煤矿安全监控论文

煤矿安全监控系统设计

李

建

军

山西凌志能源投资集团有限公司

目录

摘要 (1)

第一章绪论 (1)

1.1概述国内外监控系统及其技术的发展 (2)

1.2需求分析

第二章系统总体设计 (2)

2.1矿井监控系统以及相关组成 (2)

2.2矿井监控系统相关设计

2.3煤矿安全监测监控系统设备选型 (5)

第三章井下监控分站设计 (6)

3．1监控分站与井下各关联设备的连接 (6)

3．2 井下监控分站设备选型 (6)

第四章主要传感器的布置

4．1矿用甲烷传感器的布置 (7)

4．2矿用一氧化碳传感器的布置

4．3矿用温度传感器的布置

第五章相关传感器设备选型 (14)

结束语 (18)

参考文献 (18)

摘要

作为煤炭大国我国为国民经济的发展提供了有力的能源支持。但由于我国对矿井瓦斯的治理和利用严重滞后，煤炭生产一直被安全问题所困扰。近年来,煤矿事故频频发生其中瓦斯爆炸事故占有的比例很重，直接导致大量矿工伤亡和财物毁损。随着人民群众对安全思想的日益提高,煤矿安全监控系统应运而生,。煤矿安全监控系统及其技术是随着煤炭工业和社会经济的发展而逐步发展起来的。论文中会首先对于国内外安全监控系统及其技术的发展过程及现状做一个介绍，同时会对安全监控系统目前存在的问题和未来发展趋势做一个探讨。由于这些问题的存在以及安全监控检测手段的落后，才会对于煤矿安全监控系统的设计做一些探讨和研究，特别是对于瓦斯气体的检测和监测。后面的几个章节会是对安全监控系统的一个整体的分析和设计，其中包括系统构成、设计要求及特点、通信系统的设计、井下分站的设计、瓦斯传感器的设计和各类传感器控制器等等。特别是对于系统井下网络结构的探讨，通过分析比较现在主要几种系统的井下网络结构，提出了较为完善的井下网络结构。在各类井下事故中，瓦斯事故是最严重，也是发生频率最高的一类事故，所以在整个安全监控系统中，对于瓦斯气体的检测和监控就显得十分重要。论文中也会对瓦斯气体的检测和监控进行一些探讨。

关键词：安全监控，井下分站，瓦斯传感器，通信系统。

第一章绪论

1.1 概述国内外监控系统及其技术的发展

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，受到水火瓦斯粉尘顶板事故等自然灾害的威胁。在这些自然灾害所造成的事故中，瓦斯事故死亡人数占总死亡人数的30％－40％。特别是瓦斯煤

尘爆炸事故，危害更为严重。因此，预防瓦斯事故是煤矿安全工作的重点。在煤矿中，装备矿井安全监控系统装置是防止瓦斯事故的重要手段，深入了解其工作原理，掌握使用维修技术是煤矿安全工作者的责任。

实践证明，这一措施对提高我国煤炭行业整体的安全水平起到了重要的作用，特别是各个煤矿企业安装矿井监控系统以来，有效得遏制了各类井下事故得发生。

矿井安全监控技术是伴随煤炭工业发展而逐步发展起来的。1815年，英国发明了世界上第一种瓦斯检测仪器－瓦斯检定灯，利用火焰的高度来测量瓦斯浓度。20世纪30年代，日本发明了光干涉瓦斯检定器，一直沿用至今。40年代，美国研制了检测瓦斯气体的敏感元件－铂丝催化元件。1954年，英国采矿安全研究所制成了最早的载体催化元件。60年代以后，主要的产煤国家都把发展崔体元件作为瓦斯检测仪器的主攻方向。电子技术的进步推动了瓦斯监控装置的进一步发展，首先是研制小型化个人携带式仪器，以后是矿井进空系统，如70年代后期法国研制的CTT63/40矿井监控系统英国的MINOS系统美国的SCADA系统等。

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。

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，国内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。

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、小煤矿陆续在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。

本系统分析了近年来我国煤矿安全生产监测监控系统的研制开发、推广使用、维护管理经验和存在的问题，在对系统的软件技术和功能、硬件及接口技术的可靠性和兼容性、传感器技术的稳定性和可靠性、企业安全生产信息化管理技术的深入研究的基础上设计而成。

1.2 需求分析

当前现有的煤矿安全监控系统大多存在通信协议不规范、井下信息传输设备物理接口协议不规范、传感器等质量不过关、煤炭企业中装备安全监控系统的比例有待于进一步提高等问题。

为适应不同类型煤矿的需要，监控系统应具有灵活的配置方式。大型矿井可以配置主扇监测、皮带运输、瓦斯抽放等小系统，并实现分站智能化、系列化。掘进工作面的分站应具有风电瓦斯闭锁功能。小型矿井因测点较少，只布置分站或智能化传感器就可以满足需要。要进一步开发传感功能和信息处理功，能一体化的智能化传感器，传感器之间的联锁关系由计算机软件判别实现。丰富传感器的种类，开发氧气传感器机生产监控方面的各类保护性传感器。还应开发瓦斯突出和自然发火等预测、预报软件。在监控系统应用较多的矿务局，可以实现监控系统全局联网，以进一步提高矿井的自动化管理水平，增强矿井的抗灾能力。

第二章系统总体设计

2.1 矿井监控系统以及相关的组成

矿井监控系统应具有模拟量、开关量、累积量采集、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、二氧化碳浓度、氧气浓度、风速、负压、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等功能。

矿井监控系统由主机、传输接口、分站、传感器、执行器(含断电器、声光