《煤矿安全监控技术》PPT课件.ppt

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1、煤 矿 安 全 监 控 技 术中 国 矿 业 大 学 （ 北 京 ） 副 校 长 教 授 博 士 生 导 师 孙 继 平 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

2、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 务 局 （ 集 团 公 司 ） 服务器 电视墙或投 影 用户 重 点 产 煤 县 、 市 服务器 主 站 打印机 打印机 主机 主机 交 换 机 路 由 器 防 火 墙 分 站 电 源 分 站 电 源 127VAC 127VAC 执 行

3、机 构 模 拟 量 传 感 器 开 关 量 传 感 器 执 行 机 构 开 关 量 传 感 器 模 拟 量 传 感 器 用户 矿井安全生产监控系统 1.3 工 作 原 理 传 感 器 将 被 测 物 理 量 转 换 为 电 信 号 ， 并 具 有 显 示和 声 光 报 警 功 能 （ 有 些 传 感 器 没 有 显 示 、 或 没 有 声 光报 警 ） 。 执 行 机 构 （ 含 声 光 报 警 及 显 示 设 备 ） 将 控 制 信 号转 换 为 被 控 物 理 量 。 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

4、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 号 进 行 处 理 ， 控 制 执 行 机 构 工 作 。 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 。

5、 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 。 主 机 一 般 选 用 工 控 微 型 计 算 机 或 普 通 微 型 计 算 机 、双 机 或 多 机 备 份 。 主 机 主 要 用 来 接 收 监 测 信 号 、 校 正 、报 警 判 别 、 数 据 统 计 、 磁 盘 存 储 、 显 示 、 声 光 报 警 、人 机 对 话 、 输 出

6、 控 制 、 控 制 打 印 输 出 、 联 网 等 。 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 同 一 般 工 业 监 控 系 统 相 比 具 有 如 下 特 点 ： (1)电 气 防 爆 。 一 般 工 业 监 控 系 统 均 工 作 在 非 爆炸

7、 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

8、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 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

9、 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 、

10、 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 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

11、 用 分 站 远 距 离 供 电 。 (8)不 宜 采 用 中 继 器 。 煤 矿 井 下 工 作 环 境 恶 劣 ，监 控 距 离 远 ， 维 护 困 难 ， 若 采 用 中 继 器 延 长 系 统 传 输距 离 ， 由 于 中 继 器 是 有 源 设 备 ， 故 障 率 较 无 中 继 器 系统 高 ， 并 且 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 。 因 此 ， 不 宜 采 用 中 继 器 。 通 过 上 面 对 矿 井 监 控 系 统

12、 的 分 析 ， 可 以 看 出 ， 矿井 监 控 系 统 不 同 于 一 般 工 业 监 控 系 统 。 因 此 ， 直 接 用一 般 工 业 监 控 的 理 论 和 技 术 解 决 矿 井 监 控 的 问 题 是 行不 通 的 。 不 是 不 符 合 电 气 防 爆 要 求 ， 就 是 传 输 距 离 太近 ， 或 网 络 结 构 不 适 合 用 于 矿 井 监 控 系 统 ， 或 不 能 进行 总 线 供 电 ， 或 节 点 容 量 太 小 等 等 。 因 此 ， 有 必 要 研究 适 合 矿 井 监 控 系 统 的 理 论 和 技 术 。 2 系 统 作 用 及 使 用2.1 作 用

13、（ 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 ； 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 ； 提 醒 领 导 、生 产 调 度 等 及 时 将 人 员 撤 至 安 全 处 。 提 醒

14、 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 。 （ 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 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 。 2.2 现 存 问 题

15、 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 。 笔 者 作 为 国 务 院 煤 矿 事 故 调 查 专 家 组 组 长 参 加 的河 北 唐 山 刘 官 屯 煤 矿 “ 12.

16、7” 特 别 重 大 瓦 斯 爆 炸 事 故（ 死 亡 108人 ） 、 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

17、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 、 形 同 虚 设 。 例 如 ： 2009年 2月 22日 发 生 死 亡 78人 的 特 别 重 大瓦 斯 爆 炸 事 故 的 屯 兰 矿 是 事 故 矿 中 煤 矿 安 全 监 控 系 统使 用 维 护 最 好 的 煤 矿 ， 但 仍 存 在 着 下 述 严 重 问 题 ： （ 1） 将 回 风 巷 甲

