煤礦機電安全管理

1、煤礦機電安全管理煤礦機電安全管理第第7章章 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)及安全管理及安全管理第第7章章 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)與安全管理煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)與安全管理煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介1煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)2礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理3第一節(jié)第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介v煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)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(chǎn)環(huán)節(jié)監(jiān)控的系統(tǒng)，包括煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦瓦斯抽采（放）監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦膠帶運輸監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)那個、煤礦排水監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦火災監(jiān)

2、控系統(tǒng)、礦山壓力監(jiān)控系統(tǒng)、煤與瓦斯突出監(jiān)控系統(tǒng)、人員位置監(jiān)測系統(tǒng)等。第一節(jié)第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介一、礦井安全監(jiān)控技術發(fā)展概況一、礦井安全監(jiān)控技術發(fā)展概況v 礦井安全監(jiān)控技術是伴隨煤炭工業(yè)發(fā)展而逐步發(fā)展起來的。1815年，英國發(fā)明了世界上第一種瓦斯檢測儀器瓦斯檢定燈，利用火焰的高度來測量瓦斯?jié)舛取?0世紀30年代日本發(fā)明了光干涉瓦斯檢定器，一直延用至今。40年代，美國研制了檢測瓦斯氣體的敏感元件鉑絲催化元件。1954年，英國采礦安全研究所（smre）制成了最早的載體催化元件。60年代以后，主要產(chǎn)煤國家都把發(fā)展載體催化元件作為瓦斯檢測儀器的主攻方向。電子技術的進步

3、推動了瓦斯監(jiān)測裝置的進一步發(fā)展，首先是研制小型化個人攜帶式儀器，以后是礦井監(jiān)控系統(tǒng)，如70年代后期法國研制的ctt63/40礦井監(jiān)控系統(tǒng)、英國的minos系統(tǒng)、美國的scada系統(tǒng)等。第一節(jié)第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介v 我國礦井安全監(jiān)控技術經(jīng)歷了從簡單到復雜、從低水平到高技術的發(fā)展過程。從建國初期到70年代，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、風表等攜帶式儀器檢測井下環(huán)境參數(shù)。60年代初期，我國開始研制載體催化元件，1964年煤炭部組織有關研究所、制造廠攻關，研制了第一種達到使用水平的載體催化元件；接著，撫順煤礦安全儀器廠研制出以該元件為傳感器

4、的aqr-1型瓦斯測量儀。隨著敏感元件制造水平的提高和電子技術的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路、微型計算機的廣泛應用，使監(jiān)控技術進入了新的發(fā)展時期。v 70年代瓦斯斷電儀問世，裝備在采掘工作面、回風巷道等井下固定地點，實現(xiàn)了對瓦斯的自動連續(xù)監(jiān)測及超限時自動切斷被控設備的電源；隨后，陸續(xù)研制了便攜式瓦斯檢測報警儀、瓦斯報警礦燈。第一節(jié)第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介v 80年代初期，從歐美國家先后引進了數(shù)十套礦井監(jiān)控系統(tǒng)，如法國的ctt63/40系統(tǒng)、波蘭的cmc-1系統(tǒng)、cmm-20系統(tǒng)、英國的minos系統(tǒng)、西德的tf200系統(tǒng)、美國的dan6400系統(tǒng)及配套的傳感器和便

5、攜式儀器裝備礦井，并相應地引進了部分監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器和敏感元件的制造技術，由此推動了我國礦井安全監(jiān)控技術的發(fā)展進程。v 1983年以后，國內(nèi)有多種型號礦井監(jiān)控系統(tǒng)通過了技術鑒定，逐步實現(xiàn)了對礦井安全、生產(chǎn)方面多種參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測、監(jiān)控、數(shù)據(jù)儲存和數(shù)據(jù)處理。目前，我國已有數(shù)十家科研、制造單位生產(chǎn)礦井監(jiān)控系統(tǒng)、各種傳感器、瓦斯報警斷電儀、瓦斯遙測報警斷電儀、風電瓦斯閉鎖裝置、自動排瓦斯裝置、便攜式瓦斯檢測報警儀、智能式瓦斯檢測報警記錄儀、瓦斯氧氣雙參數(shù)檢測報警儀、多參數(shù)檢測儀、瓦斯報警礦燈等數(shù)百種監(jiān)控產(chǎn)品。v 第一節(jié)第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介v 90年代以后，隨著電子技

