煤礦監監係統的新規範及應用

煤礦監監係統的新規範及應用

聞九奇

010-84261101

煤炭科學研究總院安全裝備技術研究分院

總院簡介

煤炭科學研究總院成立於1957年，是煤炭行業唯一的大型綜合性研究開發機構，現為國務院國資委直屬的中央科技企業。

科技引領發展，創新擁有未來是煤炭科學研究總院一直秉承的企業理念，經過50年的發展建設，已經建設成為一個學科門類齊全、專業設置合理、研究方向明確、科技力量雄厚、科研成果領先，在國際上具有較高知名度和較大影響力的煤炭科學技術與工程技術的創新中心與研發中心，為煤炭工業的進步提供了強有力的科技支撐。

KJ83N煤礦安全監控係統

一.國家對安裝監測監控係統的要求

2010年7月19日《國務院關於進一步加強企業安全生產工作的通知》（國發〔2010〕23號）關於“煤礦和非煤礦山要製定和實施生產技術裝備標準，安裝監測監控係統等技術裝備，並於3年之內完成。

2010年8月24日國家安全監管總局、國家煤礦安全監察局為貫徹《通知》精神也發布了關於建設完善煤礦井下安全避險六大係統的通知(安監總煤裝(2010)146號，要求煤礦井下建設完善礦井監測監控係統。

煤礦企業必須按照《煤礦安全監控係統及檢測儀器使用管理規範》(AQ1029-2007)及煤礦安全監控係統通用技術要求（AQ6201—2006）的要求，建設完善安全監控係統，實現對煤礦井下瓦斯、一氧化碳濃度、溫度、風速等的動態監控，為煤礦安全管理提供決策依據。

要加強係統設備維護，定期進行調試、校正，及時升級、拓展係統功能和監控範圍，確保設備性能完好，係統靈敏可靠。

2010年底前，全國所有煤礦要完成監測監控係統的建設完善工作。

要健全完善規章製度和事故應急預案，明確值班、帶班人員責任，礦井監測監控係統中心站實行24小時值班製度，當係統發出報警、斷電、饋電異常信息時，能夠迅速采取斷電、撤人、停工等應急處置措施，充分發揮其安全避險的預警作用。

煤礦應按照《煤礦安全規程》和AQ1029——2007《煤礦安全監控係統及檢測儀器使用管理規定》安裝、使用維護和管理係統。

二. 煤礦安全監控係統監測內容、組成

2.1 安全監控係統監測內容

煤礦安全監控係統用來監測甲烷濃度、一氧化碳濃度、二化碳濃度、氧氣濃度、風速、風壓、溫度、煙霧、饋電、風門、風筒、局部通風機開停、主通風機開停等模擬量的數值及開關量的工作狀態。

並實現甲烷超限聲光報警和甲烷風電閉鎖功能等。

2.2 煤礦監控係統組成

係統一般由傳感器、執行機構、分站、電源箱（或電控箱）、主站（或傳輸接口）、主機（含顯示器）、打印機、模擬盤、多屏幕、UPS電源、遠程終端、網絡接口電纜和接線盒等組成。

2.3. 煤礦監控係統工作原理

傳感器將被測物理量轉換為電信號，並具有顯示和聲光報警功能（有些傳感器沒有顯示、或沒有聲光報警）；

執行機構（含聲光報警及顯示設備）將控製信號轉換為被控物理量；

分站 將接收來自傳感器的信號，按預先約定的方式（如FSK、RS485、CAN等方式），通過通訊電纜或光纜遠距離傳送給主站（或傳輸接口），同時，接收來自主站（或傳輸接口）的實時發布的命令。

主機一般選用工控微型計算機或服務器、雙機備用。

主機主要用來接收監測信號、校正、報警判別、數據統計、磁盤存儲、顯示、聲光報警、人機對話、輸出控製、控製打印輸出、聯網等。

三. 煤礦安全監測監控係統的作用

主要作用是當被控區域瓦斯超限或局部通風機停止運行，掘進巷道停風時，煤礦安全監控係統自動切斷相關區域的非本安電源並閉鎖，避免或減少由於電氣設備失爆、違章作業、電氣設備故障電火花或危險溫度引起瓦斯爆炸；

