煤矿安全监控系统

确保煤矿安全监控系统---“监控有效”的几个要素授课人:黄翔新余矿业安全培训中心主要内容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100%,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引言截止2009年高瓦斯矿突出矿井国有重点矿国有地方矿乡镇小煤矿安装率100%100%96.9%88.3%73.55%46928691029110314971736110461410815272国有重点国有地方乡镇煤矿2005年2006年2008年6月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4142171327131927210841827780500100015002000250020052006200720082005年以来煤矿瓦斯事故及死亡人数统计图表事故起数死亡人数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瓦斯爆炸，8-9%危害最大：2000C0,9个大气压瓦斯氧气火源5～16％＞12％，CO2惰化＞9％，N2惰化＞500℃(650~750℃)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。92关于系统“监控有效”的解读煤尘爆炸，300-400g/m3危害最大2-4%CO煤尘氧气火源45～55g／m3＞17％，＞(610~1050℃)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112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122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132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163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。控制技术电源技术电子技术计算机技术通讯检测技术煤矿安全生产监控系统涉及领域17安全监控系统风压温度甲烷一氧化碳风速馈电状态烟雾设备开停风门开关风筒状态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1920多年发展历程引进主导KJ90NA/NB、KJ4N、KJ95N、KJ101N波兰CMM-20系统英国的MINOS系统西德的TF200系统美国DNA6400等消化吸收:A1,KJ1,KJ25,kJ31自主研发KJ4,KJ90,KJ95,KJ1013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21L1L4L2L3L5L63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253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；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：２4V/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[2006]21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）AQ6201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（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〔2007〕29号)4相关文件标准及规范—2）AQ1029规范制定背景38≤10m10~15mT1T2报警浓度:T1,T2≥1.0%CH4断电浓度:T1≥1.5%CH4,T2≥1.0%CH4复电浓度T1,T21.0%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≤10m10~15mT1T2T0上隅角报警浓度:T0,T1,T2≥1.0%CH4断电浓度:T0,T1≥1.5%CH4,T2≥1.0%CH4复电浓度T0,T1,T21.0%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10～15mT1T2T310～15mT4≤10mT0上隅角≤10mU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T441T1T2T1T2≤10m≤10m10～15m10～15m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42T1T2≤10m10～15m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≤10mT1T210～15m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442）6.3.2采用两条巷道回风的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453）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≤10m10~15m10~15m10~15mT0T1T2T7T8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%CH4T7T8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4710~15m≤10m10~15mT0T1T2T7T810~15m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%CH4T7、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；采用串联通风的必须在通风机前设置