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1、确保煤矿安全监控系统-“监控有效”的几个要素,主要内容,1 引言2 关于系统“监控有效”的解读3 先进成熟的技术支撑 1）煤矿安全监控系统技术现状 2）煤矿安全监控技术发展趋势4 相关文件、标准及规范5 煤矿安全监控系统的使用维护及监管,2,长期以来，煤炭在我国一次能源消费结构中始终维持在70%以上，是国民经济发展所依赖的主要能源。而煤炭行业也是高危行业，特别是瓦斯灾害事故时有发生，这就决定了确保煤矿开采安全将是企业长期且艰巨的任务。,1 引 言,3,为此，国家相关部门高度重视煤矿安全，自2000年以来，大力推广使用煤矿监控系统，截止2008年,全国高瓦斯和突出矿井煤矿安全监控系统的安装率达1
2、00%,低瓦斯矿井安装率达到了87.5%以上。有超过150个重点产煤县和全部国有重点煤矿集团实现了区域联网。,1 引 言,4,全国煤矿安全监控系统装备情况（套）,1 引 言,5,这些技术的大量推广应用，使我国煤矿安全生产形势有了显著好转，事故起数、死亡人数、百万吨死亡率、重特大事故数呈明显下降趋势。,1 引 言,6,但随着煤矿安全监控系统的普及应用，一些问题也日益显现，系统生产厂家众多、质量参差不齐、煤矿企业对系统的应用要求也在不断变化等。已不能确保系统“监控有效”。为此近年来在煤炭行业相继出台了AQ6201/6202/6203/6204/6205/6206和AQ1029等标准规范。以规范系统
3、的研发设计、安装使用。,1 引 言,7,国家煤监局相继提出了“先抽后产、监测监控、以风定产”的十二字瓦斯治理方针，以及“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的十六字瓦斯治理工作体系。由此也充分体现了煤矿安全监控系统在保障煤矿安全生产方面的重要性。,2 关于系统“监控有效”的解读,8,2 关于系统“监控有效”的解读,煤自然、电火花、摩擦、静电、撞击、赤热的金属表面、放炮、人为如吸烟等,瓦斯爆炸三要素：,安全监控系统的作用：控制两个因素（瓦斯浓度、火源）；同时能有效确定事故准确故发生时间。,9,2 关于系统“监控有效”的解读,通常发生瓦斯、煤尘复合爆炸。,煤尘爆炸三要素：,10,煤尘爆炸,大型
4、密闭空间小泄口煤尘爆炸试验,大断面拱形巷道煤尘爆炸,2 关于系统“监控有效”的解读,11,2 关于系统“监控有效”的解读,瓦斯灾害防治技术措施,瓦斯有效抽采,监测监控（预警）,矿井通风系统,12,2 关于系统“监控有效”的解读,确保系统“监控有效”,先进成熟的技术支撑,文件标准规范的落实,日常的使用维护管理,各级领导的高度重视,13,2 关于系统“监控有效”的解读,“监控有效”-系统完全满足相关标准，能够长期正常、稳定、可靠运行，能够实时、准确监测井下瓦斯等环境参数和设备工况情况；每天能输出真实反映煤矿井下安全生产状况的监测报表和曲线；瓦斯超限、异常等情况下能及时报警，同时快速、可靠地切断相关
5、区域电源并闭锁。,14,而由于煤矿井下环境的特殊性和复杂性，煤矿安全监控系统在许多方面都有别于地面的一些监测监控系统，要求系统在如下方面有更好的性能；,3 先进成熟的技术支撑,15,防爆安全性；稳定可靠性；监控实时性；抗干扰能力；可操作性；可维护性等,因此，解决好这些技术是确保系统“监控有效”的技术基础,3 先进成熟的技术支撑,16,3 先进成熟的技术支撑,煤矿安全监控系统是涉及诸多技术领域的高技术产品。,17,安全监控系统,模拟量,开关量,报警断电闭锁,3 先进成熟的技术支撑,18,自上世纪八十年代以来，我国煤矿安全监控系统经历了从引进、消化吸收到完全自主开发的全过程。目前国内推广应用的系统
6、95%以上都是国产系统。监控信息传输技术也从空分制ZDM、频分制FDM发展到现在的TDM时分制、向CDM码分制技术。,3 先进成熟的技术支撑 1）煤矿安全监控系统技术现状,19,20多年发展历程,引进,消化吸收:A1,KJ1,KJ25,kJ31,自主研发KJ4,KJ90,KJ95,KJ101,3 先进成熟的技术支撑 1）煤矿安全监控系统技术现状,20,安全监控系统特征 系统拓扑结构有：总线型、树型、环型、混合型等。,3 先进成熟的技术支撑 1）煤矿安全监控系统技术现状,21,L1,L4,L2,L3,L5,L6,3 先进成熟的技术支撑 1）煤矿安全监控系统技术现状,22,环型：,混合型：,3 先
7、进成熟的技术支撑 1）煤矿安全监控系统技术现状,23,系统主要由监控主机、备用机、网络终端、上传计算机、数据库、双机切换装置、传输设备、监控分站、防爆电源、各类传感器、断电控制器、UPS电源、录音电话、声光报警器、双回路配电柜、打印机、避雷器、线缆、接线盒等设备组成。,系统组成,3 先进成熟的技术支撑-1）煤矿安全监控系统技术现状,24,系统示意图,3 先进成熟的技术支撑 1）煤矿安全监控系统技术现状,25,3 先进成熟的技术支撑 1）煤矿安全监控系统技术现状,监控软件,26,监控分站 CPU芯片有51、PIC、ARM、MPS430等系列，也有整机采用PLC模式；编程语言：ASM51、C51等