避免或減少采、掘、運等設備運行產生的摩擦碰撞火花及危險溫度等引起瓦斯爆炸；提醒領導、生產調度等及時將人員撤至安全處。

還可通過煤礦安全監控係統監控瓦斯抽放、通風、煤炭自燃、瓦斯突出及井下各種氣體的濃度變化情況等。

煤礦安全監控係統在應急救援和事故調查中也發揮著重要作用，當煤礦井下發生瓦斯（煤塵）爆炸等事故後，係統的監測記錄是確定事故時間、爆源、火源等重要依據之一。

四. 目前某些煤礦監測監控存在問題：

2011年8月26日全國煤礦井下安全避險“六大係統”建設推進會指出：

全國國有重點煤礦已經全部按時限要求完成了除井下緊急避險係統外的其他安全避險係統的建設；國有地方煤礦和鄉鎮煤礦監測監控、壓風自救、供水施救和通信聯絡四大係統建設已分別完成94.3%和83.8%，人員定位係統分別完成77.2%和51.4%,

a 傳感器裝備數量和地點不滿足規程和標準的要求；

b 傳感器沒有按照規程和標準調校和維護；

c 甲烷傳感器報警、斷電和斷電控製設置不正確，甚至部分煤礦有意調 高係統報警值和斷電值，調低甲烷傳感器靈敏度；

d 有的係統不能正常運行、形同虛設等；

e 將甲烷傳感器置於局部通風機風筒中或新鮮風流中；

f 遮蓋甲烷傳感器氣室；

g 不設置甲烷電閉鎖和風電閉鎖功能；

h 係統報警時將甲烷傳感器拔脫等。

例如: 山西焦煤集團屯蘭礦“2.22” 特別重大瓦斯爆炸,就是因為甲烷傳感器失靈造成的。

例如: 發生“9.8” 特別重大瓦斯爆炸事故的河南平頂山市新華四礦，為躲避監測，將甲烷傳感器設置在新鮮風流中；

當瓦斯超限報警時，將甲烷傳感器電纜拔脫。

一、屯蘭煤礦有關情況

屯蘭煤礦位於山西古交，距古交城約6公裏，是山西焦煤集團西山煤電公司的一座現代化大礦，核定年生產能力為500萬噸，年生產能力460萬噸，屬高瓦斯礦井，瓦斯絕對湧出量為256m3／min。

屯蘭礦可采煤層在古交礦區埋藏最深，此次事故發生在深度410m左右，而工作麵最深深度為520m。

全礦4個盤區生產。每個盤區2個采煤工作麵，全礦8個采煤麵。

分區式通風。共有6個進風井，4個回風井。每個盤區1個風井。

礦井裝備瓦斯抽放係統。

——先進的安全監測係統

該礦於1997年10月31日試生產,按照“三新三高”(新礦井、新體製、新機製；高起點、高標準、高效益)要求建立。

礦井工藝先進,裝備精良, 西山煤電集團2008年安全檢查排名第一。

裝有KJ-90瓦斯監測監控係統，當瓦斯濃度達到0.8%時係統報警，達到1%則自動斷電停止生產。

事故發生前，係統剛剛升級為KJ—90N型。

——開采設備在國內屬於一流

國內一流的智能化設備中,有許多是屯蘭的自主知識產權。比如,“大斷麵支護” 屯蘭是世界上第一家。這項由礦長尹根成等攻關研發的項目,曾獲得“國家科技進步一等獎”。

僅2006年,該礦就投入科研經費1000多萬元,申報多項國家專利。

——樣本礦、安全標杆

屯蘭礦自2004年以來一直保持百萬噸死亡率為零。《山西日報》在上述報道中稱之為“沒有一塊煤是帶血的”。

屯蘭礦一直是其它煤礦的標杆，以現代化和安全性著稱。在很多行內人士看來，“安全標杆”屯蘭礦“不可能出事”。

2007年1月《山西日報》一篇報道中稱，“如果說西山煤電是山西循環經濟的重要窗口，那麼屯蘭礦就是這扇窗戶上最亮的那塊玻璃。” 礦工們對這裏的安全非常信任，不少礦區領導都會介紹自己的親戚朋友來此上班。