6、術的發(fā)展，特別是計算機和控制技術的發(fā)展，特別是總線傳輸技術的發(fā)展，煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控技術已經(jīng)發(fā)展成為一個綜合、復雜的多功能系統(tǒng)。如kj90煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)，kj126煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，kj95安全監(jiān)控系統(tǒng)，kjf2000安全監(jiān)控系統(tǒng)等，涉及到傳感器、電工技術、電子技術、電力電子技術、計算機、通訊、自動控制、化學等多門學科，與礦山的采、掘、機、運、通等生產(chǎn)環(huán)節(jié)緊密相關，功能復雜，技術難度高，要求監(jiān)控技術人員具有較高的技術素質(zhì)。第一節(jié)第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介二、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的分類二、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的分類煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)可按照監(jiān)控目的、信號傳輸方式

7、、網(wǎng)絡結構等來進行分類，如按傳輸信號復用方式分為：時分制系統(tǒng)、頻分制系統(tǒng)、碼分制系統(tǒng)、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(tǒng)）；按系統(tǒng)網(wǎng)絡結構可分為：樹形、環(huán)形、星形、總線形等；按傳輸信號的調(diào)制方式可分為：基帶、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相等；按工作方式可分為：主從方式、多主方式等。第一節(jié)第一節(jié) 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)簡介v 按監(jiān)控目的分類：按監(jiān)控目的分類： （1）煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)）煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng) （2）煤礦瓦斯抽采（放）監(jiān)控系統(tǒng)）煤礦瓦斯抽采（放）監(jiān)控系統(tǒng) （3）煤礦軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng)）煤礦軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng) （4）煤礦膠帶運輸監(jiān)控系統(tǒng)）煤礦膠帶運輸監(jiān)控系

8、統(tǒng) （5）提升運輸監(jiān)控系統(tǒng)）提升運輸監(jiān)控系統(tǒng) （6）煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)）煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng) （7）煤礦排水監(jiān)控系統(tǒng)）煤礦排水監(jiān)控系統(tǒng) （8）煤礦火災監(jiān)控系統(tǒng)）煤礦火災監(jiān)控系統(tǒng) （9）礦山壓力監(jiān)控系統(tǒng)）礦山壓力監(jiān)控系統(tǒng) （10）煤與瓦斯突出監(jiān)控系統(tǒng)）煤與瓦斯突出監(jiān)控系統(tǒng) （11）人員位置監(jiān)測系統(tǒng)）人員位置監(jiān)測系統(tǒng) （12）綜合監(jiān)控系統(tǒng)）綜合監(jiān)控系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)v煤礦安全監(jiān)控的主要內(nèi)容包括：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(huán)境參數(shù)的檢測；對生產(chǎn)設備運行狀態(tài)的監(jiān)測、監(jiān)控等。v煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)一般由傳感器、井下分

9、站、傳輸線路、地面中心站、監(jiān)控軟件組成，如下圖所示：圖圖7-1 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)一、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)基本構成1.傳感器傳感器2.井下監(jiān)控分站井下監(jiān)控分站 井下監(jiān)控分站是一種以嵌入式芯片為核心的微機計算機系統(tǒng)，可掛接多種傳感器，能對井下多種環(huán)境參數(shù)諸如瓦斯、風速、一氧化碳、負壓、設備開停狀態(tài)等進行連續(xù)監(jiān)測，具有多通道，多制式的信號采集功能和通訊功能，通過工業(yè)以太網(wǎng)或總線方式能及時將監(jiān)測到的各種環(huán)境參數(shù)、設備狀態(tài)傳送到地面中心站，并執(zhí)行中心站發(fā)出的及時發(fā)出報警和斷電控制信號。3.信號傳輸網(wǎng)絡信號傳輸網(wǎng)絡 將監(jiān)測到的信號傳送到地面中心

10、站的信號通道。如無線傳輸信道、電纜、光纖等。 4.地面中心站地面中心站二、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控設備二、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控設備（一）傳感器v1.高低濃度甲烷傳感器v2.一氧化碳傳感器v3.礦用氧氣傳感器v4.溫度傳感器v5.風速傳感器v6.煙霧傳感器v7.開停傳感器二、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控設備二、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控設備（二）、便攜式氣體檢測報警儀（三）、甲烷報警礦燈（四）、井下分站（五）、安全監(jiān)控系統(tǒng)第三節(jié)第三節(jié) 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理v一、礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)一般規(guī)定一、礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)一般規(guī)定v 1.煤礦企業(yè)應建立安全儀表計量檢驗制度。v 2.高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯突出礦井，必

