煤矿瓦斯监控系统设计

关键词： 抽放 灾害 矿井 煤矿

煤矿瓦斯监控系统设计（精选8篇）

篇1：煤矿瓦斯监控系统设计

安益煤矿瓦斯监测监控系统管理实施细则

瓦斯监测监控系统是领导煤矿安全生产决策提供科学可靠的第一手材料，是及时协调和正确指挥生产的重要途径。为了充分发挥煤矿瓦斯监测监控系统在煤矿安全生产中的重要作用，有效遏制煤矿重特大瓦斯事故的发生，规范瓦斯监测监控系统的运行管理，真正发挥监控系统在“一通三防”中得作用，保证瓦斯监测监控系统正常运行及运行的有效性，根据《煤矿安全规程》（2006年版）和上级有关文件，对系统的日常维护及责任管理规定了《安益煤矿瓦斯监测监控系统管理实施细则》，请遵照执行。

一、管理机构

煤矿安全监测监控系统由董事长为组长，总经理、总工程师、安全、企管副总经理、通风部为副组长，生产部副部长、生产连队队长为成员的领导组；调度监控组和通风队全面负责具体工作。

二、管理职责范围划分

1、调度监控组负责煤矿安全监测监控系统井下主传输电缆的敷设、分站定位、监测监控设备装置的管理和井上中心站得数据处理。按标准安装、回收各类分站、断电仪及各类传感器保证系统正常运行：监控系统安装在地面的所有设施及其附属设备，均由调度监控组负责管理和维修。

2、安装敷设在回采工作面的各种传感器、断电仪及相应的传输电缆，均由在工作面的生产队组负责管理，随着工作面的推进负责该传感器及传输电缆和移动、回收。

3、安装敷设在掘进工作面的各种瓦斯传感器、断电仪及相应的传输电缆，均由在工作面的生产队组负责管理，并且随着工作面的延伸负责该瓦斯传感器及传输电缆的移动、回收，当传感器电缆要用完时，应及时调度监控组补充电缆。

4、相对固定的装置均由调度监控室负责管理、使用和维修。

5、系统的分站和电源安设在什么地点，就由管辖区的队组负责管理，要班班观察电源、分站的批示灯是否正常显示，若有异常情况，及时向调度监控室汇报。

6、凡属于与装置关连的电气设备，电源线、控制线均由管辖范围的机电维护人员负责安装，在安装拆除时，必须与监控组联系现场共同进行。

7、生产队组检修或更换与分站、断电仪等相关的电器设备，或有计划区域性停电检修影响监测监控系统正常运行的必须提前1天汇报调度室，经生产、安全副总经理或调度主任批准后，调度监控组配合实施，生产队组无权中断监测监控装置的正常运行。否则，追究有关人员的责任。

8、井下装置发生故障时，先由瓦检员就地代替传感器进行检查，但断电装置必须在8小时内修好，投入使用，否则必须停产修复。

9、如果监测装置与人工监测出现误差时，在测值的正负0.2%范围内，应以测值大的瓦斯浓度为准，以确保安全。

10、如人员监测平均值与装置监测值误差超过0.2%时，监测人员应立即下井进行校正，在此期间，任何人不得擅自停用监测装置。

11、使用监测装置断电的工作面、井巷等地点，严禁自动复电，只有当瓦斯浓度降到《煤矿安全规程》规定以下，方准人工复电。各级值班管理人员，在断电装置出现故障末采取措施，末经生产、安全副总经理或调度主任批准，不得指示甩掉断电装置不用。

12、瓦检员、安全员、采掘班组长每班至少对所管辖范围内的监测装置和支线电缆进行一次外观检查，发现问题及时汇报调度、监控组并协助处理。13调度监控组要不定期检查，不断完善安全监控系统的各项工作。

三、安全监测监控设备的安装要求及标准

1、安装前准备工作

1-1根据要求确定安装位置和电缆长度

1-2检查设备各部件应齐全、完整，电缆无破口、绝缘导通性良好，并备足安装用的各种材料。

1-3设备的调试要求：分站、传感器、断电仪等装置必须在井上正常运转24h后可下井。

2、井下安装

2-1设备搬运或安装时要轻拿轻放，防止剧烈震动和冲击。2-2敷设的电缆必须使用专用阻燃或光缆，严禁与调度电话电缆或动了电缆连接，并且要与动了电缆保持300mm以上的距离。固定电缆要用吊钩悬挂，非固定电缆要用柔性材料悬挂，悬挂点间距为3m，每拉一次线，必须按标准吊挂。

2-3监测设备本质安全电路部分的输入、输出信号必须为本质安全型信号。高压部分必须按照煤矿防爆要求封盖。供电电源必须取自被控开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧。

2-4电缆进线嘴连接要牢固，密封良好，密封圈直径和厚度要合适。2-5传感器和井下分站的位置和瓦斯传感器报警点、断电仪、复电点及断电范围要符合有关要求。

2-5-1瓦斯传感器应垂直悬挂，回采工作面瓦斯传感器应吊挂在距切眼煤帮不大于10m、距顶板不大于300mm、距巷道侧壁不小于200mm的位置；回风流瓦斯传感器应呆挂在距回风顺槽口10-15m，距顶板300mm、距巷道侧壁不小于200mm无淋水的位置，并且随工作面的推移而移动。其它传感器（开停、风速、一氧化碳、风门、馈电、风筒等）设置在能正确反应该设施或参数的位置。