國務院屯蘭煤礦事故調查組公布調查結果

2月24日，國務院山西焦煤集團屯蘭煤礦特別重大瓦斯爆炸事故調查組公布事故原因的初步調查結果。

這起特別重大瓦斯爆炸事故波及該礦整個南四采區，該采區12403工作麵區域破壞嚴重，瓦斯抽放管路斷裂，密閉牆、風橋以及采區變電所等破壞嚴重

事發時未發出瓦斯超標警報

爆炸前，瓦斯監控數據一切正常毫無征兆。在最高檢調查人員追問“監控係統為何沒有報警”時，相關責任人回答“不知道原因”。

無論係統和設備再先進，人的因素才是最關鍵的那一環。巨大的災難，正是從這一環上最微小的疏忽醞釀而成。

事故地點：

南4盤區12403綜采工作麵，該麵長180m，走向長2000m。采用二進一回通風係統。

軌道巷與回風巷相距30m，每50m設一條聯絡巷。

爆炸發生在1號聯絡巷，爆炸後衝開回風巷密閉，打斷瓦斯抽放管路，濃度80%瓦斯泄漏。煤塵參與了爆炸。

事故原因：

(1) 1號聯絡巷與回風巷打設密閉（擋風牆），瓦斯積聚達到了爆炸濃度。

( 2) 1號聯絡巷進風側有一配電點，有4台開關。其中1台腔內有過火痕跡，在防爆麵呈向外噴射狀。

( 3) 通風管理有漏洞：配電點不檢查瓦斯；回風巷瓦斯報警點設為2.5%。

( 4) 生產係統過於集中。

屯蘭事故的反思

樣板工程≠安全工程

2009年中國第一起特別重大安全生產事故發生在山西省的“樣板礦”上。

屯蘭從2004年以來一直保持了“百萬噸死亡率為零的紀錄”，被譽為“煤炭工業的樣板工程”。

高投入≠絕對安全

這次事故充分告訴我們，高投入不等於絕對安全，設備、人員、管理一步不到位，就可能釀成大禍！對屯蘭煤礦來說，硬件不是問題，問題出在管理等軟件上。

作為高瓦斯礦井，屯蘭礦在安全措施，尤其是瓦斯治理上投入了巨大的人力和物力。該礦安裝了全套瓦斯監測係統，遺憾的是，爆炸發生前，瓦斯監測係統顯示完全正常。

安全經驗≠長久有效

讓屯蘭礦最引以為榮的，是自2004年以來一直保持百萬噸死亡率為零的紀錄，不少兄弟礦井都曾前來“取經”。

礦難發生前，在屯蘭礦南四盤區，工作麵的大部分鑽孔瓦斯濃度基本在25%～35%左右。

五.關於

《煤礦安全監控係統通用技術要求》

（AQ6201-2006）

《煤礦安全監控係統及檢測儀器使用管理規範》

（AQ1029-2007)

的新要求

1、監控分站

監控分站是煤礦安全監控係統的重要設備，現將(AQ6201-2006)與(AQ1029-2007)的新要求與在用係統的典型不同點簡要說明：

1）、為提高係統斷電控製實時性和可靠性， （AQ6201-2006）標準要求甲烷超限斷電及甲烷風電閉鎖的分站控製執行時間不大於2s，現有大部分分站斷電執行時間達不到要求。

2、係統功能和主要技術指標差異

（1）AQ6201-2006規定，當模擬量監測值超限(需要報警或斷電)、饋電異常(斷電命令與饋電狀態不符)或開關量狀態為報警狀態時，發出報警信號。必要時，向有關人員手機發出報警信號。現有些係統不具備手機短信報警功能，需要升級改造時增加這項功能。

3、 軟件功能差異

AQ6201-2006對監控係統軟件設計要求更具體，功能更強，顯示格式統一。與現有使用係統軟件相比，差異很大。 因此，軟件必須按標準要求升級。

4、對傳感器的要求

（1）新裝備的甲烷傳感器必須符合《煤礦用低濃度載體催化式甲烷傳感器》（AQ6203-2006）等要求，並取得新的煤礦安全標誌。

5、係統裝備要求的差異

AQ1029-2007對煤礦安全監控係統提出新的裝備要求，特別是加大了甲烷傳感器裝備密度，增加了裝備數量。對其他種類的傳感器裝備也提出新的要求各礦甲烷等傳感器按如下要求選擇配置：

采煤工作麵甲烷傳感器的設置

6.3.1 長壁采煤工作麵甲烷傳感器必須按圖1設置。U形通風方式在上隅角設置甲烷傳感器T0或便攜式瓦斯檢測報警儀，工作麵設置甲烷傳感器T1，工作麵回風巷設置甲烷傳感器T2；若煤與瓦斯突出礦井的甲烷傳感器T1不能控製采煤工作麵進風巷內全部非本質安全型電氣設備，則在進風巷設置甲烷傳感器T3；低瓦斯和高瓦斯礦井采煤工作麵采用串聯通風時，被串工作麵的進風巷設置甲烷傳感器T4，如圖1a所示。Z形、Y形、H形和W形通風方式的采煤工作麵甲烷傳感器的設置參照上述規定執行，如圖1b~圖1e所示。

