不受甲烷、二氧化碳干扰影响；但受硫化氢、氢气、氮氧化物干扰； 不受湿度影响。 n标

6、准要求 n （1）测量范围：0-500 106 n （2）测量误差：0-100106 4106 ；1500106 5%测量值n （3）响应时间：小于35s n （4）稳定性：15dn（3）风速传感器风速传感器n矿井风流中的温度、湿度和风速是矿井气候条件综合评定的主要参数，煤矿安全规程对井下不同地点的风速值规定，测量风速实时掌握矿井通风状态。n风速传感器测量误差风速传感器测量误差技术特点：n 测量风速范围：0.415m/s；无转动部件，使用寿命较长 使用时注意事项：na.测量点风速，安装位置应尽量靠近平均风速点；nb.安装探头时必须保持涡街杆与巷道断面平行，传感器受风面保持与风流方向垂直；传感器

7、周围无阻挡，注意涡街杆及探头无灰尘堆积。测量原理测量原理测量范围测量范围/m.s-1测量误差测量误差/m.s-1卡曼涡街0.4-150.30.5-250.4差压0.4-150.20.5-250.3n（4 4）负压传感器）负压传感器n监测矿井风压的必要性n 矿井总负压测量，监测矿井通风阻力变化；n 监测矿井漏风，评价矿井自燃发火的可能性；n 通过观测采空区压力变化，预测采空区瓦斯涌 出，避免瓦斯灾害；n（2）主要技术参数n 测量范围：0-5kPa （根据使用地点确定）；n 测量误差：0.5n（3）使用注意：测量矿井静压，受压孔与风流平行；n（5）矿用温度传感器n监测必要性：n 矿井风流中的温度是

8、矿井气候条件综合评定参数之一；n 煤矿安全规程对工作面温度及机电峒室呢的温度有明确规定；n 煤矿火灾（煤自燃发火）沼气发现的重要参数。n温度传感器：半导体温度传感器（PN结）；n 集成电路温度传感器；n 热电阻、热敏电阻；n（6）矿用烟雾传感器 n作用：连续监测，预报矿井中胶带输送机胶带等着火。n 种类： 离子烟雾（放射性同位素）传感器；n 光电烟雾传感器； n烟雾传感器存在的主要问题：n 不能定量，难于调校；n 干扰问题；不能早期预报胶带运输机火灾n（7）设备开停传感器n监测主扇、局扇、链板运输机、胶带运输机、n水泵等的开停状态；两态或三态，电流输出。n甲烷风电闭锁功能的重要监测传感器。 n

9、（8）风筒开关传感器 n 作用：连续监测风筒是否有风的装置，采用无源节点n（9） 风门开关传感器n 作用：连续监测矿井主要风门的开关状态并报警，n 对防止矿井风流短路，造成瓦斯积聚，从而n 引发瓦斯爆炸有重要作用。 n 一般用干簧继电器；n 输出形式：电流型；无源接点型；n（10）馈电传感器 n 作用：连续监测矿井中馈电开关，在或电磁启动器负荷侧有无电压的装置。n确认瓦斯超限断电或风电闭锁的执行情况，避免假断电，造成瓦斯灾害事故。n馈电传感器原理及优缺点n （1） 感应式（电场监测）：安装方便，但可靠性不好；n （2）直接监测电压式：隔爆结构，可靠；n（11）断电控制器 与监控分站配套使用，控

10、制磁力启动器和馈电开关等的装置（本安设备关联）n（远程）断电控制器的作用： 将断电距离延长到2km ；n3.监控系统的主要功能要求n1）术语n风电闭锁装置 当掘进工作面局部通风机停止运转或风筒风量低于规定值时，能自动切断被控设备电源的装置甲烷风电闭锁装置 当掘进工作面局部通风机停止运转或风筒风量低于规定值时，或空气中甲烷浓度超限时，能自动切断被控设备电源的装置。n故障闭锁功能 n 当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或故障时，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。n关于断电、闭锁、解锁复电、自动解锁、人工解锁n 断电：分站输出控制信号，通过断电器切断被控电气设备电

11、源的功能 操作；n 执行器件：继电器接点；无触点开关； n 电气开关操作：上电脱扣；无电释放。n 闭锁：电气设备断电后使其继续维持断电状态的功能操作；n 解锁复电：分站输出控制信号，通过断电器解除被控电气设备的闭锁状态，允许人工送电的功能操作；n 自动解锁：通过分站自动复电操作；n 人工解锁：通过专用工具由人工复电操作；n 馈电异常： 被控设备的馈电状态与系统发出的断电命令/复电命令不一致。n2）甲烷风电闭锁功能nn系统必须由现场设备完成甲烷风电闭锁功能na) 掘进工作面甲烷浓度达到或超过1.0时，声光报警；掘进工作面甲烷浓度达到或超过1.5时，切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭

12、锁；当掘进工作面甲烷浓度低于1.0时，自动解锁；nb) 掘进工作面回风流中的甲烷浓度达到或超过1.0时，声光报警、切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面回风流中的甲烷浓度低于1.0时，自动解锁；c) 被串掘进工作面入风流中甲烷浓度达到或超过0.5时，声光报警、切断被串掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当被串掘进工作面入风流中甲烷浓度低于0.5时，自动解锁；nd) 局部通风机停止运转或风筒风量低于规定值时，声光报警、切断供风区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当局部通风机或风筒恢复正常工作时，自动解锁；ne) 局部通风机停止运转，掘进工作面或回风流

13、中甲烷浓度大于3.0，必须对局部通风机进行闭锁使之不能启动，只有通过密码操作软件或使用专用工具方可人工解锁；当掘进工作面或回风流中甲烷浓度低于1.5时，自动解锁；nf) 与闭锁控制有关的设备(含分站、甲烷传感器、设备开停传感器、电源、断电控制器、电缆、接线盒等)故障或断电时，声光报警、切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；与闭锁控制有关的设备接通电源1 min内，继续闭锁该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。严禁对局部通风机进行故障闭锁控制。n3)异地断电：n 就地断电：分站对其所控制区域电气设备断电功能；

14、n 异地断电： 本地分站监测到瓦斯超限，需要通过其他分站切断要控制的电源；n异地断电执行： n 主从式工作监控系统：由主站（中心站）下达控制命令；n 主要问题是控制响应时间长，2倍巡检时间n 无主式工作监控系统：由监测到断电信息分站直接发布控制命令n4）监控系统软件功能n1）存储和查询 系统必须具有以地点和名称为索引的存储和查询功能；n2）显示功能（1）系统必须具有列表显示功能：n（2）模拟量曲线和开关状态图显示；（3）模拟动画显示；n（4）系统设备布置图显示；n3） 打印功能4）人机对话n5）自诊断6）双机切换7）系统应具有网络通信功能n4.主要技术指标 1）模拟量输入、输出传输处理误差应不

15、大于1.0。 2）累计量输入传输处理误差应不大于1.0 %。n 3）最大巡检周期系统最大巡检周期应不大于30 s。 4）控制执行时间控制时间应不大于系统最大巡检周期。异地控制时间应不大于2倍的系统最大巡检周期。甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的控制执行时间应不大于2s。n 5）存储时间 甲烷、一氧化碳等重要测点的实时监测值存盘记录应保存7 d以上。重要报警信息保存1年，系统故障丢失数据不超过5min ； 6）画面响应时间 调出整幅画面85的响应时间应不大于2 s，其余画面应不大于5 s。nn7）误码率应不大于10-8。8）最大传输距离传感器及执行器至分站之间的传输距离应不小于2 km；分站至传输接口

16、、分站至分站之间最大传输距离不小于10 km。9）最大监控容量n10）双机切换时间 从工作主机故障到备用主机投入正常工作时间应不大于5 min。11）备用电源工作时间 在电网停电后，备用电源应能保证系统连续监控时间不小于2 h。12）统计值时间 模拟量统计值应是5min的统计值。13）本安供电距离 向传感器及执行器远程本安供电距离应不小于2km。n14）工作稳定性 系统应进行工作稳定性试验，通电试验时间不小于7 d，其性能应符合各自企业产品标准的规定。15）抗干扰性能n5.监控系统装备标准n1）基本装备要求n按照煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029-2007）要求装备n a 瓦

17、斯矿井必须装备煤矿安全监控系统。n b 煤矿安全监控系统必须24h连续运行。n c 接入煤矿安全监控系统的各类传感器稳定性应不小于15d。n（在规定的工作条件和时间内，传感器的零点、标定点、报警点保持在允许的变化范围内）n d 煤矿安全监控系统传感器的数据及状态必须传输到地面主机。n e 煤矿必须按矿用产品安全标志证书规定的型号选择监控系统的传感器、断电控制器等关联设备，严禁对不同系统间的设备进行置换。n f 国有重点煤矿必须实现矿务局（公司）所属高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的安全监控系统联网；国有地方和乡镇煤矿必须实现县（市）范围内高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井安全监控系统联网。n g 煤矿必须按矿用

18、产品安全标志证书规定的型号选择监控系统的传感器、断电控制器等关联设备，严禁对不同系统间的设备进行置换。n2）安装要求na 绘制布置图和断电控制图（）nb 安全监控设备之间必须使用专用阻燃电缆连接，严禁与调度电话和动力电缆等共用；nc 隔爆兼本质安全型等防爆电源宜设置在采区变电所，严禁设置在下列区域： 断电范围内； 低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面和回风巷内；煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面、进风巷和回风巷；掘进工作面内；采用串联通风的被串采煤工作面、进风巷和回风巷；采用串联风的被串掘进巷道内。n4.安全测控设备的供电电源必须取自被控开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧，宜为井下安全监控设备提供专用