2-5-2掘进工作面瓦斯传感器应吊挂在距工作面不大于5m的位置，随工作面的延伸而移动，使之始终处于小于5m的位置。

2-5-3井下分站应设置在无淋水、宽敞、易于检修读数，并且与传感器之间的距离不大于监测系统要求的巷道或硐室。

2-5-4瓦斯传感器的报警点、断电点、复电点与断电范围协调必须符合《煤矿安全规程》第168条规定。

3、安装完毕后，由调度监控组与辖区负责人，现场清点所安装设备的数量、型号，检查电缆悬挂是否符合标准等，验收合格后，填写监控设备使用卡片，双方负责人签字，各持一份留存。

四、断电仪安装、拆移

凡需安设断电仪的工作地点，必须在作业规程或安全技术措施中对传感器数量、连锁开关安设地点、接点和电源线及控制范围等做出明确规定。

应安装断电仪的地点，开工前由施工队组与矿调度值班室联系，由调度值班室下达通知单，调度监控组准备调试和所需断电装置，生产队组准备连锁开关等，安装前1天生产队组与调度监控组具体联系。凡因工作失误影响断电仪安装运行和采掘工作面正常开工者，将追究有关人员的责任。

断电装置由调度监控组安装。

五、其它

未述部分执行《煤矿安全规程》（2006年版）和《矿井通风安全监测监控使用管理规定》和《山西省煤矿“一通三防”管理规定》以及上级有关文件的要求。

篇2：煤矿瓦斯监控系统设计

对煤矿瓦斯远程监控系统建设的探讨

通过对宁夏煤矿远程监控系统方案和建设情况的介绍,分析了在煤矿瓦斯远程监控系统建设过程中出现的问题,对问题的`解决提出了建设性的意见与建议.

篇3：煤矿无线瓦斯监测系统设计

根据煤矿井下环境特点, 将基于Zig Bee的无线瓦斯监测系统分为三个层次:终端节点层、路由节点层和协调器节点层, 如图1所示。终端节点是监测系统的最底层, 负责采集瓦斯数据并通过路由节点将数据传输给协调器节点, 终端节点分布在煤矿井下需要监测瓦斯浓度的各个区域, 由于不需要布线, 所以可以分布在任何位置, 而且由于成本比较低, 因此可以大范围的进行部署。路由节点负责将其无线信号覆盖范围内的终端节点的数据转发给协调器节点, 起到中继和转发的作用。终端节点和路由节点考虑到系统部署的灵活性, 均采用电池供电。协调器节点作为整个Zig Bee网络的中心, 负责无线网络的建立, 同时也是所有终端节点数据的汇聚点, 所有终端节点的数据最终通过协调器节点与井下通信主干网络连接, 将数据传输到地面。所有的终端节点、路由节点及协调器节点组成了一个具有自组织和自愈功能的Zig Bee网络。终端节点和路由节点可以根据井下实际环境进行部署, 同时考虑到一定的冗余性。当有新的节点加入或某些节点出现故障时, 整个网络可以自动重新组建, 这样保证了整个网络的可靠性和灵活性。

2 终端节点设计

终端节点处于整个Zig Bee网络的最底层, 负责采集瓦斯数据, 然后将数据通过路由器汇聚到协调器节点。终端节点的系统结构如图2所示, 它由传感器模块、主控及通信模块和电源模块组成。终端节点的功能包括数据采集、自动接入网络和数据传输功能。

2.1 传感器模块设计

瓦斯传感器采用MJC4/3.0L, 该传感器根据催化燃烧效应的原理工作, 由检测元件和补偿元件配对组成电桥的两个臂, 遇可燃性气体时检测元件电阻升高, 桥路输出电压变化, 该电压变量随气体浓度增大而成正比正大, 补偿元件起到参数比较及温湿度补偿作用。MJC4/3.0L的桥路输出电压呈线性, 响应速度快, 具有良好的重复性和选择性, 元件工作稳定、可靠, 具有抗H2S中毒的特性。其工作电压为3V。

如图3所示, MJC4/3.0L由催化元件D和补偿元件C组成, 整个电路组成了一个惠斯通电桥。检测元件和补偿元件处于同一测量环境中, 整个检测电路采用+3V供电。在瓦斯浓度为0的新鲜空气中, C和D相等, 输出端电压为0;当瓦斯浓度不为0时, 在催化元件D的表面发生无焰催化燃烧, 并且阻值随着温度的上升而提高, 但是补偿元件C的阻值不发生变化, 从而导致电桥的平衡被破坏。

