六大系統之礦井監測監控系統2/2/2023112安全監控系統的使用與維護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2/2/20232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。

2/2/20233一、礦井安全監控技術發展概況2/2/20234我國礦井安全監控技術發展建國初期，煤礦下井人員主要使用光學瓦斯檢定器、瓦斯檢定燈、檢知管、風表等；60年代初期，研制達到使用水平的載體催化元件和AQR-1型瓦斯測量儀。70年代研制出瓦斯斷電儀；80年代初期，從歐美引進、吸收礦井監控系統；80年代以后，逐步開發出KJ126、KJF2000、KJ95、KJ90等系統。2/2/20235二、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

；

2/2/202362/2/202371）、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

2/2/202384）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

2/2/20239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。返回2/2/202310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：2/2/202311礦井安全生產監控系統2/2/2023122/2/202313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。2/2/202314

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。

2/2/202315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。

2/2/202316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。2/2/202317

(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。2/2/202318

(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?，F有礦井監控系統多采用分站遠距離供電。

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。返回2/2/202319一、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：2/2/202320二、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。2/2/202321

（二）風速傳感器的設置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。風硐是連接主通風機和風井的一段巷道。風量大，內外壓差大。（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。

2/2/202322

（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℃。

2/2/2023232/2/202324（七）開關量傳感器的設置主要通風機、局部通風機必須設置設備開停傳感器。2/2/202325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。

2/2/202326

（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。

返回2/2/202327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。2/2/202328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2/2/202329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。2/2/2023302、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。2/2/2023312、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。2/2/2023322、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。裝備到位2/2/202333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2/2/2023342、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2/2/2023352、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2/2/202336案例

河北唐山劉官屯煤礦“12.7”特別重