2、煤塵燃燒和爆炸；

3、增加機(jī)器的磨損；

4、影響視線和照明。

2.4 礦井火災(zāi)

凡發(fā)生在礦井井下或地面，威脅到礦井安全生產(chǎn)，造成損失的非控制燃燒均成為礦井火災(zāi)。

礦井火災(zāi)按其原因可分為外因火災(zāi)和內(nèi)因火災(zāi)兩大類。

1、引火源；2、可燃物資；3、氧氣。

?

第3章?礦井監(jiān)控系

3.1? 概述
3.1.1 礦井監(jiān)控系統(tǒng)的組成

礦井監(jiān)控系統(tǒng)一般由傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、分站、電源箱（或電控箱）、主站（或傳輸接口）、主機(jī)（含顯示器）、打印機(jī)、模擬盤、多屏幕、UPS電源、遠(yuǎn)程終端、網(wǎng)絡(luò)接口電纜和接線盒等組成。

1、傳感器是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)3芯或4芯礦用電纜與分站相連，并具有顯示和聲光報(bào)警功能。

2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為被控制物量，使用礦用電纜與分站相連。

3.2 礦井監(jiān)控系統(tǒng)的通用要求
??? 3.2.1信息傳輸要求
??? 礦井監(jiān)控信息傳輸要求是礦井監(jiān)控系統(tǒng)硬件通用、軟件兼容、信道共享、信息共享的基礎(chǔ)，對(duì)促進(jìn)礦井監(jiān)控產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要作用。

1、傳輸介質(zhì)；

2、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?宜采用樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也可采用環(huán)形、總線形、星形或其他網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

3、工作方式；

4、連接方式；

5、傳輸方向?礦井監(jiān)控系統(tǒng)宜采用半雙工傳輸；

6、復(fù)用方式?常用復(fù)用方式有頻分制、時(shí)分制、碼分制和它們的混合方式見表3-1；

3.3 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的通用要求

礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測(cè)甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、硫化氫濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、濕度、溫度、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)窗狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開停、主要通風(fēng)機(jī)開停、工作電壓、工作電流等，并實(shí)現(xiàn)甲烷超限聲光報(bào)警和斷電、甲烷風(fēng)電閉鎖控制、斷電命令和饋電狀態(tài)不符合聲光報(bào)警等。

3.3.3 礦井安全系統(tǒng)安裝、使用與維護(hù)
3.3.3.1 裝備要求

煤礦安全監(jiān)控設(shè)備裝備標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以保障煤礦安全生產(chǎn)為原則。因此煤礦安全監(jiān)控設(shè)備的裝備標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)礦井瓦斯等級(jí)，自然發(fā)火狀況等確定，并不考慮礦井的生產(chǎn)能力。這是因?yàn)閷?duì)于小煤礦，并不因?yàn)楫a(chǎn)量小，發(fā)生事故的概率小，也不因?yàn)楫a(chǎn)量小，每次事故的傷亡人數(shù)少。并于小每礦井田尺寸小，在同樣裝備標(biāo)準(zhǔn)條件下，安全監(jiān)控設(shè)備投入的總量要少，總造價(jià)要低。

3.3.3.6 使用與維護(hù)

井下安全監(jiān)測(cè)員必須24小時(shí)值班，每天檢查安全監(jiān)控設(shè)備及電纜，使用便攜式光學(xué)瓦斯檢定器或便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀與甲烷傳感器進(jìn)行對(duì)照，并將記錄和檢查結(jié)果報(bào)監(jiān)測(cè)值班員。當(dāng)兩者讀數(shù)誤差大于允許誤差時(shí)，先以讀數(shù)較大者為依據(jù)采用安全措施，并須在8小時(shí)內(nèi)對(duì)兩種設(shè)備進(jìn)行調(diào)教完畢。

第4章?電氣防爆
?4.1 基本概念

防爆電氣設(shè)備共有10種類型：隔爆型、本質(zhì)安全型、增安型、澆封型、氣密型、充砂型、正壓型、充油型、無火花型和特殊型。另外，礦用一般型電氣設(shè)備是用于煤礦井下的非防爆電氣設(shè)備。各種類型的防爆電氣設(shè)備型式及標(biāo)志見表4-1 。

4.2 通用要求

1、防爆電氣設(shè)備使用的環(huán)境溫度為-20~40℃，環(huán)境氣壓為（0.8~1.1）×10⁵Pa；

2、防爆電氣設(shè)備如果采用塑料外殼，須采用不燃性或難燃性材料制成，并保證塑料表面的絕緣電阻不大于1×10⁹Ω，以防止積積聚靜電，還必須承受沖擊試驗(yàn)和熱穩(wěn)定試驗(yàn)；