19、供电电源；n3）传感器设置n（1）采煤工作面甲烷传感器的设置n 低瓦斯矿井、高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出工作面、串联通风有不同要求。T3- 瓦斯突出面；T4- 串联通风；高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井采煤工作面的回风巷长度大于1000m时，必须在回风巷中部增设甲烷传感器Y型通风方式W型通风方式n有专用排瓦斯巷的采煤工作面n（2）掘进工作面甲烷传感器的设置a 采用串联通风的掘进工作面，必须在被串工作面局部通风机前设置掘进工作面进风流甲烷传感器T3。b 瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的掘进工作面长度大于800m时，必须在掘进巷道中部增设甲烷传感器。高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井双巷掘进，必须在工作面混合回风流处设置甲烷传

20、感器T3。n（3）采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷测风站应设置甲烷传感器。n（4）设在回风流中的机电硐室进风侧必须设置甲烷传感器。n（5）使用架线电机车的主要运输巷道内，装煤点处必须设置甲烷传感器。n（6）采区回风巷、一翼回风巷及总回风巷道内临时施工的电气设备上风侧 10-15m处应设置甲烷传感器。n（7）井下煤仓、地面选煤厂煤仓上方应设置甲烷传感器。n（8）封闭的地面选煤厂机房内上方应设置甲烷传感器。n（9）封闭的带式输送机地面走廊上方宜设置甲烷传感器n（10）地面瓦斯抽放泵站内必须设甲烷传感器。n（11） 井下临时抽放泵站内下风侧栅栏外必须设置甲烷传感器。（瓦斯超限切断泵站电源）n（12）

21、 抽放泵输入管路中应设置甲烷传感器。利用瓦斯时，应在输出管路中设置甲烷传感器；不利用瓦斯、采用干式抽放瓦斯设备时，输出管路中也应设置甲烷传感器n其他传感器设置n（1）一氧化碳传感器的设置n a 开采容易自燃、自燃煤层的采煤工作面回风巷必须设置一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024%CO，n b 带式输送机滚筒下风側10-15m处应设置一氧化碳传感器4）自然发火观测点、封闭火区防火墙栅栏外宜设置一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024%CO。n c 开采容易自燃、自燃煤层的矿井，采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷应设置一氧化碳传感器n（2）风速传感器的设置n采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷的测风站应

22、设置风速传感器。风速传感器应设置在巷道前后10m内无分支风流、无拐弯、无障碍、断面无变化、能准确计算风量的地点。当风速低于或超过煤矿安全规程的规定值时，应发出声、光报警信号。n（3）风压传感器的设置n主要通风机的风硐应设置风压传感器。n（4）开关量传感器的设置n a 主要通风机、局部通风机必须设置设备开停传感器。n b 矿井和采区主要进回风巷道中的主要风门必须设置风门传感器。当两道风门同时打开时，发出声光报警信号。n c 掘进工作面局部通风机的风筒末端宜设置风筒传感器。n d 为监测被控设备瓦斯超限是否断电，被控开关的负荷侧必须设置馈电传感器。n（5）瓦斯抽放管路中传感器的设置n（6）烟雾传感

23、器的设置n带式输送机滚筒下风側10-15m处应设置烟雾传感器n（7）温度传感器的设置n开采容易自燃，自燃煤层及地温高的矿井采煤工作面；机电硐室内应设置温度传感器；n5.使用与维护n1）煤矿应建立安全测控仪器检修室，负责本矿安全测控仪器的调校、维护和维修工作。不具备条件的小型煤矿可将安全测控仪器送到检修中心进行调校和维修。n2）国有重点煤矿的矿务局（公司）、产煤县（市）应建立安全测控仪器检修中心，负责安全测控仪器的调校、维修、报废鉴定等工作，有条件的可配置甲烷校准气体，并对煤矿进行技术指导。n3）检修室应配备甲烷传感器检定装置、稳压电源、示波器、频率计、万用表、流量计、声级计、甲烷校准气体、标准

24、气体等仪器装备；检修中心具备条件的宜配备甲烷校准气体配气装置、气相色谱仪或红外线分析仪等。n4）校准气体 配置甲烷校准气体的装备和方法必须符合MT423-1995宜采用分压法原理配制，选用纯度不低于99.9%的甲烷标准气体作原料气，配制好的甲烷校准气体应以标准气体为标准，用气相色谱仪或红外线分析仪分析定值，其不确定度应小于5。n校准气体和标准气体有什么不同n空气中甲烷校准气体：是煤炭行业根据本行业的特殊需要执行管理的的一种甲烷-空气混合气，有煤炭行业技术监督主管部门负责管理，组织考核发证；不能在市场销售。n标准气体：是一种标准物质，由国务院计量行政部门负责管理，组织考核定级发证。n煤炭行业标准空气中甲烷校准气体技术条件MT423-1995规定了校准气体的使用范围，浓度范围（1.00%3.00%）,不确定度（5%），定值方法，检验方法，包装储运等n5）调校n（1）安全测控设备必须按产品使用说明书的要求定期调校。n（2）安全测控设备使用前和大修后，必须按产品使用说明书的要求测试、调校合格，并在地面试运行2448h方能下井。n（3）