项目1煤矿安全监测监控初识

煤矿安全监测监控

技术与操作课程目的任务本课程为矿山机电专业的专业支撑课程。

目的任务:熟练掌握常用安全检测仪表及监测系统的结构、工作原理、选型设计。掌握常用监测仪表及监测系统的使用和维护方法。课程内容项目一煤矿监测监控初识项目二矿用传感器项目三煤矿监控分站项目四煤矿监控中心站项目五煤矿监控系统软件简介一、安全监测工作的重要意义二、安全监测技术发展概况

一、安全监测工作的重要意义必要性1）煤矿生产环境恶劣，自然灾害灾害多。 瓦斯、水、火、煤尘、顶板、机电、运输……2）自然灾害隐蔽，难于控制，危害大。 瓦斯爆炸、透水、煤与瓦斯突出……3）长期以来煤矿事故多发。

“十五”时期，平均每年发生安全事故3703起，死亡6213人，百万吨死亡率为3.93一、安全监测工作的重要意义法定性1）国家安全生产法律法规。《劳动法》、《职业病防治法》；《安全生产法》、《安全生产许可证条例》；《煤炭法》、《矿山安全法》、《煤矿安全监察条例》2）煤炭行业规程与标准。《煤矿安全生产基本条件规定》、《煤矿安全规程》；《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》；《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》；《煤矿安全生产监控系统软件通用技术条件》；《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》；

一、安全监测工作的重要意义时代性1）我国煤矿信息化、现代化的部署。《煤炭工业“十一五”发展规划》；《安全生产“十一五”规划》；《“十一五”安全生产科技发展规划》；2）安全监控是实现煤矿信息化的重要基础与内容。 煤矿安全监测监控技术是对矿井生产环境和各生产系统及设备进行监测监控，对矿井各种安全事故特别是重大自然灾害进行监测预警及控制的技术，是煤矿安全生产的重要技术保证。二、安全监控技术发展概况国际：→十八世纪前，fireman，金丝雀等小动物→1815（英）：瓦斯检定灯图1-1瓦斯检定灯二、安全监控技术发展概况国际：→

1930（日）：光学瓦斯检定仪→

1947（美）：铂丝催化元件→1954（英）：载体催化元件图1-2光学瓦检仪（a）黑元件图1-3载体催化元件（b）白元件二、安全监控技术发展概况国际：→196～:小型化便携式仪器，瓦斯遥测技术→197～:矿井监测系统。（法）CTT63/40；（英）MNIOS；（美）SCADA系统二、安全监控技术发展概况国内：→1964，研制成功载体催化元件，随后抚顺安仪厂生产了CQR-1瓦斯检测仪。→1970前：主要使用瓦斯检定灯，光学瓦斯检仪，风表，检知管等。图1-4叶轮式风表图1-5比长式CO检测管二、安全监控技术发展概况国内：→197～，便携式瓦斯检测报警仪；瓦斯报警矿灯；瓦斯断电仪；→1983～1985，从欧美引进数十套监控系统；

CTT63/40（法）；CMC-20（波兰）；

MINOS（英）；TF200（西德）；DAN6400（美）→国产化

KJ1(常州煤研所)；KJ4（北京长城科仪厂）；

TF200和AWJ-80（重庆煤安厂）；

MJC-100（西安煤仪厂）；AU1（抚顺安仪厂）；

KJ90（重庆煤科院）；KJ95（常州自动化研究院

）；煤矿安全监测产品展示

CJY4/25袖珍式甲烷/氧气检测报警仪测量范围：甲烷：0～4.00%氧气：0～30%AKFC-92A型矿用粉尘采样器1、采样流量：20L/min

2、抽气负压：>3000Pa

3、采尘范围：全尘、呼吸性粉尘

煤矿安全监测产品展示GQJ-1B、2B光学瓦斯检定器

GQJ-1B量程（CH4）0～1%＞1%～4%＞4%～7%＞7%～10%

GQJ-2B量程（CH4）0～10%＞10%～40%＞40%～70%＞70%～100%YHW1-425H型本质安全型红外测温仪测温范围（-12～400）℃

量程

（-12～100）℃>100℃

允许误差读数值的±1%±1℃

重复精度读数值的±1%±1℃

响应时间<500ms煤矿安全监测产品展示JFY-2型矿井通风参数检测仪JFY-2是一种可同时测定井下绝对压力、相对压力、风速、温度以及湿度的精密智能仪器。高中微速三合一电子风速仪测量范围