11、須裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)。沒有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷的掘進工作面，必須裝備甲烷風電閉鎖裝置或甲烷斷電儀和風電閉鎖裝置。沒有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的無瓦斯涌出的巖巷掘進工作面，必須裝備風電閉鎖裝置。沒有裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井的采煤工作面，必須裝備甲烷斷電儀。v 3.采區(qū)設計、采掘作業(yè)規(guī)程和安全技術措施，必須對安全監(jiān)控設備的種類、數(shù)量和位置，信號電纜和電源電纜的敷設，控制區(qū)域等做出明確規(guī)定，并繪制布置圖。v 4.煤礦安全監(jiān)控設備之間必須使用專用阻燃電纜或光纜連第三節(jié)第三節(jié) 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)安全管理v 接，嚴禁與調(diào)度電話電纜或動力電纜等共

12、用。防爆型煤礦安全監(jiān)控設備之間的輸入、輸出信號必須為本質(zhì)安全型信號。 安全監(jiān)控設備必須具有故障閉鎖功能：當與閉鎖控制有關的設備未投入正常運行或故障時，必須切斷該監(jiān)控設備所監(jiān)控區(qū)域的全部非本質(zhì)安全型電氣設備的電源并閉鎖；當與閉鎖控制有關的設備工作正常并穩(wěn)定運行后，自動解鎖。 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)必須具備甲烷斷電儀和甲烷風電閉鎖裝置的全部功能；當主機或系統(tǒng)電纜發(fā)生故障時，系統(tǒng)必須保證甲烷斷電儀和甲烷風電閉鎖裝置的全部功能；當電網(wǎng)停電后，系統(tǒng)必須保證正常工作時間不小于2h；系統(tǒng)必須具有防雷電保護；系統(tǒng)必須具有斷電狀態(tài)和饋電狀態(tài)監(jiān)測、報警、顯示、存儲和打印報表功能；中心站主機應不少于2臺，1臺備用。二、安

13、裝、使用和維護的安全管理二、安裝、使用和維護的安全管理v 1.安裝斷電控制系統(tǒng)時，必須根據(jù)斷電范圍要求，提供斷電條件，并接通井下電源及控制線。安全監(jiān)控設備的供電電源必須取自被控制開關的電源側，嚴禁接在被控開關的負荷側。拆除或改變與安全監(jiān)控設備關聯(lián)的電氣設備的電源線及控制線、檢修與安全監(jiān)控設備關聯(lián)的電氣設備、需要安全監(jiān)控設備停止運行時，須報告礦調(diào)度室，并制定安全措施后方可進行。v 2.安全監(jiān)控設備必須定期進行調(diào)試、校正，每月至少1次。甲烷傳感器、便攜式甲烷檢測報警儀等采用載體催化元件的甲烷檢測設備，每7天必須使用校準氣樣和空氣樣調(diào)校1次。每7天必須對甲烷超限斷電功能進行測試。安全監(jiān)控設備發(fā)生故障

14、時，必須及時處理，在故障期間必須有安全措施。二、安裝、使用和維護的安全管理二、安裝、使用和維護的安全管理v 3.必須每天檢查安全監(jiān)控設備及電纜是否正常，使用便攜式甲烷檢測報警儀或便攜式光學甲烷檢測儀與甲烷傳感器進行對照，并將記錄和檢查結果報監(jiān)測值班員；當兩者讀數(shù)誤差大于允許誤差時，先以讀數(shù)較大者為依據(jù)，采取安全措施并必須在8h內(nèi)對2種設備調(diào)校完畢。v 4.礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)中心站必須實時監(jiān)控全部采掘工作面瓦斯?jié)舛茸兓氨豢卦O備的通、斷電狀態(tài)。礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測日報表必須報礦長和技術負責人審閱。v 5.必須設專職人員負責便攜式甲烷檢測報警儀的充電、收發(fā)及維護。每班要清理隔爆罩上的煤塵，發(fā)放前必