MJC4/3.0L输出的电压信号非常微弱, 只有毫伏级别, 因此需要经过放大后才能进行变换。如图4所示, 在系统中我们采用INA118作为放大器。它属于精密低功耗仪表放大器, 具有精度高、功耗低、共模抑制比高和工作频带宽等优点, 适合对各种微小信号进行放大。INA118独特的电流反馈结构使得它在较高的增益下也能保持很高的频带宽度。它由三个运算放大器组成差分放大结构, 内置输入过压保护, 且可通过外置不同大小的电阻实现不同的增益, 应用范围很广。INA118由于内含输入保护电路, 因此, 如果输入过载, 保护电路将把输入电流限制在1.5m A到5m A的安全范围内, 以保证后续电路的安全。由于电阻的稳定性和温度漂移对增益有影响, 因此, 在那些需要获得高精度增益的应用中对电阻的要求也比较高, 应采用高精度、低噪声的金属膜电阻。因此, 在高增益时的接线电阻不能忽略, 由于它的存在, 实际增益可能会有较大的偏差。修正的具体方法是用一个可调电位器替代电阻, 调节电位器使得输出电压与输入电压的比值达到设计所要求的增益值。

如图4所示, R3的阻值选择1k即可满足本系统的要求, 经过放大后的信号输入到单片机的A/D转换输入口。

2.2 控制及通信模块设计

系统的Zig Bee通信收发芯片采用CC2530, 而整个系统使用CC2530内部集成的8051内核作为控制核心。CC2530是一个兼容IEEE 802.15.4的真正的片上系统, 支持专有的802.15.4市场以及ZigBee、Zig Bee PRO和Zig Bee RF4CE标准。CC2530提供了101d B的链路质量, 优秀的接收器灵敏度和健壮的抗干扰性, 四种供电模式, 多种闪存尺寸, 以及一套广泛的外设集--包括2个USART、12位ADC和21个通用GPIO, 以及更多。除了具有优秀的RF性能、选择性和业界标准增强8051MCU内核, 支持一般的低功耗无线通信, CC2530还可以配备TI的一个标准兼容或专有的网络协议栈 (Remo TI, Z-Stack, 或Simplici TI) 来简化开发。CC2530可以用于的应用包括远程控制、消费型电子、家庭控制、计量和智能能源、楼宇自动化、医疗以及更多领域。CC2530提供了一个两线的调试接口, 允许对片上闪存进行编程, 还提供了访问存储器和寄存器内容的功能, 以及调试功能。

CC2530使用的8051 CPU内核是一个单周期的8051兼容内核。它有三个不同的存储器访问总线 (SFR、DATA和CODE/XDATA) , 以单周期访问SFR、DATA和主SRAM。它还包括一个调试接口和一个18输入的扩展中断单元。增强型8051内核使用标准的8051指令集。但由于以下原因它的执行效率比普通的8051要快很多。一是它的每个指令周期均采用一个时钟周期, 而标准的8051每个指令周期是12个时钟;二是消除了总线状态的浪费, 除了速度提高之外, 增强型8051内核还包括结构上的改善。同时该8051 CPU采用第二个数据指针并且具有一个扩展的18源的中断单元。

CC2530片内自带ADC转换器, 该ADC转换器支持14位的模拟数字转换, 具有多达12位的ENOB。它包括一个模拟多路转换器, 具有多达8个各自可配置的通道, 以及一个参考电压发生器。转换结果通过DMA写入存储器。还具有若干运行模式。该ADC转换器具有可选的抽取率, 这也设置了分辨率 (7到12位) , 8个独立的输入通道, 可接受单端或差分信号, 参考电压可选为内部单端、外部单端和外部差分或AVDD5。同时, 其可产生中断请求, 转换结束时具有DMA触发, 并具有温度传感器输入和电池测量功能。

AIN0-AIN7引脚可作为ADC转换器的输入端, 这些引脚连接到内部的ADC转换器上。本系统中选用AIN0作为瓦斯传感器的输入端。INA118将瓦斯传感器的信号放大后通过OUT输出端连接到AIN0上。将输入配置为单端输入。ADC执行完转换操作后, 将结果通过DMA送到存储器中, 不需要任何CPU的干预。数字转换结果以2的补码形式表示。对于单端配置, 结果总是为正。只是因为结果是输入信号和地面之间的差值, 它总是一个正符号数。当输入幅度等于所选的电压参考值时, 达到最大值。

CC2530的外围电路很简单, 如图5所示, 需要很少的外部元器件即可组成核心电路。如图4所示, 电路中需要设置32MHZ和32.768KHZ两个晶体振荡电路, 再加上射频发射和接收天线电路以及相应的电源电路和电容滤波器电路就构成了Zig Bee终端节点的控制及通信模块。

Zig Bee终端节点的协议栈使用德州仪器公司提供的免费的ZigBee2006协议栈实现Zig Bee无线网络各个节点之间的数据通信。

2.3 电源模块设计

采用无线通信方式替代有线通信方式有效解决了信号线的布线问题, 但仅仅信号线部分采用无线方式还不能彻底解决布线施工的问题, 因为还涉及到电源线的布线。因此, 若能解决电源线的布线问题将能彻底解决有线通信带来的弊端。所以, 本系统中采用电池供电的方式。而且对于CC2530来说也非常适合采用电池供电的模式。

