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煤礦瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)綜述

文檔作者：盧志燕李如江文檔來源：中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月03日
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第2期(總第132期)
No．2(SUM No．132)
機(jī)械管理開發(fā)
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVEL0PMENT
2013年4月
Apr．2013
煤礦瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)綜述
盧志燕，李如江
(中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山西太原030051)
摘要：煤礦地理環(huán)境非常復(fù)雜，井下作業(yè)環(huán)境惡劣，存在諸多安全隱患，很容易發(fā)生事故，而瓦斯是煤礦事故發(fā)生
的罪魁禍?zhǔn)?，因此，對井下作業(yè)進(jìn)行全面、有效的監(jiān)控，是保障煤礦安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。主要介紹了煤礦瓦斯安全
監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展背景、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了存在的主要問題和解決這些問題的方法以及在煤礦瓦斯安全管理
方面應(yīng)該注意一些問題。
關(guān)鍵詞：煤礦；瓦斯；安全；監(jiān)控系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：X936 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003—773X(2013)02—0033—03
1 煤礦安全問題
1．1 研究背景
煤炭是我國重要的基礎(chǔ)能源和原料，我國煤炭資
源總量位居世界第一，可采儲(chǔ)量為2 040億t，位居世界
第二。上世紀(jì)8O年代以來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速
發(fā)展，煤炭消費(fèi)持續(xù)快速增長。然而，由于種種原因和
國情決定我國的煤炭行業(yè)走的是一條高投入、低產(chǎn)出
和高能耗、低回報(bào)的粗放型道路。再加上市場因素影
響，導(dǎo)致我國煤炭行業(yè)畸形發(fā)展，由此也引發(fā)了一系列
礦難。
國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局稱：近年我國平均每
7．4天發(fā)生一起特大煤礦事故。2010年，煤礦事故起數(shù)
為1 403起、死亡人數(shù)2 433人；2011年，全國煤礦發(fā)生
事故1 201起、死亡1 973人；因此，稱我國的煤號(hào)為“血
煤”。從統(tǒng)計(jì)中來看，煤礦的特大事故中，絕大多數(shù)是
由于瓦斯爆炸，約占總數(shù)的70％左右。我國目前國有
重點(diǎn)煤礦大多數(shù)屬于瓦斯礦井，其中高瓦斯爆炸和突
出礦井占全國礦井總數(shù)44％? ，因此，預(yù)防、控制瓦斯
爆炸事故，是實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。
1．2 煤礦瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展
礦井瓦斯監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展過程是從低水平到高水
平，從簡單到復(fù)雜。從新中國成立初期到20世紀(jì)70
年代，煤礦下井人員主要使用光學(xué)瓦斯檢定儀、風(fēng)表等
攜帶式儀器檢測井下環(huán)境參數(shù)。20世紀(jì)60年代初
期，我國開始研制載體催化元件，隨著敏感元件制造水
平的提高和電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路、
微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使監(jiān)控技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展
時(shí)期。20世紀(jì)70年代瓦斯斷電儀的出現(xiàn)使實(shí)現(xiàn)了對
瓦斯的自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測及超限時(shí)自動(dòng)切斷被控設(shè)備的電
源。隨后，陸續(xù)研制了便攜式瓦斯檢測報(bào)警儀、瓦斯報(bào)
警礦燈。1983～1985年，從歐美國家先后引進(jìn)了數(shù)1O
套監(jiān)控系統(tǒng)及配套的傳感器和便攜式儀器裝備煤礦礦
井，并相應(yīng)地引進(jìn)了部分監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器和敏感元件
制造技術(shù)，由此推動(dòng)了我國礦井安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的
發(fā)展進(jìn)程 。1983年以后，國內(nèi)有多種型號(hào)礦井監(jiān)控
系統(tǒng)通過了技術(shù)鑒定，逐步實(shí)現(xiàn)了對礦井安全、生產(chǎn)多
種參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測、監(jiān)控、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)處理。近幾
