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1、第一章 简介第一节 绪论矿井监控系统是一种自动采集数据，处理数据并进行控制的系统，是煤炭高产、高效、安全生产的重要保证。环境安全、轨道运输、供电、排水、矿山压力、火灾、水灾、煤与瓦斯突出、大型机电设备健康状况等监控系统，提高了生产率和设备利用率，增强了矿山安全。矿井监控系统的推广应用，实现了轨道运输、胶带运输、采区变电所、水泵房等地面远动控制，从而大大减少了井下作业人员。由于井下作业人员的减少，发生重大恶性事故的概率也大大降低。将井下操作由地面远动操作，因此改善了作业环境，从而吸引一些业务素质高的人从事这些远动操作工作，进而降低了误操作及违章作业的概率。 世界各主要产煤国对此都十分重视，研制、
2、生产并推广使用了环境安全、轨道运输、供电、排水、矿山压力、火灾、水灾、煤与瓦斯突出、大型机电设备健康状况等监控系统，提高了生产率和设备利用率，增强了矿山安全。 随着矿井监控技术的发展，监控设备的不断完善，监控设备使用和维护水平的不断提高，通风安全监控设备在煤矿安全生产中发挥着越来越重要的作用。为进一步加强通风安全监控设备的装备、使用和管理，保障煤矿安全生产，煤矿安全规程将“通风安全监控”单列一章，凸显了煤矿安全监控系统在矿井安全生产的重要作用。煤矿安全监控系统的推广使用实现了甲烷超限断电、停风断电、通风系统监控、煤与瓦斯突出预报、火灾检测与预报、水灾监测与预报、矿山压力监测与预报等，从而减少了
3、瓦斯与煤尘爆炸、火灾、水灾、顶板等灾害与事故的发生，保障了煤矿安全生产和矿工生命安全。第二节 煤矿安全监控系统组成煤矿安全监控装备主要包括煤矿安全监控系统、甲烷风电闭锁装置、甲烷断电仪和便携式甲烷监测报警仪等仪器设备。早期的矿井安全生产监测监控系统主要由传感器、断电仪、载波机、传输线、解调器、计算机、调度显示盘等组成。随着计算机技术、网络技术、微电子技术的不断发展，目前的矿井安全生产监测监控系统主要由监测监控终端、地面中心站、通信接口装置、井下分站、各种传感器等组成。其典型结构如图1-1所示。图1-1 监测监控系统结构图2.1 地面中心站地面中心站能够实现各种监测数据的处理、显示、查询、储存、
4、打印等功能，另外，操作员发出的设备控制命令也是通过地面中心站完成的。生产参数的监测主要是指监控井上、井下主要生产环节各种生产参数和重要设备的运行状态参数，如煤仓煤位、水仓水位、供电电压、供电电流、功率等模拟量；水泵、提升机、局部通风机、主要通风机、带式输送机、采煤机、开关、磁力起动器等的运行状态和参数等。环境参数的监测主要是指监测煤矿井下各种有毒有害气体及工作面的作业条件，如高浓度甲烷气体、低浓度甲烷气体、一氧化碳浓度、氧气浓度、风速、负压、井下空气温度、岩煤温度、顶板压力、烟雾等。同时，地面中心站也有显示测量参数、数据报表、曲线显示、图形生成、数据存储、故障统计和报表、报告打印功能。其中，部
5、分系统可实现局域网络连接功能，并采用国际通用的TCP/IP网络协议实现局域网络终端与中心站之间实时通信和实时数据查询等功能。2.2 井下分站尽管监测监控系统的井下分站形式多样，但基本上都具备如下功能：（1）开机自检和本机初始化功能；（2）通信测试功能；（3）分站具有自动控制功能（实现断电仪功能、风电瓦斯锁闭功能、瓦斯管道监测功能和一般的环境监测功能等）；（4）死机自复位功能，且可以通知中心站；（5）接收地面中心站初始化本分站参数设置功能（如传感器配接通道号、量程、断电点、报警上限和报警下限等）；（6）分站自动识别配接传感器类型（电压型、电流型或频率型等）；（7）分站自身具备超限报警功能；（8）
6、分站接收中心站对本分站指定通道输出控制继电器实施手控操作功能和异地断电功能。2.3 传感器与控制器传感器的稳定性和可靠性是煤矿监测监控系统能正确反映被测环境和设备参数的关键技术和产品。目前国内生产和用于煤矿监测监控系统的传感器主要有瓦斯、一氧化碳、风速、负压、温度、煤仓煤位、水仓水位、电流、电压和有功功率等模拟量传感器，以及机电设备开停、机电设备馈电状态、风门开关状态等开关量传感器。以上传感器的开发和应用基本满足了煤矿安全生产监测监控的需要，但国产传感器在使用寿命、调校周期、稳定性和可靠性方面与国外同类产品相比还有很大差距，某些传感器（如瓦斯传感器）的稳定性还不能满足用户的需要。煤矿井下使用的