15、須檢查便攜式甲烷檢測報警儀的零點和電壓或電源欠壓值，不符合要求的嚴禁發(fā)放使用。二、安裝、使用和維護的安全管理二、安裝、使用和維護的安全管理v 6.配制甲烷校準氣樣的裝置和方法必須符合國家有關標準，相對誤差必須小于5%。制備所用的原料氣應選用濃度不低于99.9%的高純度甲烷氣體。v 7.安全監(jiān)控設備布置圖和接線圖應標明傳感器、聲光報警器、斷電器、分站、電源、中心站等設備的位置、接線、斷電范圍、傳輸電纜等，并根據(jù)實際布置及時修改。三、甲烷傳感器和其他傳感器的設置的安全規(guī)定三、甲烷傳感器和其他傳感器的設置的安全規(guī)定v 1.甲烷傳感器報警濃度、斷電濃度、復電濃度和斷電范圍必須符合表3規(guī)定。v 2.低瓦

16、斯礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作面，必須在工作面設置甲烷傳感器。v 3.在回風流中的機電設備硐室的進風側必須設置甲烷傳感器。v 4.高瓦斯礦井進風的主要運輸巷道內(nèi)使用架線電機車時，裝煤點、瓦斯涌出巷道的下風流中必須設置甲烷傳感器。v 5.在煤（巖）與瓦斯突出礦井和瓦斯噴出區(qū)域中，進風的主要運輸巷道和回風巷道內(nèi)使用礦用防爆特殊型蓄電池電機車或礦用防爆型柴油機車時，蓄電池電機車必須設置車載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀，柴油機車必須設置便攜式甲烷檢測報警儀。當瓦斯?jié)舛瘸^0.5%時，必須停止機車運行。三、甲烷傳感器和其他傳感器的設置的安全規(guī)定三、甲烷傳感器和其他傳感器的設置的安

17、全規(guī)定v 6.瓦斯抽放泵站必須設置甲烷傳感器，抽放泵輸入管路中必須設置甲烷傳感器。利用瓦斯時，還應在輸出管路中設置甲烷傳感器。v 7.裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，每一個采區(qū)、一翼回風巷及總回風巷的測風站應設置風速傳感器，主要通風機的風硐應設置壓力傳感器；瓦斯抽放泵站的抽放泵吸入管路中應設置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，利用瓦斯時，還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。v 裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的開采容易自燃、自燃煤層的礦井，應設置一氧化碳傳感器和溫度傳感器。v 裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，主要通風機、局部通風機應設置設備開停傳感器，主要風門應設置風門開關傳感器，被控設備開

18、關的負荷側應設置饋電狀態(tài)傳感器。四川師范大學工學院四川師范大學工學院 機電工程系機電工程系 傳感器傳感器v 煤礦安全監(jiān)測主要通過檢測儀器來實現(xiàn)。一個簡單的檢測儀器通常由傳感器、信號變換電路及電源等部分構成。 借助于敏感元件，對被測物理量進行檢測和信號變換，輸出模擬量信號或開關量信號的裝置，稱為傳感器。傳感器主要由敏感元件、轉換器件、測量及變換電路和電源等組成，如圖所示。被測量敏感元件轉換元件電源測量電路地面中心站地面中心站v煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站是煤礦環(huán)境安全和生產(chǎn)工況監(jiān)控系統(tǒng)的地面數(shù)據(jù)處理中心，用于完成煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的信息采集、處理、儲存、顯示和打印功能，必要時還可對局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)或設備發(fā)出控制指令和信號，中心炸一般由主控計算機及其外圍設備和監(jiān)控軟件組成，通常設置在煤礦監(jiān)控中心或生產(chǎn)調(diào)度室中。高低濃度甲烷傳感器高低濃度甲烷傳感器v 主要用于監(jiān)測高瓦斯煤礦井下環(huán)境氣體中的瓦斯?jié)舛龋梢赃B續(xù)自動地將井下沼氣濃度轉換成標準電信號輸送給關聯(lián)設備，并具有就地顯示沼氣濃度值，超限聲光報警等功能。還可與各類型監(jiān)測系統(tǒng)及斷電儀、風電瓦斯閉鎖裝置配套，適宜在煤礦采掘工作面、回風巷道等地點固定使用。采用熱催化原理與熱導原理相