3、防爆電氣設(shè)備限制使用鋁合金外殼，防止其與鐵銹摩擦產(chǎn)生大量熱能，避免形成危險(xiǎn)高溫；

4、使用緊固件的要求；

5、防爆電氣設(shè)備應(yīng)設(shè)置聯(lián)鎖裝置；

6、防爆電氣設(shè)備應(yīng)良好的接地；

7、防爆電氣設(shè)備應(yīng)有明顯的防爆標(biāo)志。

4.3 隔爆型電氣設(shè)備
4.3.1防爆原理

隔爆型電氣設(shè)備的防爆原理是：將電氣設(shè)備的帶電部分放在特制的外殼內(nèi)，該外殼具有將殼內(nèi)電氣部件產(chǎn)生的火花和電弧與殼外爆炸性混合物隔開的作用，并能承受進(jìn)入殼內(nèi)的爆炸性混合物被殼內(nèi)電氣設(shè)備的火花和電弧引爆時(shí)所產(chǎn)生的爆炸壓力和溫度，而外殼不被破壞；同時(shí)能防止殼內(nèi)爆炸生成物向殼外爆炸性混合物傳爆，不會(huì)引起殼外爆炸性混合物燃燒和爆炸。

這種特殊的外殼叫“隔爆外殼”。具有隔爆外殼的電氣設(shè)備稱為“隔爆型電氣設(shè)備”。

4.4 本質(zhì)安全型電氣設(shè)備
??? 4.4.1防爆原理

本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的防爆原理是：通過限制電氣設(shè)備電路的各種參數(shù)，或采取保護(hù)措施來限制電路的火花放電能量，使其在正常工作和規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃周圍環(huán)境的爆炸性混合物，從而實(shí)現(xiàn)了電氣防爆。這種電氣設(shè)備的電路本身就具有防爆性能，也就是從“本質(zhì)”上就是安全的，故稱為本質(zhì)安全型（以下簡(jiǎn)稱本安型）。

本安電氣設(shè)備是一種比較理想的防爆電氣設(shè)備。但由于本安型電氣設(shè)備的最大輸出功率為25W左右，因而使用范圍受到了限制。目前本安型電氣設(shè)備主要用于通信、監(jiān)控、信號(hào)和控制系統(tǒng)，以及儀器、儀表等。

4.5 隔爆電氣設(shè)備的監(jiān)察
?4.5.1 隔爆電氣設(shè)備的監(jiān)察

1、隔爆型電氣設(shè)備必須經(jīng)過考試合格的防爆電氣設(shè)備檢查員檢查其安全性能，并取得合格證；

2、外客完整無損，無裂痕和變形；

3、外殼的緊固件、密封件、接地件齊全完好；

4、隔爆接合面的間隙、有效寬度和粗糙度符合規(guī)定，螺紋隔爆結(jié)構(gòu)的擰入深度和嚙合扣數(shù)符合規(guī)定；

?5、電纜接連盒和電纜引入裝置完好，零部件齊全，無缺損，電纜連接牢固、可靠。一個(gè)電纜引入裝置只連接一條電纜。密封圈外徑與電纜引入裝置內(nèi)徑之差，應(yīng)符合下列要求：

第5章?礦用電源及備用電源

5.1礦用電源的特點(diǎn)、主要技術(shù)指標(biāo)及分類

礦井監(jiān)控系統(tǒng)電源同一般直流電源相比具有如下特點(diǎn)：

?1、本質(zhì)安全型防爆輸出；

2、電網(wǎng)電壓波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)；

3、效率高、體積小、重量輕；

4、保護(hù)功能強(qiáng)；

5、輸入電壓范圍寬；

5.2 礦用線性直流電源

線性直流電源又可分為穩(wěn)壓源、恒流源和非穩(wěn)定電源3種。礦用線性直流電源一般由變壓器、整流電路、雙重限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路組成。

變壓器除具有降壓作用外，還具有電磁隔離功能；整流電路將交流整定為直流；濾波電路濾除整流電路輸出的交流成分；雙重限流（恒流）限壓（穩(wěn)壓）電路保證本質(zhì)安全型防爆電源的輸出，同時(shí)可作為穩(wěn)壓或恒流電路，輸出穩(wěn)壓或恒流電源。

1、半波整流電路；

2、全波整流電路；

3、橋式整流電路。

5.3? 礦用開關(guān)電源
5.3.1礦用開關(guān)電源的特點(diǎn)