18、 烷 传 感 器 报 警 值 和 断 电 值 调 高至 2.5%， 如 图 2所 示 。 （ 2） 将 4台 电 气 开 关 开 关 设 置 在 微 风 的 12403工作 面 1号 联 络 巷 ， 但 不 设 置 甲 烷 传 感 器 ， 如 图 3所 示 。因 此 ， 煤 矿 安 全 规 程 （ 2010年 版 ） 第 132条 第 二款 修 改 为 “ 井 下 个 别 机 电 设 备 设 在 回 风 流 中 的 ， 必 须安 装 甲 烷 传 感 器 并 具 备 甲 烷 超 限 断 电 功 能 ” 。 这 就 要 求 开 关 等 电 气 设 备 应 设 置 在 全 风 压 进 风 处 ，若

19、不 能 满 足 ， 应 设 置 甲 烷 传 感 器 ， 并 具 备 甲 烷 超 限 断电 闭 锁 功 能 。 由 于 采 煤 工 作 面 回 风 巷 和 掘 进 巷 道 已 设置 甲 烷 传 感 器 ， 因 此 ， 设 置 在 采 煤 工 作 面 回 风 巷 和 掘进 巷 道 的 电 气 设 备 可 不 再 单 独 设 置 甲 烷 传 感 器 。 （ 3） 系 统 工 作 不 稳 定 ， 事 故 前 20分 钟 内 ， 监 测信 号 中 断 4次 ， 如 图 2所 示 。 图 2 瓦 斯 监 测 数 据 多 次 中 断 、 断 电 值 调 为 2.5%CH4 图 3 12403采 煤 工 作

20、面 1号 联 络 巷 布 置 图 2.3 使 用 与 维 护 要 点 （ 1） 选 用 符 合 AQ6201-2006煤 矿 安 全 监 控 系 统通 用 技 术 要 求 等 ， 取 得 矿 用 产 品 安 全 标 志 准 用 证 和防 爆 合 格 证 的 系 统 。 （ 2） 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 设 计 、 安装 、 使 用 、 管 理 与 维 护 系 统 。 （ 3） 甲 烷 、 风 速 、 风 压 、 风 筒 、 风 门 、 局 部 通 风机 开 停 、 主 通 风 机 开 停

21、 、 馈 电 状 态 等 传 感 器 要 按 规 定的 数 量 和 地 点 正 确 安 装 与 维 护 。 （ 4） 根 据 被 控 对 象 的 不 同 ， 正 确 连 接 甲 烷 断 电 闭锁 和 风 电 闭 锁 。 （ 5） 根 据 工 作 面 和 回 风 巷 等 不 同 地 点 ， 正 确 设 置报 警 浓 度 、 断 电 浓 度 、 复 电 浓 度 和 断 电 区 域 。 （ 6） 每 隔 10天 使 用 校 准 气 样 和 空 气 气 样 对 甲 烷 传感 器 进 行 正 确 调 校 ， 同 时 对 甲 烷 断 电 闭 锁 和 风 电 闭 锁功 能 进 行 测 试 。 （ 7） 甲

22、烷 超 限 报 警 、 断 电 、 馈 电 异 常 、 停 风 报 警后 ， 要 及 时 采 取 停 电 、 撤 人 等 安 全 措 施 。 3 相 关 标 准 及 规 程 宣 讲3.1 相 关 标 准 及 规 程 有 关 煤 矿 安 全 监 控 系 统 的 安 装 、 使 用 、 维 护 与 管理 的 标 准 和 规 程 有 煤 矿 安 全 规 程 第 3章 通 风 安 全监 控 、 AQ1029-2007煤 矿 安 全 监 控 系 统 及 检 测 仪 器使 用 管 理 规 范 。 有 关 煤 矿 安 全 监 控 系 统 生 产 、 设 计 、 测 试 与 检 验的 标 准 有 6201-2

23、006煤 矿 安 全 监 控 系 统 通 用 技 术 要求 、 MT/T1004-2006煤 矿 安 全 生 产 监 控 系 统 通 用技 术 条 件 、 MT/T1005-2006矿 用 分 站 、 MT/T1006-2006矿 用 信 号 转 换 器 、 MT/T1007-2006矿 用 信 息 传 输 接 口 、 MT/T1008-2006煤 矿 安全 生 产 监 控 系 统 软 件 通 用 技 术 要 求 、 MT/T1079-2008矿 用 断 电 控 制 器 、 MT/T1078-2008矿 用 本 质安 全 输 出 直 流 电 源 、 MT/T1081-2008矿 用 网 络 交换 机 、 MT/T772-1998煤 矿 监 控 系 统 性 能 测 试 方法 、 MT/T899-2000矿 用 信 息 传 输 装 置 等 。 3.2 煤 矿 规 程 第 3章 通 风 安 全 监 控 宣 讲3.3 1029-2007煤 矿 安 全 监 控 系 统 及 检 测 仪 器 使 用 管理 规 范 宣 讲3.4 AQ6201-2006煤 矿 安 全 监 控 系 统 通 用 技 术 要 求 宣 讲3.5 其 他 相 关 标 准 宣 讲 谢 谢 !