6.3.2 采用兩條巷道回風的采煤工作麵甲烷傳感器必須按圖2設置。甲烷傳感器T0、T1和T2的設置同圖1a；在第二條回風巷設置甲烷傳感器T5、T6。采用三條巷道回風的采煤工作麵，第三條回風巷甲烷傳感器的設置與第二條回風巷甲烷傳感器T5、T6的設置相同。

6.3.3 有專用排瓦斯巷的采煤工作麵甲烷傳感器必須按圖3設置。甲烷傳感器T0、T1、T2的設置同圖1a；在專用排瓦斯巷設置甲烷傳感器T7，在工作麵混合回風風流處設置甲烷傳感器T8，如圖3a、圖3b所示。

6.3.4 高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井采煤工作麵的回風巷長度大於1000m時，必須在回風巷中部增設甲烷傳感器。

6.3.5 采煤機必須設置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀。

6.3.6 非長壁式采煤工作麵甲烷傳感器的設置參照上述規定執行，即在上隅角設置甲烷傳感器T0或便攜式瓦斯檢測報警儀，在工作麵及其回風巷各設置1個甲烷傳感器。

6.4 掘進工作麵甲烷傳感器的設置

6.4.1 煤巷、半煤岩巷和有瓦斯湧出岩巷的掘進工作麵甲烷傳感器必須按圖4設置，並實現瓦斯風電閉鎖。在工作麵混合風流處設置甲烷傳感器T1，在工作麵回風流中設置甲烷傳感器T2；采用串聯通風的掘進工作麵，必須在被串工作麵局部通風機前設置掘進工作麵進風流甲烷傳感器T3。

6.4.2 高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井雙巷掘進甲烷傳感器必須按圖5設置。甲烷傳感器T1和T2的設置同圖4；在工作麵混合回風流處設置甲烷傳感器T3。

6.4.3 高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的掘進工作麵長度大於1000m時，必須在掘進巷道中部增設甲烷傳感器。

6.4.4 掘進機必須設置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀。

6.5 采區回風巷、一翼回風巷、總回風巷測風站應設置甲烷傳感器。

6.6 設在回風流中的機電硐室進風側必須設置甲烷傳感器，如圖6所示。

6.7 使用架線電機車的主要運輸巷道內，裝煤點處必須設置甲烷傳感器，如圖7所示。

6.8 高瓦斯礦井進風的主要運輸巷道使用架線電機車時，在瓦斯湧出巷道的下風流中必須設置甲烷傳感器，如圖8所示。

6.9 礦用防爆特殊型蓄電池電機車必須設置車載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀；礦用防爆型柴油機車必須設置便攜式甲烷檢測報警儀。

6.10 兼做回風井的裝有帶式輸送機的井筒內必須設置甲烷傳感器。

6.11 采區回風巷、一翼回風巷及總回風巷道內臨時施工的電氣設備上風側10m~15m處應設置甲烷傳感器。

6.12 井下煤倉、地麵選煤廠煤倉上方應設置甲烷傳感器。

6.13 封閉的地麵選煤廠機房內上方應設置甲烷傳感器。

6.14 封閉的帶式輸送機地麵走廊上方宜設置甲烷傳感器。

6.15 瓦斯抽放泵站甲烷傳感器的設置：

6.15.1 地麵瓦斯抽放泵站內必須在室內設置甲烷傳感器。

6.15.2 井下臨時瓦斯抽放泵站下風側柵欄外必須設置甲烷傳感器。

6.15.3 抽放泵輸入管路中應設置甲烷傳感器。利用瓦斯時，應在輸出管路中設置甲烷傳感器；不利用瓦斯、采用幹式抽放瓦斯設備時，輸出管路中也應設置甲烷傳感器。

7 其他傳感器的設置

7.1 一氧化碳傳感器的設置

7.1.1 一氧化碳傳感器應垂直懸掛，距頂板(頂梁)不得大於300mm，距巷壁不得小於200mm，並應安裝維護方便，不影響行人和行車。

7.1.2 開采容易自燃、自燃煤層的采煤工作麵必須至少設置一個一氧化碳傳感器，地點可設置在上隅角、工作麵或工作麵回風巷，報警濃度為≥0.0024%CO，如圖9所示。