采用半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，將一種電源形態(tài)轉(zhuǎn)變成為另一種電源形態(tài)，并且有穩(wěn)定輸出控制和短路等保護(hù)功能的電路稱為開關(guān)電源。

礦用本質(zhì)安全型防爆開關(guān)電源同地面普通開關(guān)電源相比具有如下特點(diǎn)：

1輸出功率受限；

2、輸出端濾波電容和電感受限；

3、輸入、輸出必須電氣隔離；

4、大的電壓允許輸入范圍；

5、多重化保護(hù)；

6、恒壓--恒流輸出特性；

5.4 礦用備用電源
???? 5.4.1 礦用備用電源的特點(diǎn)

礦井監(jiān)控設(shè)備必須配備備用電源，并保證維持正常工作時(shí)間不小于2h。礦用備用電源同一般備用電源相比具有具有如下特點(diǎn)：

1、應(yīng)采用蓄電池；

2、蓄電池應(yīng)采用連續(xù)浮充制；

3、備用電源要與主電路共用輸出限壓（穩(wěn)壓）和限流（恒流）電路；

4、蓄電池要全密封免維護(hù)；

5、蓄電池無記憶效應(yīng)。

第6章?礦用傳感器

6.1? 基礎(chǔ)知識(shí)

在礦井監(jiān)控系統(tǒng)中，所需監(jiān)測(cè)的物理量大多數(shù)是非電量，如：甲烷、風(fēng)速、溫度等，而這些物理量是不宜直接進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)摹榱吮阌趥鬏?、存?chǔ)和處理，就必須對(duì)這些物理量進(jìn)行變換，將他們變換成便于傳輸、存儲(chǔ)和處理的物理量。目前最能滿足這些要求的是電信號(hào)。電信號(hào)的測(cè)量、傳輸、存儲(chǔ)和處理手段最為成熟，便于信號(hào)的放大、傳輸、存儲(chǔ)和計(jì)算機(jī)處理。這就需要使用傳感器將被監(jiān)測(cè)的非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。傳感器作為監(jiān)控系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，完成著信息的獲取和轉(zhuǎn)換功能，其性能的好壞直接影響著系統(tǒng)的監(jiān)控精度。當(dāng)然，隨著光傳輸、存儲(chǔ)和處理技術(shù)的發(fā)展，光信號(hào)將會(huì)成為另一種便于信號(hào)傳輸、存儲(chǔ)和處理的信號(hào)。

6.1.1? 基礎(chǔ)知識(shí)

傳感器主要由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、測(cè)量電路和輔助電源組成，如圖所示。在礦井監(jiān)控領(lǐng)域又將敏感元件和轉(zhuǎn)換元件統(tǒng)稱為傳感元件。

?6.1.1? 基礎(chǔ)知識(shí)

敏感元件就是將被測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換成另一種便于轉(zhuǎn)換為電量的非電量的器件。

轉(zhuǎn)換元件是將敏感元件所輸出的非電量轉(zhuǎn)換為電量的器件。

有時(shí)敏感元件同時(shí)兼做轉(zhuǎn)換元件，這時(shí)被測(cè)的非電量被直接轉(zhuǎn)換為電量，例如熱催化式甲烷傳感器的傳感元件。

傳感器的分類方法主要有：按輸入量(物理量)和按???? 變換原理分類兩種方法。

按輸入量分類的方法明確指出了傳感器所能監(jiān)測(cè)的物理量如甲烷、風(fēng)速、負(fù)壓等傳感器。

按變換原理分類的方法說明了傳感器的變換原理，如電化學(xué)、熱催化等。

為利用上述兩種分類方法的優(yōu)點(diǎn)，通常將上述兩種分類方法同時(shí)使用，如熱導(dǎo)式甲烷傳感器、超聲波旋渦式風(fēng)速傳感器等。

此外，還有按能量的傳遞方式(有源和無源)、使用型式(便攜式、機(jī)載式等)、輸出信號(hào)(模擬式和數(shù)字式)等分類方法。

?6.1.2 基本概念

1、量程

指?jìng)鞲衅魉试S測(cè)量被測(cè)物理量的量值范圍。一般用傳感器允許測(cè)量的物理量的上、下極限來表示，其中上限值又稱為滿量程值。

在使用中，如果被測(cè)物理量超出了傳感器所規(guī)定的量程范圍，將會(huì)造成較大的測(cè)量誤差或傳感器的損壞。

?6.1.1? 基本概念

2、精度

精度表示傳感器的測(cè)量結(jié)果與被測(cè)實(shí)際值的接近程度。

精度一般用“極限誤差”來表示

3、遲滯

遲滯是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓縳增大(正行程)或減小(反行程)時(shí)，輸出／輸入曲線不重合的程度。