8、；,3 先进成熟的技术支撑 1）煤矿安全监控系统技术现状,27,防爆电源 输出功率与本安保护，带载能力，18V、21V；输入电源波动范围处理，-25%-+10%；备用电池的充放电管理，2h;抗雷击浪涌、抗群脉冲等干扰能力；,3 先进成熟的技术支撑 1）煤矿安全监控系统技术现状,28,各传感器 系统需配置的基本传感器种类有：瓦斯传感器、风速传感器、负压传感器、CO传感器、温度传感器、烟雾传感器、设备开停、风门传感器、风筒传感器、馈电传感器等。,3 先进成熟的技术支撑 1）煤矿安全监控系统技术现状,29,断电控制器 按使用电压等级分：高压断电器、低压断电器；按控制器件类型分：可控硅、继电器；按输入
9、信号类型分：电平型、无源触点型；按功能分：断电型、断电馈电组合型等。,3 先进成熟的技术支撑 1）煤矿安全监控系统技术现状,30,为确保监控有效，在一些系统规模较大的矿井，面临如下技术瓶颈：运行稳定性；监控实时性；系统处理容量；易操作维护性；可扩展性；,3 先进成熟的技术支撑 2）煤矿安全监控系统技术趋势,31,矿用防爆兼本安电源：4V/500mA等直流本安输出稳压源；后备电源的工作时间达4小时且具有在线电池工作时间监测功能；强大的抗干扰能力。,3 先进成熟的技术支撑 2）煤矿安全监控系统技术趋势,32,断电馈电器：采用光敏传感技术实现馈电状态检测，并将断电控制及馈电状态监测功能有机结合，实现
10、断电的可靠检测。,3 先进成熟的技术支撑 2）煤矿安全监控系统技术趋势,33,且国务院第81次常务会议提出了瓦斯治理七项措施，高、突矿井必须装备安全监控系统并联网。2006年国家安监总局要求,低瓦斯矿井必须装备安全监控系统。关于加强煤矿安全监控系统装备、联网和维护使用工作的指导意见(安委办200621号)。,4 相关文件标准及规范 1）AQ6201系统标准制定背景,34,标准对煤矿安全监控系统的功能、性能指标在如下方面进行了规定或修改：监控系统软件功能、界面、显示格式；异地断电控制、断电控制时间；馈电状态、风电瓦斯闭锁、故障闭锁；传感器供电距离、传感器稳定性。,4 相关文件标准及规范 1）AQ
11、6201系统标准制定背景,35,2006年以前装备的监控系统及传感器的执行90年代的标准规范，1995年制定的矿井通风安全监测装置使用管理规定已不能适应煤矿安全实际需要；传感器的设置数量，种类，地点、位置等不合适；甲烷传感器调校周期过长，调校方法不规范；,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范制定背景,36,不测试断电闭锁功能，断电闭锁失效；地面中心站的装备、管理不完善。系统联网方面没有要求；煤矿现场的使用经验，吸取了一些典型重大瓦斯事故分析调查成果。,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范制定背景,37,国务院安全生产委员会办公室关于进一步加强煤矿安全监控系统建设和监督管理的通知
12、（安委办【2007】11 号）关于贯彻落实煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范的通知(煤安监技装200729号),4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范制定背景,38,10m,1015m,报警浓度:T1,T21.0%CH4断电浓度:T11.5%CH4,T21.0%CH4复电浓度T1,T21.0%CH4断电范围：工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备,低瓦斯矿井采煤工作面回风巷增设甲烷传感器,39,10m,1015m,报警浓度:T0,T1,T21.0%CH4断电浓度:T0,T11.5%CH4,T21.0%CH4复电浓度T0,T1,T21.0%CH4断电范围：工作面及其回风巷内全部非本
13、质安全型电气设备,U型通风方式长璧或非长璧采煤工作面上隅角增设甲烷传感器或甲烷检测报警仪,40,U型高瓦斯突出若T1不能控制工作面进风巷电源，应在进风巷设置T3 采用串联通风的低瓦斯或高瓦斯突出矿井采煤工作面进风巷增设T4,41,采煤工作面“H型”-“一进两回”传感器设置,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,42,采煤工作面“Y型”-“两进一回”传感器设置,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,43,采煤工作面“Z型”-“一进一回”传感器设置,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,44,2）6.3.2 采用两条巷道回风的
