安全监测监控技术及应用课程设计

摘要：矿井安全生产监测监控系统是一种能够自动采集和处理数据并进行相应控制的系统。

安全监控系统为各级生产指挥者和业务部门提供环境安全参数动态信息，为指挥生产提供第一手资料。

通过对被测参数的比较和分析，为预防灾害事故提供技术数据，便于提前采取防范措施，通过对被测参数实施实时有效的控制，及时实现自动报警、断电和闭锁，便于制止事故的发生或扩大，在发生事故的情况下,能及时指示最佳救灾和避灾路线，为抢救和疏散人员、器材，提供决策信息，有效地保障煤矿安全生产和矿工生命安全。

关键词：煤矿事故监测监控系统传感器目录1. 概述 (3)2. 煤矿危险因素分析 (3)2.1 有毒有害气体 (4)2.2 矿井风速、温度、湿度 (4)2.3 煤矿矿井水 (5)2.4煤矿粉尘浓度 (6)2.5煤矿矿山压力 (6)2.6 矿井安全监测监控的法规依据 (6)3. 传感器布置 (9)3.1功能概述 (10)3.2布置方法 (10)3.3测风站传感器的布置 (14)4. 各式传感器技术指标 (14)4.1甲烷传感器（KG9701A）的技术指标 (14)4.2 一氧化碳传感器（GTH500(B)）的技术指标 (15)4.3 温度传感器（GW50(A)）的技术指标 (15)4.4 风速传感器（KGF15）的技术指标 (16)4.5负压传感器（GF100F(A)）的技术指标 (16)4.6 开关量传感器（GT-L(A)）的技术指标 (16)4.7地下水位传感器（PTJ301）的技术指标 (17)4.8传感器工作原理、测定方法及过程 (17)5监测监控系统选择及传感器布置监测示意图 (18)5.1 监测监控系统选择 (18)5.2传感器布置监测 (20)6.总结 (21)参考文献 (21)一、概述煤炭是我国的主要能源，在一次性能源中，所占比例在70%以上。

我国煤田遍布全国，但煤层的赋存条件和地质情况差异很大，很多矿井自然环境恶劣，受到水、火、瓦斯、粉尘、顶板事故等自然灾害的威胁，发生事故比较频繁。

为减少事故的发生，预防是安全工作的重点，在煤矿中，装备矿井安全监测监控装置是避免事故发生的重要手段。

矿井安全监测监控技术是伴随着煤炭工业的发展而逐步发展起来的。

《煤矿安全规程》第一百五十八条明确规定：“所有矿井必须装备矿井安全监测监控系统。

矿井安全监测监控系统的安装、使用和维护必须符合本规程和相关规定的要求。

”矿井监测系统其主要功能是能够及时、准确地反映各类所需要的监测信息，从而满足诸如环境安全、皮带运输、轨道运输、供电系统以及对瓦斯、风速、一氧化碳、温度、负压等环境参数及设备开停、风门开闭、风筒风量不同监测对象的要求，以实现在生产过程中对矿井安全生产进行全面综合的监测。

二、煤矿危险因素分析煤矿八大事故：瓦斯事故：瓦斯、煤尘爆炸或燃烧，煤(岩)与瓦斯突出，瓦斯窒息(中毒)等。

顶(底)板事故：指冒顶、片帮、顶板掉矸、顶板支护垮倒、冲击地压、露天煤矿边坡滑移垮塌等。

底板事故视为顶板事故。

机电事故：指机电设备(设施)导致的事故。

包括运输设备在安装、检修、调试过程中发生的事故。

放炮事故：指放炮崩人、触响瞎炮造成的事故。

水灾事故：指地表水、老空水、地质水、工业用水造成的事故及溃水、溃沙导致的事故。

火灾事故：指煤与矸石自然发火和外因火灾造成的事故(煤层自燃未见明火逸出有害气体中毒算为瓦斯事故。

运输事故：指运输设备(设施)在运行过程发生的事故。

其它事故其它事故：以上七类以外的事故。

根据以上煤矿事故分类，可将煤矿危险因素分为以下几类：2.1 有毒有害气体(1)一氧化碳(CO)：是一种无色、无味、无臭的气体;它可燃烧，当含量在13%～75%时，遇火能引起爆炸;一氧化碳极毒，当其含量达0.4%时，人在短时间内就可中毒死亡(2)硫化氢(S)：是一种无色、微甜、有臭鸡蛋味的气体，易溶于水，遇H2火后能燃烧及爆炸;硫化氢极毒，它能使血液中毒，对眼睛及呼吸系统的粘液膜有强烈的刺激作用。