7、控制器主要是指各种规格的断电仪，其主体是由继电器构成，该断电仪的寿命长，可靠性高。2.4信号传输网络将监测到的信号传送到地面中心站的信号通道。如无线传输信道、电缆、光纤等。第三节 煤矿安全监控系统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，矿井监控系统不同与一般工业监控系统，矿井监控系统同一般工业系统相比具有如下特点：电气防爆。一般工业系统均工作在非爆炸性环境中，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。传输距离远。一般工业监控对系统的
8、传输距离要求不高，而矿井监控系统的传输距离要求的更高。网络结构宜采用树形结构。监控对象变化缓慢。电网电压波动大，电磁干扰严重。工作环境恶劣。检测设备采用远程供电。不宜采用中继器。第二章 矿井监控系统的法规要求第一节 煤矿安全规程对监控系统的要求 第一百五十七条 煤矿企业应建立安全仪表计量检验制度。 第一百五十八条 高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯突出矿井，必须装备矿井安全监控系统。没有装备矿井安全监控系统的矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进工作面，必须装备甲烷风电闭锁装置或甲烷断电仪和风电闭锁装置。没有装备矿井安全监控系统的无瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须装备风电闭锁装置。没有装备矿井安全
9、监控系统的矿井的采煤工作面，必须装备甲烷断电仪。第一百五十九条 采区设计、采掘作业规程和安全技术措施，必须对安全监控设备的种类、数量和位置，信号电缆和电源电缆的敷设，控制区域等做出明确规定，并绘制布置图。第一百六十条 煤矿安全监控设备之间必须使用专用阻燃电缆或光缆连接，严禁与调度电话电缆或动力电缆等共用。防爆型煤矿安全监控设备之间的输入、输出信号必须为本质安全型信号。安全监控设备必须具有故障闭锁功能：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监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；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。矿井安全监控系统必须具备甲烷
10、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；当电网停电后，系统必须保证正常工作时间不小于2h；系统必须具有防雷电保护；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；中心站主机应不少于2台，1台备用。第一百六十一条 安装断电控制系统时，必须根据断电范围要求，提供断电条件，并接通井下电源及控制线。安全监控设备的供电电源必须取自被控制开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧。拆除或改变与安全监控设备关联的电气设备的电源线及控制线、检修与安全监控设备关联的电气设备、需要安全监控设备停止运行时，须报告矿调度室，并
11、制定安全措施后方可进行。第一百六十二条 安全监控设备必须定期进行调试、校正，每月至少1次。甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪等采用载体催化元件的甲烷检测设备，每7天必须使用校准气样和空气样调校1次。每7天必须对甲烷超限断电功能进行测试。安全监控设备发生故障时，必须及时处理，在故障期间必须有安全措施。第一百六十三条 必须每天检查安全监控设备及电缆是否正常，使用便携式甲烷检测报警仪或便携式光学甲烷检测仪与甲烷传感器进行对照，并将记录和检查结果报监测值班员；当两者读数误差大于允许误差时，先以读数较大者为依据，采取安全措施并必须在8h内对2种设备调校完毕。第一百六十四条 矿井安全监控系统中心站必须实时监
