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矿井监测监控培训资料全

xxx公司

监测监控人员培训教案

授课人：

xxx

二〇一二年五月

授课目录

我国煤矿监测监控系统现状与发展趋势

自2000年以来，随着国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高和企业自身发展的需要，我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井陆续装备矿井监测监控系统。

系统的装备大大提高了矿井安全生产水平和安全生产管理效率，同时也为该技术的正确选择、使用、维护和企业安全生产信息化管理提出了更高的要求。

系统说明：

（1）发展过程

我国监测监控技术应用较晚，80年代初，从波兰、法国、德国、英国和美国等（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200）引进了一批安全监控系统，装备了部分煤矿；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，先后研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等监控系统，在我国煤矿已大量使用。

实践表明，安全监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用，各局矿已作为一项重大安全装备。

由于当时相当一部分监控系统由于技术水平低、功能和扩展性能差、现场维修维护和技术服务跟不上等原因，或者已淘汰、或者停产。

因此造成相当一部分矿井无法继续正常使用已装备的系统。

特别是近年来由于老系统服务年限将至，已无继续维修维护的必要，系统面临更新改造的机遇。

随着电子技术、计算机软硬件技术的迅猛发展和企业自身发展的需要，国各主要科研单位和生产厂家又相继推出了KJ90、KJ95、KJ101、KJF2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等监控系统，以及MSNM、WEBGIS等煤矿安全综合化和数字化网络监测管理系统。

同时，在“以风定产，先抽后采，监测监控”十二字方针和煤矿安全规程有关条款指导下，规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。

因此，大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现，为用户提供了更多的选择机会、也促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。

（2）系统组成

系统由早期的地面单微机监测监控已发展成为网络化监测监控以及不同监测监控系统的联网监测。

其主要由监测终端、监控中心站、通信接口装置、井下分站、传感器组成。

结构图如下：

1我国煤矿监测监控系统的技术水平

系统中心站

环境监测。

主要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、氧气浓度、风速、负压、温度、岩煤温度、顶板压力、烟雾等。

生产监控。

主要监控井上、下主要生产环节的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、局扇、主扇、胶带机、采煤机、开关、磁力起动器运行状态和参数等。

中心站软件。

具有测点定义功能；具有显示测量参数、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。

随着计算机软件技术日新月异的发展，目前，各厂家的系统应用软件正不断更新版本，如KJF2000系统中心站应用软件版本2.40和MSNM局域网络终端应用软件版本1.1的操作界面全部实现了可视化和图形化功能，而且具备矿井采空区火灾早期预测预报和专家决策分析功能；具备皮带运输机全线火灾监测功能；具备井下瓦斯抽放监控功能。

局域网络

网络系统应用软件。

分院开发率先开发的WEBGIS数字化矿山安全监测监管网络系统应用软件版本1.10，采用人性化设计，利用WebGIS技术使得大到省煤矿安全生产监督管理局、矿业集团公司所辖各矿井分布位置，小到各矿采区工作面实际尺寸及设备实际使用位置，以任意无级缩小或无级放大图形的形式达到图形和数据的无缝集成和浏览；提供完备的安全监测与安全信息管理和监管功能；建立煤矿基础数据库、对主要图纸（通风系统图、采掘工程平面图、井下运输系统、抽排水管路系统图、电气系统布线图等）实现动态浏览；实现安全信息的共享和设备隐患排查；安全信息的网上公开（公司部）；安全隐患排查及信息发布（如对各矿下达整改通知）等。

与WEBGIS安全监测系统相配合，可实现对矿井通风系统安全性分析、诊断、评价、管理及通风网络调整的科学决策。

其网络结构如下：

煤矿监控系统井下分站

尽管各厂家的监控系统井下分站形式多样，但基本上具备了如下功能：

●开机自检和本机初始化功能

●通信测试功能

●分站设程控功能（实现断点仪功能、风电瓦斯闭锁功能、瓦斯管道监测功能和一般的环境监测功能等）

●死机自复位功能且通知中心站

●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、断电点、报警上限和报警下限等）

●分站自动识别配接传感器类型（电压型、电流型或频率型等）

●分站本身具备超限报警功能

●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。

系统配接的各种传感器控制器

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。

实践表明，综合评价我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果，煤炭科学研究总院分院的KJ90、天地科技股份公司自动化分公司的KJ95、煤炭科学研究总院分院的KJF2000和瑞赛公司的KJ4/KJ2000等系统基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。