(3)二氧化硫(SO)：是一种无色、有强烈硫磺味及酸味的气体，同呼吸气2管潮湿表皮接触能产生硫酸，刺激并麻痹上部呼吸气管的细胞组织，使肺及支气管发炎。

(4)二氧化氮(NO)：为红褐色，易溶于水，是剧毒气体，对人的眼睛及呼2吸器官有强烈刺激作用。

(5)瓦斯(CH)：瓦斯是煤矿常见的有害气体,化学名称叫甲烷，无色、无味、4无臭、无毒;它比空气轻常聚集在巷道上方，当其在空气中含量高时可降低氧含量，引起窒息;它具有爆炸性，爆炸浓度一般为5%～16%。

《煤矿安全规程》中对沼气容许浓度因在井下各点不同。

NH)：是一种无色气体，有似氨水的剧臭;它极毒，能刺激皮肤和(6)氨气(3上呼吸道并能严重损伤眼睛。

(7)二氧化碳(CO)：是一种无色、微毒、稍有酸味的气体，它不助燃，也2不维持久的呼吸，它比空气重，常聚集在巷道的下方及通风不良的下山尽头;易溶于水，生成碳酸，对人的眼、鼻、喉的粘膜有刺激作用。

2.2 矿井风速、温度、湿度矿井气候条件三要素是：温度、湿度和风速。

矿井气候条件对工人健康和劳动生产率有着直接的影响。

（1）温度：温度是构成井下气候条件的主要因素，最适宜于人们劳动的温度是15～20℃。

金属和化学矿山安全规程规定井下采掘地点温度一般不超过27℃；《煤矿安全规程》规定采掘工作面的空气温度不得超过26℃，机电硐室的空气温度不得超过30℃。

（2）湿度：空气湿度指空气中所含水蒸气量的多少。

它分为绝对湿度和相对湿度。

绝对湿度指每立方米空气中所含水蒸气量（3/米克)；相对湿度指空气中所含蒸汽量与同温度下饱和水蒸汽量之间的百分比。

矿井空气的湿度一般指相对湿度。

相对湿度的大小直接影响水分蒸发的快慢，因此，能影响人体的出汗蒸发和对流散热。

人体最适宜的相对湿度一般为50%～60%。

（3）风速。

风速除对人体散热有着明显影响外，还对矿井有毒有害气体积聚、粉尘飞扬有影响。

风速过高或过低都会引起人的不良生理反应。

因此，各产业部门的安全规程都对矿井下各主要工作点的风速作了明确规定。

矿井通风是矿井生产环节中最基本的一环，它在矿井建设和生产期间始终占有非常重要的地位。

矿井通风系统是一个复杂、动态的系统，受众多、复杂的内外因素影响。

矿井通风系统要达到：系统稳定、风量足够、风速合理、设施可靠。

矿井通风是指借助于机械或自然风压，向井下各用风地点连续输送适量新鲜空气，下各用风地点连续输送适量新鲜空气，供给人员呼吸，稀释并排除各种有害气体和浮尘，呼吸，稀释并排除各种有害气体和浮尘，以降低环境温度,创造良好气候条件，环境温度,创造良好气候条件，并在发生灾变时能够根据撤人救灾的需要调节和控制风流流动路线的作业。