0.5～30m/s

启动风速

0.4m/s

分辨率

0.1m/s温度传感器压力传感器KJ101-45型全量程甲烷传感器低浓型：0.00-10%CH4；高低浓型：0.00-10-100%CH4检测速度：1次/2S红外遥控距离：>6m隔爆兼本安型：dibI(150℃)

传感器内部结构图1-6KJ95N型煤矿监控系统布置示意图

图1-7KJ101型煤矿监控系统布置示意图图1-8通风系统监控示意图二、安全监控技术发展概况安全监测技术的发展趋势1、煤炭生产对安全监测的要求：(1)动态监测(2)预测预报(3)自动控制2、发展趋势（1）检测仪表数字化、微型化和智能化；（2）监测系统大型化、综合化和自动化。（3）网络化二、安全监控技术发展概况网络化(1)国家安全生产监督管理总局规定，原国有重点煤矿企业要实现矿务局（集团公司）内部联网，国有地方煤矿、乡镇煤矿要实现县（区）范围内联网。(2)宁夏煤炭安全监察网

监管宁煤集团和100家地方煤矿，其中高瓦斯矿井77个。 煤矿井下采集各种安全数据，汇总到煤矿传输终端； 经联通CDMA1X无线数据通信网络传输至宁夏联通网络中心PDSN设备；再通过2M专线传输到宁夏煤炭安全监察局监控中心； 煤矿和监察局之间建立起VPDN专用通讯通道，宁夏煤炭安全监察局监控中心可实时监控煤矿安全生产数据。二、安全监测技术发展概况图1-9宁夏煤炭安全监控系统网络拓扑示意图二、安全监测技术发展及应用概况图1-10工业以太环网煤矿综合监控系统结构示意图项目一煤矿安全监测监控初识任务一矿井监测监控系统的组成任务二煤矿监测监控系统设备布置课外：任务三煤矿安全监测监控相关规定任务一矿井监测监控系统的组成

矿井监控系统是对煤矿井上、井下的的环境参数及有关生产环节的机电设备运行状态进行检测，用计算机对采集的数据进行分析处理，对设备、局部生产环节或过程进行控制的一种系统。任务一矿井监测监控系统的组成煤矿监测监控系统的分类（1）环境安全监测监控系统（2）轨道运输监测监控系统（3）带式输送机监测监控系统（4）提升机运输监测监控系统（5）供电监测监控系统（6）排水监测监控系统任务一矿井监测监控系统的组成煤矿监测监控系统的分类（7）火灾监测监控系统（8）瓦斯抽放监测监控系统（9）矿山压力监测监控系统（10）煤与瓦斯突出监测系统（11）大型机电设备监测监控系统（12）人员定位监测系统任务一矿井监测监控系统的组成煤矿监测监控系统的组成（1）传感器（2）执行机构（3）监控分站（4）电源箱（5）传输接口（6）主机任务一矿井监测监控系统的组成煤矿监测监控系统的组成（7）显示装置（8）管理工作站或远程终端（9）数据服务器（10）路由器任务一矿井监测监控系统的组成煤矿监测监控系统的组成（1）传感器和执行器：星型网络结构与监控分站连接，单向模拟传输；（2）信息传输装置：通常树形网络集散型结构；频分、时分或码分多路复用；串行数字传输或频带传输；异步或同步；（3）中心站或主站的硬件：（4）中心站或主站的软件：任务一矿井监测监控系统的组成煤矿监测监控系统存在的技术问题（1）同水平重复开发，功能单一；（2）多媒体性能弱，信息利用率低；（3）监测多，控制少；（4）硬件不通用；软件不兼容；数据不共享；（5）集散结构，主从传输，系统可靠性不高，电缆复用率低；（6）传感器功能单一，稳定性及寿命有待提高；（7）智能型嵌入式、移动监控不足；任务一矿井监测监控系统的组成信息传输基本概念1.信道：信号的传输媒质。分为有线信道和无线信道两类。煤矿监控传输常用矿用信号电缆、电话线和光纤。2.模拟信号与数字信号：数字信号是携带离散消息的电信号，其参量取值是离散的，可数的；模拟信号是携带连续消息的电信号，其参量连续取值。按信道中传输的信号，通信系统分为模拟和数字两类。任务一矿井监测监控系统的组成信息传输基本概念3.通信方式单工：消息只能单方向传输。半双工：通信双方都可收发，但不能同时。全双工：通信双方可同时可收发消息。串行：数字信号码元序列按时间顺序一个接一个传输。并行：数字信号码元序列分割成两路或两路以上的数字信号码元序列同时在信道中传输。任务一矿井监测监控系统的组成信息传输基本概念4.通信系统分类（1）模拟通信系统和数字通信系统；（2）有线和无线；（3）频分复用、时分复用和码分复用；（4）基带传输和频带传输；任务一矿井监测监控系统的组成煤矿监控系统的主要技术指标(KJ90)（1）系统容量：64分站（扩128），1024入512控出（2）传输方式：DPSK(差分相移键控)或RS485（3）传输距离：分站至中心站≤25kM；分站至传感器≤2kM（4）系统传输误差：≤1％（不包括传感器误差）（5）系统巡检周期：≤25s（6）系统控制执行时间：手动≤30s，自动≤15s，异地≤60s（7）画面响应时间：≤10s（8）死机率：≤720h/次（9）监控分站：大（16入8控出1通信口）；中（8入4控出1通信口）；小（4入2控出1通信口）任务一矿井监测监控系统的组成煤矿监控系统的主要技术指标(KJ90)（10）分站电源：AC入可选（36、127、220、280、660V），本安DC出18V/350mA、12V/450mA（11）传感器信号制式：