年，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和企
業(yè)自身發(fā)展的需要，國內(nèi)各主要科研單位和生產(chǎn)廠家
推出了多種監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測管理系統(tǒng)由早期的地面單
微機(jī)監(jiān)控已發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測監(jiān)控，以及不同監(jiān)測監(jiān)
控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測，完成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的采集、傳輸、處理
及預(yù)警控制 ]。
1．3 研究意義
一直以來，困擾煤礦安全問題的最大因素就是甲
烷的濃度、風(fēng)井的風(fēng)速、CO的濃度、礦井下的溫度、風(fēng)
井的壓力、壓力差、人員定位等。隨著電子技術(shù)、計(jì)算
機(jī)軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展，擁有一套可運(yùn)行的煤礦安
全監(jiān)控軟件，對礦井網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取、傳輸、分析、存
儲(chǔ)。對煤礦生產(chǎn)過程中的基本非安全因素進(jìn)行全面地
監(jiān)控，并根據(jù)用戶自身需求，在井安裝各種監(jiān)控設(shè)備，
指導(dǎo)操作人員對事故早期報(bào)警作出迅速有效的反應(yīng)，
幫助操作人員分析事故發(fā)生的過程和原因以及可能造
成的惡果，給出應(yīng)采取的步驟和措施，及時(shí)向操作人員
提出處理建議，給操作人員提供正常操作參考。并且
通過超媒體顯示井下礦井的實(shí)時(shí)情況，實(shí)現(xiàn)煤礦瓦斯
預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)代化，使煤礦災(zāi)害信息的管理和處
理工作更加快捷化、系統(tǒng)化、科學(xué)化、規(guī)范化。一個(gè)功
能健全、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的煤礦井下瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)對于
煤礦安全生產(chǎn)有著重要意義 ]。
2 煤礦瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2．1 國外研究現(xiàn)狀
20世紀(jì)末以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和微
電子技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)采煤國家應(yīng)用機(jī)電一體化和自
動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了煤礦生產(chǎn)過程自動(dòng)化和集約化生產(chǎn)，
開發(fā)了全礦井綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，集語言、數(shù)據(jù)、圖
收稿日期：2012一l1—2O
作者簡介：盧志燕(1988一)，女，山西陽泉人，在讀碩士研究生，研究方向：安全監(jiān)測。E-mail：594984l33@qq．com．
· 33·
第2期(總第132期) 機(jī)械管理開發(fā) 2013年4月
像于一體，融監(jiān)測、控制、通信功能、無線接人技術(shù)于一
網(wǎng)，兼容各種專用監(jiān)控系統(tǒng)功能，覆蓋全礦井各生產(chǎn)和
生產(chǎn)輔助環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了對綜采工作面和礦井運(yùn)輸、通
風(fēng)、排水、供電等設(shè)備工況參數(shù)以及礦井瓦斯?jié)舛鹊拳h(huán)
境參數(shù)的自動(dòng)化監(jiān)測。代表性的產(chǎn)品有美國MSA公
司生產(chǎn)的DAN6400系統(tǒng)；德國BEBRO公司的PRO—
MOS系統(tǒng)等。但是這些監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行成本較高，并且
系統(tǒng)維護(hù)困難，對中國煤礦安全生產(chǎn)幫助較小。
2．2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
1983～1985年，我國煤礦從歐美國家先后引進(jìn)了
數(shù)1O套不同型號(hào)的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)。1985年以后，
通過消化吸收，先后研制出Ⅺ4、l(J66、l(J70、l(J75、
l(J80、 9O、l(J92等不同型號(hào)的監(jiān)控系統(tǒng)，目前裝備的
安全監(jiān)控系統(tǒng)大約有30多種，存在著通用性差、兼容
性差、智能程度低等問題。 7
1)現(xiàn)有煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)大多針對某一監(jiān)控對
象(如環(huán)境安全、提升運(yùn)輸、設(shè)備開停等)開發(fā)，各設(shè)備
生產(chǎn)廠家缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，從而造成設(shè)備、配件互不通
用，系統(tǒng)擴(kuò)展和升級能力差。
2)現(xiàn)有煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議和傳輸設(shè)
備物理層協(xié)議缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，上層軟件對下層軟件