2.3 煤矿矿井水煤矿常见水源有：大气降水。

从天空降到地面的雨和雪、冰雹等。

地表水。

江、河、湖、海、水池、水库、沼泽、洼地等处的水。

地下水。

含水层、断层、溶洞等处积水。

老空水。

采空区、废弃的旧巷和小煤窑等。

生产用水。

注浆、充填用水等。

矿井水对生产的影响主要表现在以下几个方面：（1）由于矿井水灾采掘工作面可出现淋水。

使空气湿度明显增加，顶板破碎，对劳动条件及生产效率影响很大。

（2）由于矿井水的存在，在生产中必须进行排水，水量越大，排水费用越高，势必会增加煤炭生产成本。

（3）矿井水对各种金属设备、钢轨和金属支架等，均有腐蚀作用，这就缩短了生产设备的使用寿命。

当井下突然涌水或其水量超过井水排水能力时，则会给生产带来严重影响。

矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水通过各种通道涌入矿井，当矿井涌水超过正常排水能力时，就造成矿井水灾。

矿井水灾（通常称为透水），是煤矿常见的主要灾害之一。

一旦发生透水，不但影响矿井正常生产，而且有时还会造成人员伤亡，淹没矿井和采区，危害十分严重。

所以做好矿井防水工作，是保证矿井安全生产的重要内容之一。

2.4煤矿粉尘浓度悬浮于空气中的粉尘称为浮尘，已沉落的粉尘称为积尘，我们检测和防治的重点就是浮尘。

煤矿粉尘的特性决定了以下危害：严重危害工人身体健康，多数人易引起尘肺病等；易引起燃烧和爆炸；高浓度粉尘能加速机械磨损，缩短精密仪器的使用寿命。

2.5煤矿矿山压力矿山压力是由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力。

由于矿山压力作用，巷硐周围岩体和支护物会产生变形、破坏、垮落、折损和冲击等力学现象。

煤层的直接顶中，常存在多组相交裂隙时，这些相交的裂隙容易将直接顶分割成游离岩块，极易发生脱落，在采煤机采煤或爆破落煤后，如果支护不及时，这类游离岩块可能突然冒落砸人，造成局部冒顶事故。

2.6 矿井安全监测监控的法规依据根据《煤矿安全规程》、《矿井通风安全装备标准》及其说明和《矿井通风安全监测装置使用管理规定》等煤矿安全法规确定矿井安全监测监控系统。

2.6.1矿井通风检测标准（1）矿井必须配备有足够数量的风表、干湿温度计、空盒气压计、Ｕ型倾斜压差计、皮托管及矿井通风多参数检测仪等通风检测仪器仪表。

其数量应能满足矿井通风日常管理、瓦斯(含二氧化碳)等级鉴定、反风演习工作的需要，并按矿井测风或通风阻力测定同时工作的组数配备。

（2）矿务局应装备风速表校验装置和主要通风机性能测定仪。

根据所属矿井的风表数量，可配备l～2台风速表校验装置，并根据所属矿井或分区主要通风机的数目，配备1～2台主要通风机性能测定仪。

（3）井下空气成分必须符合下列要求：1）采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%。

2）有害气体的浓度不超过表2-1规定。

表2-1 矿井有害气体最高允许浓度矿井中所有气体的浓度均按体积的百分比计算。

（4）井巷中的风流速度应符合表2-1要求。

设有梯子间的井筒或修理中的井筒，风速不得超过8m/s；梯子间四周经封闭后，井筒中的最高允许风速可按表2-1规定执行。

无瓦斯涌出的架线电机车巷道中的最低风速可低于表2-1的规定值，但不得低于0.5m/s。

综合机械化采煤工作面，在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后，其最大风速可高于表2-1的规定值，但不得超过5m/s。

（5）进风井口以下的空气温度（干球温度，下同）必须在2℃以上。

生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，机电设备硐室的空气温度不得超过30℃；当空气温度超过时，必须缩短超温地点工作人员的工作时间，并给予高温保健待遇。

采掘工作面的空气温度超过30℃、机电设备硐室的空气温度超过34℃时，必须停止作业。

新建、改扩建矿井设计时，必须进行矿井风温预测计算，超温地点必须有制冷降温设计，配齐降温设施。

（6）矿井需要的风量应按下列要求分别计算，并选取其中的最大值：1）按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于43m。

2）按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和进行计算。

各地点的实际需要风量，必须使该地点的风流中的瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气体的浓度，风速以及温度，每人供风量符合《煤矿安全规程》的有关规定。