模拟量：频率200～1000Hz脉宽0.3ms；电流1～5mA或4～20mA；开关量：电流1mA/5mA（停≤1.2mA，开≥4mA）控制量信号为无源机械触点：本安5V/100mA，非本安36V/5A（12）软件运行环境：WIN98/2000/XP/2003任务一矿井监测监控系统的组成煤矿监控系统的主要技术指标(KJ90)（13）信号电缆：主站至分站：MHY32(1×4)；直流电阻≤12.8Ω/km；分布电容≤0.06μF/km；分布电感≤0.8mH/km；分站至传感器：MHYVR(1×4)；直流电阻模拟≤12.8Ω/km，开关量≤45Ω/km；分布电容模拟≤0.06μF/km,开关量≤0.06mF/km；分布电感模拟量≤0.8mH/km，开关量≤0.06mH/km；（14）运行环境：温度、湿度、气压等项目一煤矿安全监测监控初识任务一矿井监测监控系统的组成任务二煤矿监测监控系统设备布置课外：任务三煤矿安全监测监控相关规定任务二煤矿监测监控系统设备布置通信电缆的敷设1.地面调度监控室至井下通风干燥处段：

MHY32(1×4)+钢丝铠装井筒信号电缆MHYBV(1×4)2.井下巷道倾角小于45度时，用主传输电缆MHY32(1×4)3.监控分站的出线先用MHYVR(1×4)传感器专用电缆，再经本安二通接线盒与传感器本身自带电缆连接。4.信号电缆与动力电缆分道走线；5.井筒电缆应分段固定，避免垂挂受力。任务二煤矿监测监控系统设备布置调度监控室的布置1.机房环境：温度、湿度、磁场强度（国家计算站场地技术要求）含尘浓度标准（A、B、C）；装修及照明；防火、防腐、防鼠、防毒等；2.机房供电：隔离变压器；低通滤波；UPS电源等；以防电压波动、电网噪声、电源掉电等；3.地线系统：系统一点接地，接地电阻为4Ω左右，避免多点接地。任务二煤矿监测监控系统设备布置传感器的布置1.总体要求甲烷传感器：距煤壁≮30cm，距巷道侧壁≮20cm，距顶≯30cm风速传感器：进风口距巷道顶部约25～35cm温度传感器：测温点附近所有传感器：调校及安设以产品使用说明书为准。任务二煤矿监测监控系统设备布置长壁采煤工作面甲烷传感器的布置图2-1U型通风采煤面甲烷传感器布置任务二煤矿监测监控系统设备布置长壁采煤工作面甲烷传感器的布置图2-2Y型通风采煤面甲烷传感器布置任务二煤矿监测监控系统设备布置长壁采煤工作面甲烷传感器的布置图2-3H型通风采煤面甲烷传感器布置任务二煤矿监测监控系统设备布置两条巷道回风的采煤工作面甲烷传感器布置图2-4双巷回风的采煤面甲烷传感器布置任务二煤矿监测监控系统设备布置设专用排瓦斯巷的采煤工作面甲烷传感器设置图2-5有专用排瓦斯巷的采煤面甲烷传感器布置任务二煤矿监测监控系统设备布置设专用排瓦斯巷的采煤工作面甲烷传感器设置图2-6有专用排瓦斯巷的采煤面甲烷传感器布置任务二煤矿监测监控系统设备布置掘进工作面甲烷传感器的设置图2-7瓦斯矿掘进面甲烷传感器布置任务二煤矿监测监控系统设备布置掘进工作面甲烷传感器的设置图2-8高瓦斯双巷掘进面甲烷传感器布置任务二煤矿监测监控系统设备布置其他位置甲烷传感器的设置（1）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。（2）采煤机、掘进机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。（3）设在回风流中的机电硐室进风侧必须设置甲烷传感器。（4）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。（5）矿用防爆特殊型蓄电池电机车必须设置车载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪；矿用防爆型柴油机车必须设置便携式甲烷检测报警仪。任务二煤矿监测监控系统设备布置其他位置甲烷传感器的设置（6）回风巷道中的电气设备上风侧10-15m处应设置甲烷传感器。（7）井下煤仓、地面选煤厂煤仓上方应设置甲烷传感器。（8）封闭的带式输送机地面走廊上方宜设置甲烷传感器。（9）兼做回风井的装有带式输送机的井筒内必须设置甲烷传感器。（10）地面瓦斯抽放泵站内距房顶300mm处必须设置甲烷传感器。井下临时抽放泵站内下风侧必须设置甲烷传感器。（11）抽放泵输入管路中应设置甲烷传感器。（12）井下排瓦斯管路出口的下风侧栅栏外必须设置甲烷传感器。任务二煤矿监测监控系统设备布置一氧化碳传感器的设置（1）带式输送机滚筒下风側10-15m处应设置一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024%CO。（2）开采自燃煤层的矿井，采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷应设置一氧化碳传感器，报警浓度为24ppm。（3）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。（4）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24ppm任务二煤矿监测监控系统设备布置一氧化碳传感器的设置图2-9易燃煤层采面CO传感器的布置任务二煤矿监测监控系统设备布置风速传感器的设置（1）采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷的测风站应设置风速传感器。（2）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。（3）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。任务二煤矿监测监控系统设备布置温度、烟雾及风压传感器的设置（1）机电硐室内应设置温度传感器，报警值为34℃。