7.1.3 帶式輸送機滾筒下風側10m~15m處宜設置一氧化碳傳感器，報警濃度為0.0024%CO。

7.1.4 自然發火觀測點、封閉火區防火牆柵欄外宜設置一氧化碳傳感器，報警濃度為0.0024%CO。

7.1.5 開采容易自燃、自燃煤層的礦井，采區回風巷、一翼回風巷、總回風巷應設置一氧化碳傳感器，報警濃度為0.0024%CO。

7.2 風速傳感器的設置

采區回風巷、一翼回風巷、總回風巷的測風站應設置風速傳感器。風速傳感器應設置在巷道前後10m內無分支風流、無拐彎、無障礙、斷麵無變化、能準確計算風量的地點。當風速低於或超過《煤礦安全規程》的規定值時，應發出聲、光報警信號。

7.3 風壓傳感器的設置

主要通風機的風硐內應設置風壓傳感器。

7.4 瓦斯抽放管路中其他傳感器的設置

瓦斯抽放泵站的抽放泵輸入管路中宜設置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器；利用瓦斯時，應在輸出管路中設置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。防回火安全裝置上宜設置壓差傳感器。

7.5 煙霧傳感器的設置

帶式輸送機滾筒下風側10m~15m處應設置煙霧傳感器。

7.6 溫度傳感器的設置

7.6.1 溫度傳感器應垂直懸掛，距頂板(頂梁)不得大於300mm，距巷壁不得小於200mm，並應安裝維護方便，不影響行人和行車。

7.6.2 開采容易自燃，自燃煤層及地溫高的礦井采煤工作麵應設置溫度傳感器。溫度傳感器的報警值為30℃。如圖10所示。

7.6.3 機電硐室內應設置溫度傳感器，報警值為34℃。

7.7 開關量傳感器的設置

7.7.1 主要通風機、局部通風機必須設置設備開停傳感器。

7.7.2 礦井和采區主要進回風巷道中的主要風門必須設置風門開關傳感器。當兩道風門同時打開時，發出聲光報警信號。

7.7.3 掘進工作麵局部通風機的風筒末端宜設置風筒傳感器。

7.7.4 為監測被控設備瓦斯超限是否斷電，被控開關的負荷側必須設置饋電傳感器。

六《煤礦井下緊急避險係統建設管理暫行規定》（2011-15號文）

2012年6月底前，所有煤（岩）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井，中央企業所屬煤礦和國有重點煤礦中的高瓦斯、開采容易自燃煤層的礦井，要完成緊急避險係統的建設完善工作。2013年6月底前，其他所有煤礦要完成緊急避險係統的建設完善工作。

《六大係統驗收規範》對瓦斯監控係統基本要求

第九條 煤礦企業必須按照《煤礦安全監控係統及檢測儀器使用管理規範》(AQ1029-2007)的要求，建設完善安全監控係統，實現對煤礦井下瓦斯、一氧化碳濃度、溫度和風速等的動態監控，為煤礦安全管理提供決策依據。

第十條 煤礦安裝的監測監控係統必須滿足《煤礦安全監控係統通用技術要求》（AQ6201—2006）的規定，並取得煤礦礦用產品安全標誌。構成監測監控係統的各配套設備應與安全標誌證書中所列產品一致。

第十一條 甲烷、饋電、設備開停、風壓、風速、一氧化碳、煙霧、溫度、風門、風筒等傳感器的安裝數量、地點和位置必須符合《煤礦安全監控係統及檢測儀器使用管理規範》(AQ1029-2007)要求。中心站要裝備2套主機，1套使用、1套備用，確保係統24小時不間斷運行。

第十二條 按規定對傳感器定期調校，保證監測數據準確可靠。

第十三條 監測監控係統在瓦斯超限後應自動切斷被控設備的電源，並保持閉鎖狀態。

第十四條

煤礦安全監控係統地麵中心站執行24小時值班製度，值班應在礦調度室內，及時做好應急處置工作。

第十五條

新建、改（擴）建、技改等礦井的監測監控係統應當與主體工程同時設計、同時施工、同時投入使用。監測監控係統未經驗收或者驗收不合格的礦井，不得投入生產。

第十六條

煤礦安全監測監控係統應能對緊急避險設施外和避難硐室內的甲烷和一氧化碳濃度等環境參數進行實時監測。

《煤礦井下緊急避險係統建設管理暫行規定》

13.

緊急避險設施應與礦井安全監測監控、人員定位、壓風自救、供水施救、通信聯絡等係統相連接，形成井下整體性的安全避險係統。

礦井安全監測監控係統應對緊急避險設施外和避難硐室內的甲烷、一氧化碳等環境參數進行實時監測。

22.

接入避難硐室的礦井壓風、供水、監測監控、人員定位、通訊和供電係統的各種管線在接入硐室前應采取保護措施。避難硐室內宜加配無線電話或應急通訊設施。

謝謝各位

領導、專家