12、控全部采掘工作面瓦斯浓度变化及被控设备的通、断电状态。矿井安全监控系统的监测日报表必须报矿长和技术负责人审阅。第一百六十五条 必须设专职人员负责便携式甲烷检测报警仪的充电、收发及维护。每班要清理隔爆罩上的煤尘，发放前必须检查便携式甲烷检测报警仪的零点和电压或电源欠压值，不符合要求的严禁发放使用。第一百六十六条 配制甲烷校准气样的装置和方法必须符合国家有关标准，相对误差必须小于5%。制备所用的原料气应选用浓度不低于99.9%的高纯度甲烷气体。第一百六十七条 安全监控设备布置图和接线图应标明传感器、声光报警器、断电器、分站、电源、中心站等设备的位置、接线、断电范围、传输电缆等，并根据实际布置及时修
13、改。第一百六十八条 甲烷传感器报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围必须符合表3规定。第一百六十九条 低瓦斯矿井的采煤工作面，必须在工作面设置甲烷传感器。高瓦斯和煤（岩）与瓦斯突出矿井的采煤工作面，必须在工作面及其回风巷设置甲烷传感器，在工作面上隅角设置便携式甲烷检测报警仪。若煤（岩）与瓦斯突出矿井采煤工作面的甲烷传感器不能控制其进风巷内全部非本质安全型电气设备，则必须在进风巷设置甲烷传感器。采煤工作面采用串联通风时，被串工作面的进风巷必须设置甲烷传感器。采煤机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。非长壁式采煤工作面甲烷传感器的设置参照上述规定执行。第一百七十条 低瓦斯矿井的煤巷、半
14、煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须在工作面设置甲烷传感器。高瓦斯、煤（岩）与瓦斯突出矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须在工作面及其回风流中设置甲烷传感器。掘进工作面采用串联通风时，必须在被串掘进工作面的局部通风机前设甲烷传感器。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。第一百七十一条 在回风流中的机电设备硐室的进风侧必须设置甲烷传感器。第一百七十二条 高瓦斯矿井进风的主要运输巷道内使用架线电机车时，装煤点、瓦斯涌出巷道的下风流中必须设置甲烷传感器。第一百七十三条 在煤（岩）与瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域中，进风的主要运输巷道和回风巷道内使用矿用防爆特殊型蓄电
15、池电机车或矿用防爆型柴油机车时，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，柴油机车必须设置便携式甲烷检测报警仪。当瓦斯浓度超过0.5%时，必须停止机车运行。第一百七十四条 瓦斯抽放泵站必须设置甲烷传感器，抽放泵输入管路中必须设置甲烷传感器。利用瓦斯时，还应在输出管路中设置甲烷传感器。第一百七十五条 装备矿井安全监控系统的矿井，每一个采区、一翼回风巷及总回风巷的测风站应设置风速传感器，主要通风机的风硐应设置压力传感器；瓦斯抽放泵站的抽放泵吸入管路中应设置流量传感器、温度传感器和压力传感器，利用瓦斯时，还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。装备矿井安全监控系统的开采容易自燃、自燃煤层的矿井，应设置一氧化碳传感器和温度传感器。装备矿井安全监控系统的矿井，主要通风机、局部通风机应设置设备开停传感器，主要风门应设置风门开关传感器，被控设备开关的负荷侧应设置馈电状态传感器。第二节 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 （AQ10292007）对传感器设置要求2.1采煤工作面甲烷传感器的设置长壁采煤工作面甲烷传感器必须按图设置。U型通风方式在上隅角设置甲烷传感器T0，工作面设置甲烷传感器T