系统中需要的电压总共有两种:3.3V和3V。为了有效的降低系统功耗, 采用MH53XX系列稳压芯片。该类稳压芯片属于低压差三端稳压器, 采用CMOS技术开发。内置有低通态电阻晶体管, 因而输入输出压差低, 压差典型值为60m V。输出电流500m A, 功耗非常低, 仅仅1u A, 输出电压可选, 输出电压精度为2%。最高工作电压可达10V, 适合需要较高耐压的应用电路。

如图6所示, 分别采用MH5330和MH5333两款稳压芯片给系统提供3.3V和3V的电源。其中3.3V给CC2530供电, 3V给瓦斯传感器MJC4/3.0L供电。

为了实现低功耗, CC2530采用低功耗供电模式。低功耗运行的实现是通过关闭电源模块以避免静态功耗。CC2530有5种不同的供电模式, 分别是主动模式、空闲模式、PM1、PM2和PM3。主动模式是一般模式, 而PM3模式具有最低的功耗。主动模式属于完全功能模式, 稳压器的数字内核开启。PM1模式下, 稳压器的数字部分开启, 复位、外部中断或睡眠定时器过期时系统将转到主动模式。PM2模式下, 稳压器的数字内核关闭, 复位、外部中断或睡眠定时器过期时系统将转到主动模式。PM3模式下, 稳压器的数字内核关闭。所有的振荡器都不运行。复位或外部中断时系统将转到主动模式。

3 路由节点和协调器节点设计

3.1 路由节点

路由节点和终端节点的核心电路基本一样, 只是路由节点不连接瓦斯传感器。路由节点的作用只是对其无线信号覆盖范围内的终端节点进行管理, 并起到信号中继的作用。路由节点根据煤矿井下现场的实际环境进行部署, 原则是使所有终端节点都能够被有效的覆盖, 并存在一定的冗余度。

3.2 协调器节点

协调器节点的核心电路与终端节点和路由节点一样, 也不连接瓦斯传感器。协调器是整个Zig Bee网络的管理者, 它管理和组织所有的路由节点及终端节点。同时, 协调器也作为网关, 与井下的主干网络进行通信, 将终端节点采集的瓦斯数据传输到地面。协调器既要进行无线射频信号的收发工作, 又要与井下核心网络系统进行通信, 协调器需要承担的处理任务比较重, 因此在系统中使用单独的处理器作为协调器的主控制器。综合考虑系统的成本及需要处理的任务, 我们采用STM32F107作为该系统中协调器的主控芯片。STM32系列处理器是采用Cortex-M3内核的ARM处理器, 它具有低成本、低功耗和高性能的特点。STM32F107集成了一个全速USB 2.0 Host/Device/OTG接口和两个具有先进过滤功能的CAN2.0B控制器, 同时集成一个10/100以太网媒体访问控制器 (MAC) , 以完整的硬件支持IEEE1588精确时间协议, 使设计人员能够为实时应用开发以太网连接功能。内置专用缓存让USB OTG、两个CAN控制器和以太网接口同时工作, 以满足通信网关应用的需求, 以及各种需要灵活的工业标准连接功能的需求。片上集成的以太网MAC支持MII和RMII, 因此, 实现一个完整的以太网收发器只需一个外部PHY芯片。只使用一个25MHz晶振即可给整个微控制器提供时钟频率, 包括以太网和USB OTG外设接口。微控制器还能产生一个25MHz或50MHz的时钟输出, 驱动外部以太网PHY层芯片, 从而节省了一个附加晶振。STM32F107微控制器还沿续了STM32产品家族的低电压和节能两大优点。2.0V到3.6V的工作电压范围兼容主流的电池技术, 如锂电池和镍氢电池, 封装还设有一个电池工作模式专用引脚Vbat。以72MHz频率从闪存执行代码, 仅消耗27m A电流。低功耗模式共有四种, 可将电流消耗降至两微安。从低功耗模式快速启动也同样节省电能;启动电路使用STM32内部生成的8MHz信号, 将微控制器从停止模式唤醒用时小于6微秒。

系统中, 我们根据煤矿实际情况设置了多个接口, 包括工业以太网接口、RS485总线接口及CAN总线接口, 以适应不同煤矿的实际网络情况。

4 结论

瓦斯浓度是煤矿安全监控中的一个重要参数, 对其进行监控具有重要的实际意义。为了解决传统的煤矿瓦斯监测盲点多、施工布线困难的问题, 设计了基于Zig Bee的无线瓦斯监测系统。主要工作如下:一是设计了瓦斯无线监测系统的系统结构。二是设计了瓦斯无线监测系统的终端节点、路由节点以及协调器节点的硬件电路。

该系统发挥了Zig Bee网络的灵活性及自组网特点, 采用电池供电, 部署方便、灵活。通过扩展相应的传感器及变换电路, 系统还可以监测煤矿井下如风速、温度等多个环境参数, 扩展比较方便。经过测试, 该系统运行稳定, 丢包率比较低, 适合在煤矿井下实施。对于煤矿安全生产具有较高的应用价值。

摘要：针对目前煤矿井下瓦斯监测布线困难、盲区多, 不能实现全面监控的问题, 设计了基于ZigBee的瓦斯无线监测系统。系统采用CC2530作为射频芯片及主控制器, 工作在2.4GHz频段, 采用电池供电。介绍了系统结构和功能, 以及终端节点的硬件电路设计及工作原理。系统功耗低, 组网灵活, 具有较好的实际应用价值。

关键词：ZigBee,CC2530,煤矿,瓦斯监测

参考文献

[1]费玲玲.基于ARM的瓦斯实时监测及预警系统[J].煤炭技术, 2011, 30 (3) :155-157.[1]费玲玲.基于ARM的瓦斯实时监测及预警系统[J].煤炭技术, 2011, 30 (3) :155-157.