2目前存在的问题

通信协议不规

由于现有厂家的监控系统几乎都采用各自专用通信协议，所以，很难找到两个相互兼容的系统。

目前，信息传输系统的兼容性已成为装备监控系统的各集团公司、矿井进一步补套和扩充系统功能的制约因素，主要是用户在装备了某厂家的系统后，在众多型号、价格不同、功能各具特色的监控系统的软件、硬件（如分站）的补套以及服务等方面，就别无选择地依赖于这个厂家。

有些矿井为了安全生产的需要，在系统存在严重问题和得不到技术服务的条件下，不得不废弃原有系统而另选择其他的系统。

因此，通信协议不规的后果是造成设备重复购置、系统补套受制于人和不能随意进行软硬件升级改造。

2.1井下信息传输设备物理接口协议不规

井下信息传输设备物理接口协议不规也是制约用户进一步补套和扩充系统功能的关键因素。

如KJF2000和KJ4/KJ2000系统，尽管两种系统均采用FSK技术，以及信息传输波特率均为1200bps或2400bps，但其传输信息的调制频率不同和传输信息的收发电压幅值不同也造成这两种系统的分站不能兼容。

传感器等质量不过关

与监测监控系统配接的甲烷传感器已成为矿井瓦斯综合治理和灾害预测的关键技术装备，并越来越受到使用单位和研究人员的普遍重视。

据统计，国产安全检测用甲烷传感器几乎全部采用载体催化元件，然而，长期以来我国载体催化元件一直存在使用寿命短、工作稳定性差和调校期频繁的缺点，严重制约着矿井瓦斯的正常检测，与国外同类传感器比较差距较大。

主要问题是：

a.抗高浓冲击性能差。

在巷道瓦斯涌出量大的情况下元件激活。

反复作用的结果造成零点漂移并使其催化性能下降，抗高浓冲击性能差是造成元件使用寿命低、稳定性差的主要原因。

b.对过分追求低功耗的元件，在矿井高湿度环境条件下,CH4在元件表面燃烧生成的水蒸气易于凝结在元件表面，降低元件使用寿命。

c.抗中毒性能差；

d.载体催化元件制作工艺水低，元件一致性差。

现场管理和维护水平有待于加强

尽管国家和各省、地、市煤炭管理部门强制性要求各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统，并加大了对矿井安全生产的管理力度，但一些地方国有煤矿，特别是乡镇小煤矿，多数由于缺乏专业技术人员而不能正常使用和维护已装备的系统，甚至对系统配接的传感器根本不进行调校。

市场秩序亟待规

大大小小的系统生产厂家的不断出现，无疑存在着市场竞争条件下初级阶段的恶性竞争，其结果是不仅损坏了厂家的利益，而且由于导致生产企业的系统研发后劲不足、技术支持能力降低，最终将影响产品用户的正常使用。

此外，由于煤矿监测监控系统涉及计算机的软硬件技术和网络化管理技术、系统传输设备的软硬件技术、各种传感器技术、系统的完善和升级改造技术、技术支持和服务能力等综合性技术。

因此，在选择某种系统时必须特别强调厂家的企业规模、研发能力、系统的技术水平和技术支持能力等。

5发展趋势

a.系统不仅能实现监测监控，而且在软件技术上应研究开发能根据被监测环境地点的参数进行有效的危险性判别、分析和提出专家决策方案。

同时系统应用软件应向网络化发展，按统一的格式向外提供监测数据。

b.针对通信协议不规和传输设备物理层协议不规尽，应尽快寻找一种解决系统兼容性的途径或制定相应的专业技术标准，这对促进矿井监控技术发展和系统的推广应用均具有十分重要的意义;