（2）开采容易自燃、自燃煤层及地温高的矿井采煤工作面应设置温度传感器。温度传感器的报警值为30℃。（3）温度传感器应垂直悬挂在巷道上方风流稳定的位置，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，并应不影响行人和行车，安装维护方便。（4）带式输送机滚筒下风侧10-15m处应设置烟雾传感器。（5）主要通风机的风硐应设置风压传感器。（6）瓦斯抽放泵站的抽放泵输入管路中宜设置流量传感器、温度传感器和压力传感器；利用瓦斯时，应在输出管路中设置流量传感器、温度传感器和压力传感器。防回火安全装置上宜设置压差传感器。任务二煤矿监测监控系统设备布置开关量传感器的设置（1）主要通风机、局部通风机必须设置设备开停传感器。（2）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。（3）掘进工作面局部通风机的风筒末端宜设置风筒传感器。（4）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。任务三煤矿监测监控相关规定1.《煤矿安全规程》2.《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》3.《煤矿安全生产监控系统软件通用技术条件》4.《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》任务三煤矿监测监控相关规定《煤矿安全规程》－－《通风安全监控》1.一般规定：安全监控系统必须具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能；当主机或系统电缆发生故障时，系统必须保证甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能；系统必须具有断电状态和馈电状态监测、报警、显示、存储和打印报表功能；中心站主机不少于2台，1台备用；系统必须具有防雷电保护；电网停电后，系统必须保证正常工作时间不小于2h。任务三煤矿监测监控相关规定《煤矿安全规程》－－《通风安全监控》2.安装、使用和维护（1）断电控制系统的安装；（2）定期调试、校正；（3）中心站实时监测，监测日报审阅；（4）监测仪器、设备的专人维护；3.甲烷传感器报警、断电、复电浓度甲烷传感器设置地点编号报警浓度断电浓度复电浓度断电范围采煤工作面上隅角T0≥1.0%CH4≥1.5%CH41.5%CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面T1≥1.0%CH4≥1.5%CH41.0%CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面T1≥1.0%CH4≥1.5%CH41.0%CH4工作面及其进、回风巷内全部非本质安全型电气设备采煤工作面回风巷T2≥1.0%CH4≥1.0%CH41.0%CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井回采工作面进风巷T3≥0.5%CH4≥0.5%CH40.5%CH4进风巷内全部非本质安全型电气设备采用串联通风的被串采煤工作面进风巷T4≥0.5%CH≥0.5%CH40.5%CH4被串采煤工作面及其进回风巷内全部非本质安全型电气设备3.甲烷传感器报警、断电、复电浓度采用两条以上巷道回风的采煤工作面第二、第三条回风巷T5≥1.0%CH4≥1.5%CH41.0%CH4工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备T6≥1.0%CH4≥1.0%CH41.0%C