[2]刘晔, 王斌, 杨新伟等.基于ZigBee技术的油矿遥测遥控系统设计[J].计算机测量与控制, 2010, 18 (2) :339-342.[2]刘晔, 王斌, 杨新伟等.基于ZigBee技术的油矿遥测遥控系统设计[J].计算机测量与控制, 2010, 18 (2) :339-342.

[3]杨丽, 范江波.基于STC12LE5608AD的便携式瓦斯检测报警仪设计[J].煤矿机械, 2011, 32 (9) .[3]杨丽, 范江波.基于STC12LE5608AD的便携式瓦斯检测报警仪设计[J].煤矿机械, 2011, 32 (9) .

[4]杨昌金, 王涛.精密低功耗仪表放大器INA118及其应用[J].国外电子元器件, 2000, 6 (6) .[4]杨昌金, 王涛.精密低功耗仪表放大器INA118及其应用[J].国外电子元器件, 2000, 6 (6) .

篇4：煤矿瓦斯治理的通风系统设计

【关键词】煤矿 瓦斯治理 通风系统

煤矿瓦斯事故是制约煤炭工业安全发展的突出问题[1-2]，因此研究煤矿瓦斯治理具有重要意义。矿井通风系统、抽采抽放、监测监控、现场管理是影响瓦斯治理的四个关键环节[3]，本文对建立健全、稳定、可靠的矿井通风系统进行了研究。

一、通风设备布置

（一）井下通风设施布置

第一、主要进、回风巷之间的每个联络巷中，必须砌筑永久性风墙；需要使用的联络巷及风井安全出口，必須按设计安设两道连锁的正向风门和两道反向风门。

第二、采空区必须及时封闭。必须随采煤工作面的推进，逐个封闭通至采空区的联通巷道。工作面开采结束后，必须在所有与采区相通的巷道中设置密闭墙，全部封闭采空区。

第三、控制风流的风门、风墙、风桥、风窗等设施必须可靠。不应在倾斜运输巷中设置风门；如果必须设置风门，应安设自动门或设专人管理，并有防止矿车或风门碰撞人员以及矿车碰坏风门的安全措施。

（二）确保风流稳定

为了保证风流稳定，需要在部分通风网路上安设风门、调节风窗和密闭等通风构筑物，并随生产的进度进行及时调节补充，风门间应尽可能设置闭锁装置。确保各用风地点的风量、风速符合《煤矿安全规程》的规定，确保风流稳定。

二、风量计算方法

基于分别计算法计算矿井需风量的公式如下：Q=（∑Q采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ它）×K矿通式中：

Q，矿井所需风量总和，m3/min；ΣQ采，回采工作面需风量之和，m3/min；ΣQ掘，掘进工作面需风量之和，m3/min；ΣQ硐，硐室所需风量之和，m3/min；ΣQ它，其它用风量地点所需风量之和，m3/min。K矿通，矿井通风系数，抽出式K矿通取1.15～1.2。

（一）Q采的计算

Q采的计算方式包括：按采煤工作面的瓦斯涌出量计算；按采煤工作面所需风量计算；按采煤工作面温度计算；按炸药使用量计算；按采煤工作面同时工作最多人数计算五种，然后选取其中一个最大值作为Q采，并通过风速验算公式验证。由于篇幅限制，这里只介绍按采煤工作面温度计算公式，因为其计算结果往往大于其它四种计算结果。按采煤工作面温度计算公式为：Q采=60×Vc×Sc式中：Q采为采煤工作面需要风量，m3/min；Vc为回采工作面适宜风速，m/s；Sc为回采工作面平均有效断面，按最大和最小控顶距有效断面的平均值计算，m2；所选择的Q采值需要满足以下验算公式范围：15×Sc≦Q采≦240×Sc。

（二）Q掘的计算

Q掘的计算方式包括按炸药使用量计算、按掘进工作面同时工作的最多人数计算、按局部风机吸风量计算三种。这里分别按照三种方式计算，并选取其中的最大值。下面一一进行介绍。

A、按炸药使用量计算公式为Q采=25Aj式中：Aj为掘进工作面一次使用最大炸药量，kg。B、按掘进工作面同时工作的最多人数计算为Q掘=4·N掘式中：4为每人每分钟供风标准，m3∕min；N掘为掘进工作面同时工作的最多人数。C、按局部风机吸风量计算的公式为Q掘=Qf×I×kf式中：Qf为掘进面局部通风机额定风量，m3∕min。I为掘进面同时运转的局部通风机台数，台；kf为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数；一般取1.2～1.3。

（三）Q硐的计算

独立通风硐室主要有井下炸药库、采区变电所、充电硐室及一些需要独立通风的机电硐室等。炸药库配风必须保证每小时4次换气量：Q库=4V/60式中Q库为井下炸药库需要风量，m3∕min。V为井下炸药库的体积，m3。B、充电硐室应按其回风流氢气浓度小于0.5%计算风量。C、机电硐室需风量应根据设备降温要求进行配风。D、选取硐室风量，须保证机电硐室温度不超过30℃，其它硐室温度不超过26℃.