c.研制高可靠性瓦斯传感器；

d.制定科学、合理的政策法规，研究提高煤矿安全管理水平的管理技术，使我国的煤矿安全生产管理从以人治为主，发展到以法治理。

AQ

中华人民全生产行业标准

AQ1029-2007

煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规

Applicationandmanagementstandardfor

coalminesafetymonitoringsystemanddetector

2007-01-04发布2007-04-01实施

国家安全生产监督管理总局发布

目次

前言

1．围

2．规性引用文件

3．术语和定义

4．装备要求

5．设计和安装

6．甲烷传感器的设置

7．其它传感器的设置

8．使用与维护

9．煤矿安全监控系统及联网信息处理

10．管理制度与技术资料

附录

低浓度甲烷传感器调校方法

矿用开关瓦斯电闭锁接线原理

前言

为贯彻执行《安全生产法》等煤矿安全生产法律法规，规煤矿正确使用管理安全监控系统和检测仪器，特制定本标准。

本标准由国家安全生产监督管理总局提出并归口。

本标准起草单位：

国家煤矿安全监察局、中国矿业大学（）、煤业（集团）有限责任公司等。

本标准主要起草人：

王涛、继平、青云、霞。

本标准从发布之日起实施。

1围

本标准规定了煤矿安全监控系统及检测仪器（以下简称煤矿安全测控仪器）的装备、传感器设置、使用与维护、煤矿安全监控系统及联网信息处理、管理制度与技术资料等要求。

本标准适用于全国井工煤矿，包括新建和改、扩建矿井。

2规性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

《煤矿安全规程》

AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求

MT423-1995空气中甲烷校准气体技术条件

MT444-1995煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器技术条件

3术语和定义

3．1煤矿安全测控仪器coalminesafetymonitoringinstrument

指用于监测煤矿甲烷、一氧化碳、风速、风压等，超限报警或切断被控设备电源的监测监控仪器,包括煤矿安全监控系统,便携式检测仪器等。

3．2煤矿安全监控系统coalminesafetymonitoringsystem

具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能，用于监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、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，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制，由主机、传输接口、分站、传感器、断电控制器、声光报警器、电源箱、避雷器等设备组成的系统。

3．3传感器transducer

将被测物理量转换为电信号输出的装置。

3.4甲烷传感器methanetransducer

连续监测矿井环境气体中及抽放管道甲烷浓度的装置，一般具有显示及声光报警功能。

3.5风速传感器airvelocitytransducer

连续监测矿井巷道中风速的装置。

3.6风压传感器windpressuretransducer

连续监测矿井通风机、风门、密闭巷道、通风巷道等地通风压力的装置。

3.7一氧化碳传感器carbonmonoxidetransducer

连续监测矿井环境气体中一氧化碳浓度的装置。

3.8温度传感器temperaturetransducer

连续监测矿井环境温度高低的装置。

3.9烟雾传感器smoketransducer

连续监测矿井中胶带输送机胶带等着火时产生的烟雾的装置。

3.10风筒开关传感器airpipeswitchtransducer

连续监测风筒是否有风的装置。

3.11馈电传感器feedtransducer

连续监测矿井中供电开关负荷侧有无电压的装置。

3.12声光报警器acousto-opticalarm

能发出声光报警的装置。

3.13断电控制器switchingoffcontroller

控制供电开关的装置。

3.14分站substation

煤矿安全监控系统中用于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传输接口，同时，接收来自传输接口多路复用信号的装置。

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传输接口传输来的信号进行处理，控制执行器工作。

3.15主机host

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、输出控制、控制打印输出、与管理网络联接等。

3.16故障闭锁功能faultinterlockingfunction

当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或发生传感器、分站断线等故障时，必须切断该监控设备所控制区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁。