14、采煤工作面必须按下图回风流混合出设置甲烷传感器；,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,45,3）6.3.3采用专用排瓦斯巷的采煤工作面必须按下图回风流混合处设置甲烷传感器；4）6.3.4高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井采煤工作面回风巷大于1000M时，必须在回风巷中部增设甲烷传感器；（源于03年5月年芦岭矿，1000米以上的工作面回风巷瓦斯突出，瓦斯进入运输巷，未迅速断电）,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,46,10m,1015m,1015m,1015m,报警浓度2.5%CH4断电浓度2.5%CH4复电浓度2.5%CH4,报警浓度1.0%CH4断
15、电浓度1.0%CH4复电浓度1.0%CH4,T7T8断电范围：工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备,采煤专用排瓦斯巷道的工作面传感器设置,47,1015m,10m,1015m,1015m,报警浓度2.5%CH4断电浓度2.5%CH4复电浓度2.5%CH4,报警浓度1.0%CH4断电浓度1.0%CH4复电浓度1.0%CH4,T7、T8断电范围工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,采煤专用排瓦斯巷道的工作面传感器设置,48,6.4掘进工作面甲烷传感器设置 1）6.4.1煤巷、半煤巷或有瓦斯涌出巷道的掘进工作面必须按下图设置；
16、采用串联通风的必须在通风机前设置掘进工作面回风流甲烷传感器。,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,49,5m,掘进工作面甲烷传感器的设置,1015m,局部通风机,报警浓度1.0%CH4断电浓度1.5%CH4复电浓度1.0%CH4,报警浓度1.0%CH4断电浓度1.0%CH4复电浓度1.0%CH4,T1、T2断电范围：掘进巷道内全部非本质安全型电气设备,50,5m,1015m,35m,局部通风机,报警浓度1.0%CH4断电浓度1.5%CH4复电浓度1.0%CH4,报警浓度1.0%CH4断电浓度1.0%CH4复电浓度1.0%CH4,断电浓度0.5%CH断电范围：被串掘进巷
17、道内全部非本质安全型电气设备断电浓度1.5%CH断电范围：包括局部通风机在内的被串掘进巷道内全部非本质安全型电气设备,51,2）6.4.2 高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井双向掘进设甲烷传感器，必须按下图设置，在混合处设T3；3）6.4.3高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井掘进工作面长度大于1000M时，必须在掘进巷道中部增设甲烷传感器；（吸取03年5.13芦岭特大瓦斯事故没有及时监测到涌出的瓦斯的教训）,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,52,1015m,1015m,1015m,5m,5m,局部通风机,图5 双巷掘进工作面甲烷传感器的设置,53,2）6.4.4 掘进机必须设置机载式
18、甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪；3）6.4.5 采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷测风站应设设甲烷传感器；,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,54,6.6设在回风流中的机电硐室进风侧必须设置甲烷传感器。如下图：,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,55,6.7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。如下图：,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,56,6.8高瓦斯矿井进风的主要运输巷道使用架线电机车时，在瓦斯涌出巷道的下风流中必须设置甲烷传感器。如下图：,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规