的依賴性較大。
3)現(xiàn)有監(jiān)控軟件均為某一監(jiān)控目的而開發(fā)，用戶
難以通過簡單的操作實(shí)現(xiàn)多方面監(jiān)控的目的，只停留
在對被監(jiān)測量的實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、超限報(bào)警及斷電和以
曲線、圖形和報(bào)表形式輸出的水平，只實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的
最基本處理和利用。多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)局限于參數(shù)的監(jiān)
測，缺少監(jiān)控能力，更無監(jiān)管功能，很難實(shí)現(xiàn)煤礦安全
集中監(jiān)控和全礦區(qū)的監(jiān)管。對于用戶可定制化的需求
基本無法滿足。
3 目前瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)存在的不足及解決方法
1)當(dāng)前我們廣泛使用的甲烷傳感器是由載體催
化元件構(gòu)成。它存在可靠性較差，壽命短，故障率較
高、工作穩(wěn)定性差、調(diào)校不方便等問題，嚴(yán)重制約著礦
井瓦斯的正常檢測。
2)通訊協(xié)議不規(guī)范，系統(tǒng)各自處于封閉狀態(tài)，系
統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)信息資源共享，很難實(shí)現(xiàn)更高級別聯(lián)網(wǎng)及
實(shí)行監(jiān)控和管理。
3)目前我國的瓦斯傳感器只能對點(diǎn)進(jìn)行檢測，不
能對線、面進(jìn)行檢測，且受人為因素影響較大，檢測范
圍具有局限性。
4)傳輸設(shè)備物理接口協(xié)議不規(guī)范，導(dǎo)致井下分站
各不兼容。
5)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場管理和維護(hù)水平較差。
6)市場秩序亟待規(guī)范。針對這些問題我們提出
． 34 ．
了如下幾點(diǎn)解決方法：
(1)研制高可靠性、智能化的瓦斯傳感器。利用
智能化的系統(tǒng)設(shè)備向系統(tǒng)提供更為詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息，
以便防止火災(zāi)事故的發(fā)生。
(2)應(yīng)該由相關(guān)部門帶頭，要煤礦企業(yè)共同研究
制定出監(jiān)控系統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)盡快尋找一種解
決系統(tǒng)兼容性的途徑，或制定相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
解決了通信協(xié)議和傳輸設(shè)備物理協(xié)議不統(tǒng)一的問題。
(3)我們除了要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，還應(yīng)研發(fā)出能根據(jù)被
監(jiān)測環(huán)境地點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行有效危險(xiǎn)性判別、分析，并提
出專家決策方案的新軟件；同時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)用軟件向網(wǎng)絡(luò)
化發(fā)展，按統(tǒng)一格式提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。
(4)研制智能化的高壓開關(guān)。高壓開關(guān)依次向系
統(tǒng)提供多參數(shù)的信息，如電流、電壓、單相／三相漏電電
流、開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)、開關(guān)機(jī)械／電氣閉鎖狀態(tài)等。
(5)提高現(xiàn)場管理和對監(jiān)測系統(tǒng)的維護(hù)水平，強(qiáng)
化技術(shù)培訓(xùn)。
4 瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該注意的幾點(diǎn)問題
1)優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)系統(tǒng)。合理可靠的通風(fēng)
系統(tǒng)是防止瓦斯事故和控制災(zāi)害擴(kuò)大的重要措施，合
理的供風(fēng)量是煤礦安全的重要保障，礦井必須有合理
的風(fēng)量來稀釋瓦斯等有害氣體。
2)井上、下停電停風(fēng)的管理。對于掘進(jìn)工作面停
風(fēng)出現(xiàn)的瓦斯超限的管理工作，采用三專兩閉鎖、局部
通風(fēng)機(jī)獨(dú)立供電、主備局部通風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換等目前比
較成熟的技術(shù)，是保證掘進(jìn)工作面安全供風(fēng)的有效
方法。
3)加強(qiáng)瓦斯管理工作。煤礦企業(yè)必須嚴(yán)格控制
瓦斯積聚、瓦斯超限，及時(shí)解決現(xiàn)場發(fā)生的各種瓦斯超
限現(xiàn)象。對于經(jīng)常出現(xiàn)瓦斯超限的地點(diǎn)，在增加風(fēng)量
無效的情況下，必須從源頭治理瓦斯。如采用瓦斯抽
放、開采解放層等技術(shù)。
4)加強(qiáng)煤礦企業(yè)自律，嚴(yán)禁瓦斯超限作業(yè)。加強(qiáng)
煤礦企業(yè)自律，嚴(yán)禁瓦斯超限等“三違”現(xiàn)象的發(fā)生。
煤礦企業(yè)自律是保證礦井安全生產(chǎn)的治本之策。美國
安全管理工程師海因里希的安全法則提出的一個(gè)傷亡
事故發(fā)生規(guī)律為：重傷：輕傷：無傷=1：29：300。根據(jù)
該法則推測目前煤礦的“三違”現(xiàn)象還十分普遍?！叭?