（四）Q它的计算

根据经验，按（ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐）的10%计算。矿井负压按下列公式计算：h=Q2/S3 +h局R=α·L·P·/S3 式中：H为全矿井风压，Pa。R为井巷摩擦风阻，NS2/m8；α为摩擦阻力系数，NS2/m4；L为井巷长度，m；P为井巷断面周长，m；S为井巷断面积，m2；h局为局部阻力，按全矿风压的10%计算，Pa。等积孔计算公式如下：A=（1.19×Q）/ H （㎡）式中：A为等积孔，㎡；Q为矿井总风量，㎡/s；H为矿井负压，Pa。

三、通风措施

为了提高通风系统可靠性，本文建议执行以下通风措施：（一）根据通风需要，安设风门、调节风门；（二）同一井巷内安设两道风门时，必须保证两道风门不同时开启，防止造成风流短路；（三）勿在巷道内堆放杂物，保证巷道的有效断面；（四）严格按设计掘进、支护巷道，以保护巷道断面尺寸；（五）加强对各种通风设施和巷道的日常管理。（六）对相邻巷道的掘进时，尽量减少放炮震动，同时注意加强支护，防止岩体（或煤体）松动或破碎，以有效防止漏风；（七）加强对各通风设施的管理，对应密闭的地点应采用构筑物或永久密闭装置密闭，以保证满足通风及其它功能需要；（八）加强各通风设施的日常管理，保证设施满足设计和使用功能的需要。

四、结论

通风系统稳定是瓦斯治理的关键环节，对防止局部瓦斯集聚、对井下各作业地点瓦斯浓度的控制、对采煤、掘进工作面及其它巷道风排瓦斯都具有重要的作用。本文从通风设备布置、风量计算方法、通风措施三个方面对矿井通风进行了研究，所得结果对于煤矿通风系统管理具有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]岩敦.新一代煤矿通风与安全瓦斯监控系统[J]. 中国煤炭. 2005（09）

[2]郭献文，汪延，周立民. 瓦斯爆炸：煤矿矿难头号杀手[J]. 瞭望. 2005（29）

篇5：煤矿瓦斯监控系统设计

为高效有序地组织开展事故抢险、救灾工作，最大限度地减少煤矿事故造成的人员伤亡和财产损失以及对环境产生的不利影响，维护正常的社会秩序，根据国家有关法律、法规的规定，结合我县煤矿瓦斯监测监控实际，特制定本预案。

一、应急救援范围

我县行政辖区内矿井火灾、水灾、瓦斯、煤尘爆炸及煤与瓦斯突出可能发生的造成的煤矿事故。

二、主要组成部份

1、通讯；

2、应急救援组织机构；

3、应急救援总指挥组及各职能组职责；

4、抢险、救灾工作；

5、事故处理；

三、通讯

为了能迅速地将所发生的事故情况按有关文件规定报告上级有关部门及相关部门，并及时组织救援，县监测监控中心实行24小时值班制度，一旦出现灾情，立即按以下顺序通知：

—1 —

事故讯号（发现人：监控员）

局接到事故报告后，在规定时间内立即组织人员赶赴事故单位，组织救援工作。

四、应急救援组织机构

1、总指挥组

总 指 挥：煤炭局局长

副总指挥：煤炭局安全副局长、镇政府镇长、事故煤矿矿长。成 员：安全科科长、技术科科长、煤管所所长、事故煤矿安全副矿长。

※局技术科保证在接到事故报告后半小时内备齐相关图纸，—2—

矿长矿长 长副、矿所长 长、安全副煤系管领导所所 长、片区联局安全科门通组。知的相通关知部，事故领导小按局领导或 提供事故现场示意图，让应急救援人员了解事故地点及行动路线。

2、各职能组（1）通讯联络组 组

长：局监控中心主任

组

员：局监控室值班员、办公室值班员、矿长、煤管所所长、煤矿电工、煤矿监控员。

（2）抢救组

组

长：煤炭局安全副局长

副组长：安全科科长、圭山救护队队长、事故煤矿安全副矿长。

组

员：安全科全体、圭山救护队队员、煤管所及煤矿全体安全员，临时调集的采煤、维修骨干。

（3）事故调查组

由云南煤矿安全监察局或红河分局指配人员组成。（4）善后处理组 组

长：镇政府镇长 副组长：事故煤矿矿长

组

员：煤炭局、煤管所有关人员。

五、总指挥、副总指挥及各职能组职责

总指挥、副总指挥未到现场之前，一切由矿长或安全副矿长指挥，组织当班班长、安全员等实施临时应急措施，当总指挥或副总指挥其中一名到现场后，矿长或副矿长要及时汇报全面灾情，—3 — 从此时起，救灾行动计划由总指挥或副总指挥全面负责。