4、重復(fù)性

重復(fù)性就是指?jìng)鞲衅髟谙嗤墓ぷ鳡顟B(tài)下，重復(fù)地輸入一個(gè)相同的值時(shí)，其輸出的一致性程度

?6.1.2? 基本概念

5、線性度

為了標(biāo)定和數(shù)據(jù)處理，一般要求傳感器的輸出與輸入成線性關(guān)系，并能準(zhǔn)確地反映被測(cè)量的實(shí)際值。然而，實(shí)際使用的傳感器，其輸出與輸入之間并不是所要求的線性關(guān)系，如圖4．4所示。這就是要求對(duì)實(shí)際傳感器進(jìn)行線性化處理，即用一條直線去逼近傳感器的實(shí)際工作曲線，如圖4．5所示。圖a是采用擬合最小的直線，而圖b是采用通過零點(diǎn)和滿量程點(diǎn)的直線。

6.1.2? 基本概念

不難看出，用輸出與輸入成線性關(guān)系的直線擬合實(shí)際工作曲線，將會(huì)帶來誤差。為了描述傳感器輸出／輸入曲線的非線性程度，一般用所測(cè)得的輸出／輸入標(biāo)準(zhǔn)曲線與理論擬合直線的偏差與滿量程輸出值的百分比來表示，并稱之為線性度或非線性誤差。

?6.2.1? 基本概念

6、靈敏度

?靈敏度是指?jìng)鞲衅鞯妮敵鲈隽颗c輸入增量之比

?靈敏度一般用擬合直線的斜率來表示

6.1.3? 供電方式

礦用傳感器的供電方式有內(nèi)部供電和外部供電兩種。

1、內(nèi)部供電方式

?傳感器的內(nèi)部供電方式包括傳感器自帶整流電源和蓄電池(或干電池)兩種。

6.1.3? 供電方式

自帶整流電源：體積大、重量重，并且在傳感器的設(shè)置位置上，不一定好取交流電源。（很少用）

?蓄電池(或干電池)：需要定期充電(或更換)，維護(hù)工作量較大，（用于能耗很小的傳感器）

2、外部供電方式

?包括就近供電和集中供電兩種。

1）外部就近供電方式

是指由系統(tǒng)分站電源、或電控箱、或電源箱向傳感器供電的方式，

優(yōu)點(diǎn)：供電距離近、功耗小、簡(jiǎn)單方便

是礦井監(jiān)控系統(tǒng)傳感器的主要供電方式

傳感器外部就近供電可以采用恒壓源供電，也可以采用恒流源供電，究竟采用什么方式取決于傳感器對(duì)電源的要求。采用恒壓源供電，傳感器所得到的電壓大小受供電電纜的長(zhǎng)度、芯線直徑、材質(zhì)、接觸電阻影響，同時(shí)也受負(fù)載波動(dòng)的影響。在供電電壓一定的情況下，供電電纜越長(zhǎng)，芯線直徑越細(xì)，材質(zhì)電阻率越大，接觸電阻越大，傳感器吸收電流越大，線路壓降就越大，傳感器得到的電壓值就越小。

6.1.3? 供電方式

因此，采用恒壓源供電的傳感器一般在傳感器內(nèi)部又設(shè)置了二次穩(wěn)壓電路，以保證傳感器的正常工作。采用恒流源供電，傳感器所得到的電流大小受外界因素影響較小，這是因?yàn)殡娎|的絕緣電阻很大。但由于傳感器電路一般需要在穩(wěn)定的電壓下工作，因此采用恒流源供電的傳感器一般也在內(nèi)部設(shè)置穩(wěn)壓電路。

2）集中供電方式???

?為了保證在井下供電不正常的情況下，仍能對(duì)被測(cè)物理量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有的礦井監(jiān)控系統(tǒng)采用了中心站集中供電方式

在同樣的監(jiān)控容量下，需要的電纜較多，系統(tǒng)投資較大，并且不便于安裝維護(hù)。

中心站向傳感器供電，即可以采用恒流源供電，又可以采用恒壓源供電，究竟采用什么方式取決于傳感器對(duì)電源的要求。

在礦井監(jiān)控系統(tǒng)中，被測(cè)物理量可分為開關(guān)量和模擬量?jī)纱箢悺?/div>