3.17馈电异常abnormalfeed

被控设备的馈电状态与系统发出的断电命令或复电命令不一致。

3.18瓦斯矿井gassycolliery

只要有一个煤（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。

瓦斯矿井依照矿井瓦斯等级进行管理，分为低瓦斯矿井，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井。

3．19便携式甲烷检测报警仪portablemethanealarmdetector

具有甲烷浓度数字显示及超限报警功能的携带式仪器。

3．20甲烷报警矿灯methanealarmheadlamp

具有甲烷浓度超限报警功能的携带式照明灯具。

3．20甲烷检测报警矿灯methanedetectandalarmheadlamp

具有甲烷浓度数字显示及超限报警功能的携带式照明灯具。

4装备要求

4．1瓦斯矿井必须装备煤矿安全监控系统。

4．2煤矿安全监控系统必须24h连续运行。

4．3接入煤矿安全监控系统的各类传感器稳定性应不小于15d。

4．4煤矿安全监控系统传感器的数据及状态必须传输到地面主机。

4．5煤矿必须按矿用产品安全标志证书规定的型号选择监控系统的传感器、断电控制器等关联设备，严禁对不同系统间的设备进行置换。

4．6国有重点煤矿必须实现矿务局（公司）所属高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的安全监控系统联网；国有地方和乡镇煤矿必须实现县（市）围高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井安全监控系统联网。

4．7煤矿区队长以上管理人员、安检员、班组长、爆破工、电钳工下井时必须携带便携式甲烷检测仪或甲烷检测报警矿灯。

4．8煤矿采掘工、打眼工、在回风流工作的工人下井时宜携带甲烷检测报警矿灯或甲烷报警矿灯。

5．设计和安装

5．5．1煤矿的采区设计、采掘作业规程和安全技术措施，必须对安全测控仪器的种类、数量和位置，信号电缆和电源电缆的敷设，断电区域等做出明确规定，并绘制布置图和断电控制图。

5．5．2安装前，使用单位必须根据已批准的作业规程或安全技术措施提出《安装申请单》，分别送通风和机电部门。

安装断电控制系统时，使用单位或机电部门必须根据断电围要求，提供断电条件，并接通井下电源及控制线，在连接时必须有安全监测工在场监护。

5．5．3为防止甲烷超限断电时切断安全测控仪器的供电电源，安全测控仪器的供电电源必须取自被控开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧。

5．5．4模拟量传感器应设置在能正确反映被测物理量的位置。

开关量传感器应设置在能正确反映被监测状态的位置。

声光报警器应设置在经常有人工作便于观察的地点。

5．5．5井下分站，应设置在便于人员观察、调试、检验及支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或硐室中，安设时应垫支架，使其距巷道底板不小于300mm，或吊挂在巷道中。

5．5．6隔爆兼本质安全型等防爆电源，宜设置在采区变电所，严禁设置在断电围。

隔爆兼本质安全型防爆电源严禁设置在下列区域：

（1）低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面和回风巷；

（2）煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面、进风巷和回风巷；（3）掘进工作面；（4）采用串联通风的被串采煤工作面、进风巷和回风巷；（5）采用串联通风的被串掘进巷道。

5．5．7为保证安全监控系统的断电和故障闭锁功能，断电控制器与被控开关之间必须正确接线。

具体方法由煤矿主要技术负责人审定。

5．5．8与安全测控仪器关联的电气设备，电源线和控制线在拆除或改线时，必须与安全测控管理部门共同处理。

检修与安全测控仪器关联的电气设备，需要安全测控仪器停止运行时，须经矿主要负责人或主要技术负责人同意，并制定安全措施后方可进行。

6甲烷传感器的设置

6．1甲烷传感器应垂直悬挂在巷道上方风流稳定的位置，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷道侧壁不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。