1、总指挥职责

（1）掌握全面灾情，决策救灾措施方案，指挥救援的关键性行动。

（2）听取灾区人员的汇报和副总指挥的意见，根据灾情变化，补充新的作战方案。

（3）检查救援及有关部门执行任务的情况，督促抢救组安全、有效地进行救援工作。

2、副总指挥职责

（1）掌握全面灾情，认真分析，制定措施，为总指挥决策救援方案提供充分依据。

（2）调动有关煤矿前往灾区救灾，组织救援所需材料设备支援灾区。

（3）按照总指挥的指示，根据灾情变化制定补充措施和作战方案，确定具体的救灾任务。

3、通讯联络组职责

（1）掌握全面情况，及时向上级相关部门汇报灾情情况，并将上级有关部门的指示及时转达与救援指挥组。

（2）配齐救援车辆，保障通讯畅通，及时组织安排医疗、保险等相关部门赶赴事故单位。

（3）做好接待工作，为参加救援的人员提供生活保障。

4、抢救组职责

—4—

（1）接到事故报告后，立即组织抢救组人员赶赴事故煤矿，指定地点待命。

（2）认真听取灾情汇报，了解灾害的发生时间、地点、起因、受灾人员情况、矿井各生产系统情况以及灾害的影响范围等，制定行动计划、措施，报告总指挥组。

（3）根据总指挥命令，按照总指挥组同意的救援实施方案和行动计划，在确保救援人员安全的情况下实施救援。

（4）及时汇报救援进展情况，根据现场存在的困难和问题，为副总指挥提供最新的救援方案依据。

（5）救援工作结束后，通知并检查所有人员是否撤离井下，并向副总指挥及时汇报。

5、善后处理组职责

（1）做好死、伤人员家属的接待工作，向其说明事故的起因及抢救进展情况，稳定家属情绪。

（2）抢救工作结束后，按照政策依据做好安抚宣传工作，避免引发其他事件。

（3）及时向总指挥组汇报安抚工作情况，协助做好其他工作。

六、抢险、救灾工作

抢险、救灾工作是减少人员伤亡、降低财产损失的重要保障，救援人员一定要有高度的责任感和使命感，用“三个代表”重要思想武装自己。抢险组在最短时间内到达事故单位后，立即做好以下工作：

—5 —

1、在最短时间内掌握事故的起因、地点、行动路线，按照总指挥组制定的救援方案立即投入战斗。

2、救护队及时疏散受灾害威胁的人员，勘查现场，根据事故现场的实际情况，科学地补充救援方案，有效、安全地实施救援。

3、及时与通讯联络组联系，让受伤人员得到及时救治，救援工作结束后，立即向总指挥组汇报，并检查救援人员是否全部撤离井下。

七、事故处理

由事故调查组根据事故类别、事故性质、事故原因，依照国家相关法律、法规进行处理。

篇6：煤矿瓦斯监测监控人员岗位责任制

（***煤矿）

煤

矿

瓦

斯

监

测

监

控

人

员

岗

位

责

任

制

煤矿瓦斯监测监控人员岗位责任制

一、煤矿瓦斯监测监控系统是有效预防和杜绝煤矿瓦斯事故发生的重要设施，监控人员必须以高度的责任感认真履行自己的职责，严格执行《煤矿安全规程》、“***煤矿瓦斯监测监控系统管理办法（试行）”和本矿各项规章制度，牢固树立“安全为天、以人为本”的思想，确保本矿瓦斯监测监控系统能正常运行，并发挥其安全保障作用。

二、瓦斯值班人员必须遵章守纪，持证上岗。爱护设备，遵守上机操作规程。严格执行交班制度，听从调度指挥，做好本班一切工作。

三、认真填写瓦斯监测监控运行日志和异常情况汇总日报表，随时掌握采掘进度，并按规定及时标注瓦斯探头的实际位置，准确反映系统的运行情况。

四、瓦斯监测值班人员发现系统无数据、数据不更新、不上传；瓦斯警报点定义不当、瓦斯曲线不正常；CO浓度超限、温度超高；主扇或局扇停止运行；风流短路或受阻、差压异常；馈断电报警等情况，必须立即通知调度主任、值班矿领导进行隐患排查，并将所发生异常情况报告上一级调度机构，而后随时汇报处理情况和接受上级调度指出指令。

五、瓦监值班人员发现瓦斯超限报警，必须立即通知调度主任、值班矿领导组织隐患排查，并将瓦斯超限原因、采取措施报告上一级调度机构，而后随时汇报处理情况和接受上级调度指令。并做好详细

记录。

六、瓦斯系统一旦发生故障，瓦斯值班人员应立即向值班领导报告。积极组织厂家和系统维修人员进行抢修，尽可能在短时间内恢复正常。发生故障超过1小时后得不到处理，应向上一级调度机构报告，并做好故障发生的时间、地点、现象、原因以及处理办法和恢复正常的记录，留档备查。