19、范与原有规定的区别,57,6.10-6.15 在如下相应位置应设置甲烷传感器。,1）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 2）采区回风巷、一翼回风巷及总回风巷道内临时施工的电气设备上风侧10-15m处应设置甲烷传感器 3）井下煤仓、地面选煤厂煤仓上方应设置甲烷传感器,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,58,4）封闭的地面选煤厂机房内；5）封闭的带式输送机地面走廊上方；6）地面瓦斯抽放泵站内；,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,59,7 其它传感器的设置 7.17.7 对一氧化碳传感器、风速传感器、负压传感器、瓦斯管路中的其
20、他传感器、烟雾传感器、温度传感器、设备开停传感器、风门开关传感器、馈电状态传感器等的设置也提出了具体要求；,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,60,采煤工作面一氧化碳传感器的设置报警浓度:报警浓度0.0024%CO。,10m,1015m,61,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,62,8 使用与维护 8.18.7 检验机构、标准气样、调校、维护、便携仪监测仪器管理、备件、报废等均做了具体的要求。1）8.1煤矿应建立安全监控设备维修室，负责本矿系统安装、调校、维护及简单维修；对小煤矿可送到检修中心进行调校和维修。,4 相关文件标准及规范 2）
21、AQ1029规范与原有规定的区别,63,2）8.3.3采用载体催化原理的甲烷传感器等，每隔10d必须进行调校；（技术已能达到）3）8.3.6 每隔10d必须对甲烷超限断电闭锁和甲烷风电闭锁功能进行测试；4）8.3.7煤矿安全监控系统分站、传感器等设装置必须在井下连续运行6-12月，必须升井进行维修；,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,64,6）8.4.7 低浓度甲烷传感器经大于4%的甲烷冲击后，应及时进行调校或更换；7）8.4.8电网停电后，备用电源不能保证设备连续工作1h,应及时更换；8）8.6 矿井应配备电源、传感器、分站安全监控设备备件，备件数量不少于应配数量
22、的20%。,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,65,9 煤矿安全监控系统及联网信息处理 9.19.3 地面中心站的装备监控系统信息的处理、联网信息的处理等均做了具体的要求。1）中心站值班应设置在矿调度室内；（大平矿井事故）3）按瓦斯事故应急预案遥控区域断电；,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,66,10管理制度与技术资料 从管理制度、岗位职责、操作规程、设备台帐、值班记录、各种监测报表建立、数据、资料保存等均做了具体的要求。断电控制接线能实现掉电闭锁。,4 相关文件标准及规范 2）AQ1029规范与原有规定的区别,67,5 煤矿安全监控系
23、统的使用维护监管,矿相关领导的高度重视。矿井必须保证矿级安全监控系统设备的正常运行，并通过信息网络传递真实有效的安全监控数据。应建立专门的监测队伍，加强从业人员的职业技能培训，必须要求持证上岗，最好是中专生。建立完善相应的监测工岗位职责，监控室管理制度(防病毒等）、系统维护、维修、管理等制度。,加强系统日常使用、维护、管理：,68,值班人员对必须每天向矿通风区长、总工、安全矿长等领导提交监测日报表、超限异常报表并签字存档。值班人员应认真监视测控数据，发现瓦斯超限、馈电异常等情况要详细记录、查询上报，按规定进行处理。系统设备必须挂牌管理。应注明名称、型号、安装日期、负责人、巡检日期、报警点、断电
24、点、断电范围等内容。避免扯皮。,5 煤矿安全监控系统的使用维护监管,69,矿井应当建立以下帐卡：（1）监控设备台帐；（2）监控设备故障登记表；（3）检修记录；（4）巡检记录；（5）传感器调校记录；（6）中心站运行日志；（7）安全监控日报表；（8）报警断电记录月报；（9）甲烷超限断电闭锁功能测试记录；（10）安全监控设备使用情况月报；（11）安全监控系统断电设置说明等。,5 煤矿安全监控系统的使用维护监管,70,系统主要技术性能是否满足AQ6201等相关标准；采用统一显示格式的系统软件，能否输出相应监测报表；按新的MA标志证书，配置稳定性为15天以上的传感元件或传感器等关联设备；系统能否在2S内可靠执行就地断电，是否具有风电瓦斯闭锁功能。,5 煤矿安全监控系统的使用维护监管,系统主要技术性能是否满足要求：,71,相信严格按照有关文件精神执行，认真贯彻落实系统相关的标准、规范。加强系统日常维护、加强各级部门的监督管理，一定能够使煤矿监控系统为保证煤矿安全生产发挥积极作用，从而实现系统“监控有效”的目标。,5 煤矿安全监控系统的使用维护监管,72,谢谢大家！,