6．2甲烷传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电围必须符合表1的规定。

表1　甲烷传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电围

甲烷传感器设置地点

甲烷传感器编号

报警浓度

断电浓度

复电浓度

断电围

采煤工作面上隅角

T0

≥1.0%CH4

≥1.5%CH4

1.5%CH4

工作面及其回风巷全部非本质安全型电气设备

低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面

T1

≥1.0%CH4

≥1.5%CH4

1.0%CH4

工作面及其回风巷全部非本质安全型电气设备

煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面

T1

≥1.0%CH4

≥1.5%CH4

1.0%CH4

工作面及其进、回风巷全部非本质安全型电气设备

采煤工作面回风巷

T2

≥1.0%CH4

≥1.0%CH4

1.0%CH4

工作面及其回风巷全部非本质安全型电气设备

高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井回采工作面进风巷

T3

≥0.5%CH4

≥0.5%CH4

0.5%CH4

进风巷全部非本质安全型电气设备

采用串联通风的被串采煤工作面进风巷

T4

≥0.5%CH

≥0.5%CH4

0.5%CH4

被串采煤工作面及其进回风巷全部非本质安全型电气设备

采用两条以上巷道回风的采煤工作面第二、第三条回风巷

T5

≥1.0%CH4

≥1.5%CH4

1.0%CH4

工作面及其回风巷全部非本质安全型电气设备

T6

≥1.0%CH4

≥1.0%CH4

1.0%CH4

专用排瓦斯巷

T7

≥2.5%CH4

≥2.5%CH4

2.5%CH4

工作面全部非本质安全型电气设备

有专用排瓦斯巷的采煤工作面混合回风流处

T8

≥1.0%CH4

≥1.0%CH4

1.0%CH4

工作面及其回风巷全部非本质安全型电气设备

高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井采煤工作面回风巷中部

≥1.0%CH4

≥1.0%CH4

1.0%CH4

工作面及其回风巷全部非本质安全型电气设备

采煤机

≥1.0%CH4

≥1.5%CH4

1.0%CH4

采煤机电源

煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出岩巷的掘进工作面

T1

≥1.0%CH4

≥1.5%CH4

1.0%CH4

掘进巷道全部非本质安全型电气设备

煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出岩巷的掘进工作面回风流中

T2

≥1.0%CH4

≥1.0%CH4

1.0%CH4

掘进巷道全部非本质安全型电气设备

采用串联通风的被串掘进工作面局部通风机前

T3

≥0.5%CH4

≥0.5%CH4

0.5%CH4

掘进巷道全部非本质安全型电气设备

≥1.5%CH4

≥1.5%CH4

0.5%CH4

包括局部通风机在的掘进巷道全部非本质安全型电气设备

高瓦斯矿井双巷掘进工作面混合回风流处

T3

≥1.5%CH4

≥1.5%CH4

1.0%CH4

包括局部通风机在的全部非本质安全电源

高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井掘进巷道中部

≥1.0%CH4

≥1.0%CH4

1.0%CH4

掘进巷道全部非本质安全型电气设备

掘进机

≥1.0%CH4

≥1.5%CH4

1.0%CH4

掘进机电源

采区回风巷

≥1.0%CH4

—

—

一翼回风巷及总回风巷

≥0.75%CH4

—

—

回风流中的机电硐室的进风侧

≥0.5%CH4

≥0.5%CH4

0.5%CH4

机电硐室全部非本质安全型电气设备

使用架线电机车的主要运输巷道装煤点处

≥0.5%CH4

≥0.5%CH4

0.5%CH4

装煤点处上风流100米及其下风流的架空线电源和全部非本质安全型电气设备

高瓦斯矿井进风的主要运输巷道使用架线电机车时，瓦斯涌出巷道的下风流处

≥0.5%CH4

≥0.5%CH4

0.5%CH4

瓦斯涌出巷道上风流100米及其下风流的架空线电源和全部非本质安全型电气设备

矿用防爆特殊型蓄电池电机车

≥0.5%CH4

≥0.5%CH4

0.5%CH4

机车电源

矿用防爆特殊型柴油机车

≥0.5%CH4

≥0.5%CH4

兼做回风井的装有带式输送机的井筒

≥0.5%CH4

≥0.7%CH4

0.7%CH4

井筒全部非本质安全型电气设备

回风巷道电气设备上风侧

≥1.0%CH4

≥1.0%CH4

1.0%CH4

回风巷道全部非本质安全型电气设备

井下煤仓上方、地面选煤厂煤仓上方

≥1.5%CH4

≥1.5%CH4

1.5%CH4

贮煤仓运煤的各类运输设备

封闭的地面选煤厂

≥1.5%CH4

≥1.5%CH4

1.5%CH4

选煤厂全部电气设备

封闭的带式输送机地面走廊,带式输送机滚筒上方

≥1.5%CH4

≥1.5%CH4

1.5%CH4

带式输送机地面走廊全部电气设备

地面瓦斯抽放泵站室

≥0.5%CH4

—

—

—

井下瓦斯抽放泵站

≥0.5%CH4

≥0.5%CH4

0.5