違”的外在表現(xiàn)是行為，根本在思想。只有煤炭企業(yè)自
身真正抓安全，安全才有保障。
5 結(jié)束語
綜上所述，一個(gè)功能完善的煤礦瓦斯安全監(jiān)控系
統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的重中之重。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)為
預(yù)防煤礦瓦斯事故發(fā)揮了重要作用。擁有一個(gè)良好的
(下轉(zhuǎn)第36頁)
第2期(總第132期) 機(jī)械管理開發(fā)
具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的環(huán)保品牌，在噪聲污染防治領(lǐng)域
形成拳頭產(chǎn)品，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
3．2 社會(huì)效益
山西省作為“國家能源重化工基地”，煤礦和其它
大型工業(yè)企業(yè)眾多，在大型礦山開采和生產(chǎn)時(shí)，使用了
許多大型、高效和大功率設(shè)備，隨之帶來的噪聲污染越
來越嚴(yán)重，許多區(qū)域的噪聲干擾對人民群眾的生產(chǎn)和
生活構(gòu)成明顯影響，環(huán)境中噪聲危害與相應(yīng)的治理呼
聲日趨突顯，解決礦山噪聲污染已經(jīng)成為環(huán)境保護(hù)和
勞動(dòng)保護(hù)的一項(xiàng)緊迫任務(wù)。技術(shù)平臺(tái)的建立將加快先
進(jìn)噪聲防治技術(shù)在全省范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用，將使礦工
工作環(huán)境得到較大的改善，有效解決礦區(qū)的環(huán)境問題
和民生問題，促進(jìn)社會(huì)和諧。
4 結(jié)束語
“十二五”時(shí)期是我省全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)
期，是深化改革開放、加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的攻堅(jiān)時(shí)
期，也是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展的重要時(shí)期。我省在“十二
五”中提出以煤為基、多元發(fā)展的思路，通過改造提升
傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，培育壯大新興產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)T業(yè)化與信息化深
度融合，發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系。煤礦企業(yè)噪聲控制技術(shù)
平臺(tái)項(xiàng)目通過有效整合科技資源，將國內(nèi)外先進(jìn)的噪
聲防治技術(shù)在我省大范圍推廣，降低噪聲污染，改善煤
礦企業(yè)工人的工作環(huán)境以及企業(yè)周邊環(huán)境，是我省實(shí)
施自主創(chuàng)新戰(zhàn)略、科技促進(jìn)轉(zhuǎn)型、跨越發(fā)展重要的基礎(chǔ)
性工作，對我省煤礦企業(yè)特別是煤炭行業(yè)的改造升級
和建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)具有重要的意義。
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Discussing on the Noise Control Technology Platform Establish and Significance
for the Coal M ine Enterprise
LI Xiao-ming，GUO jun，LUO Xiao-wei
(China Institute for Radiation Protection，Taiyuan 030006，China)
Abstract：Control of noise pollution is one of the dificult problem，when the coal mining enterprises in improving production environment
and to security worker safety production．To comprehensive promotion the advanced noise control technology of the world throughout the prov—
ince by building the noise control technology platform．Using the platform to provide effective noise control design and construction scheme to
the coal mining enterprises．By the helping from the platform can promote the coal mine enterprise of our province noise to improve the noise
pollution control work．
Key words：noise pollution；technology platform；noise control
(上接第34頁)
瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)，并且在瓦斯報(bào)警信號(hào)接收、傳感器
技術(shù)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)三部分做足工作，就能有效預(yù)防瓦斯
事故的發(fā)生。
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SUmmary on the M onitoring System for the Gas of Coal M ine
LU Zhi-yan，LI Ru-jiang
(North University of China，Chemical Industry and Environment Academy，
Safety Technology and Engineering，Taiyuan 03005 1，China)
Abstract：The geographical environment of coal mine is very complex．The borehole operation environment is very bad．So there are many la—
tent dangers in the mine safety，and accidents are very easy to occur．Currently，the chief culprit of coal mining accident is gas．Currently，
safety production of coal mine in china is facing with a severe situation．Once the gas accident happened，there will be a serious financial loss
and mental damage to the state，enterprises and people．So，Comprehensive and effective monitor to the borehole operation is an important
part to guarantee the safety production of coal mine．This paper mainly introduce the background of gas monitor system in coal mine，the re—
search situation on abroad and home，Summarized the existing main problems and the ways to solve these problems，and some problem we
should pay attention to in coal mine gas safe management．
Key words：coal mine；gas；safety；monitor system
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