七、瓦监值班人员收到上级管理部门的“指令”和“监管处理决定书”后，必须马上报告调度主任、值班矿领导采取有力措施认真贯彻执行。而后每隔半小时向发令部门汇报一次落实处理情况，直到异常情况

消除为止。

八、瓦监值班人员必须遵守机房、调度监控室内等管理制度，不得用瓦斯临近计算机人事危害公共安全、网络安全、损害公共利益或侵害他人正当权益的活动，不得传播和发送与安全生产无关的其它信息，不得安装与监测系统无关的任何程序，值班人员或其它人员不得玩游戏、播放光盘，发现以上情况给予罚款或除名处理。

九、监控值班人员平时应经常学习计算机知识和系统相关的软件知识，每年至少参加一次上级主管部门组织的系统培训，熟练掌握系统的维修技能、故障处理技能和计算机操作技能，以便提高自己的实际工作能力。

十、瓦斯监控人员无故脱岗或值班期间未认真履行职责，玩忽职守，致使重大隐患和险情未能及时发现报告，造成不良后果的罚款

50-100

元，造成严重后果的要撤职，造成事故的要追查刑事责任。

十一、在监控室内不允许与监控无关的人员出入或随意去耍微机，发现后对当事人和监控值班人员给予100元的罚款。

篇7：煤矿瓦斯监控系统设计

重点调研的18个煤矿共有业主9名，从业人员（含管理人员和工人）1143名，其中：本科1名，专科1名，中专2名，高中90名，初中440名，小学609名；工程师8名，助工11名；经过省级培训47名（业主和矿长），市级培训322名（特殊工种人员，如瓦斯监控系统监控员、瓦斯工、电工、绞车工、爆破工等）。2003年5月，在原经贸局的统一组织下，18个煤矿先后安装了kj101型号或kj90型号的瓦斯监控系统，其中15台kj101，3台kj90。安装2－3个瓦斯探头的有2个煤矿，4—5个探头的10个煤矿，6—8个探头的6个煤矿。

二、瓦斯监控系统使用中存在的主要问题及原因

一是煤矿业主重视不够。调查显示，9名业主中，高中以上文化23%，初中文化占77%，因文化有限，33.3 %的业主望“机”兴叹，对监控系统一窍不通，67.3%一知半解，似懂非懂。多数业主上思想麻痹，认为监控系统即使正常，照样需瓦检员下井检测，嫌瓦斯探头跟进采掘进度麻烦，不如人实地探测方便。工作上重视不够，部份业主习惯“掌大脉”，安全生产等事务性工作甩给矿长，对监控系统的使用情况很少过问，突出表现在瓦斯监控系统操作员（以下简称监控员）严重不足，全县仅27名，其中，有2名专职监控员的3个矿，1名专职监控员的3个矿，其余18名均为兼职。监控员少，保证24小时专人值班，保证监控系统正常运行，及时填报监控系统运行表无从谈起。

二是监控员业务素质低下。监控员多数只经过市上一次短期培训，其中：中专1名，占3.7%；高中6名，占22.2%；初中以下20名，占74.1%。据监控员们介绍，参加市上培训时如读天书，虽获得了上岗证，能熟练操作的毕竟是少数。实地摸底表明，27名专兼职监控员中，2名能熟练操作，占11.1%，6名基本熟练，占33.3%，其余仅能将监控系统打开，勉强看懂一般监测数据，有的“工作日志”也不会查询。

三是监控系统使用率偏低。各煤矿的监控系统均为2003年5月以后安装的，耗费5.2—9.1万元左右（与型号、探头数量、井深等因素有关）。除红桥江远煤矿有一台不能正常运行的备有微机外，其余17个煤矿没有。因监控员能力有限，不善维护，加之煤灰重等因素，导致监控系统故障频繁，而当地又无专业维修，只好请县外（兴文和珙县）技术人员，他们有时几天后才能赶来，维修费少则近百，多则数千。通过调阅工作日志发现监控系统正常运行率普遍偏低，工农煤矿和五八煤矿使用情况较好（占11.1%），另8个煤矿间断使用（占44.44%），近一半煤矿偶尔使用，如同摆设。

四是监管力度有待加强。客观上，今年来县安监局、县经商局等主管部门和五矿镇、红桥镇党委、政府加大了对煤矿安全生产的监管力度，据业主和矿上其他人员介绍，“今年各级来检查的次数比往年多，但真正认真查看瓦斯监测系统的不多，往往只看看微机开没开”。据调查，五矿、红桥两镇的驻矿干部多数履行职责认真，坚持住矿，但对煤矿安全生产知识了解不多，特别是对监控系统的性能不了解，多数人是“睁眼瞎”，有效监管受限，而主管部门到煤矿检查毕竟有次数。

三、加强煤矿瓦斯监控系统管理的几点建议

如何强化对瓦斯监控系统的使用管理，是当前煤矿安全生产管理的重要环节。

（一）加强领导，尽快启动三级联网工程。实行煤矿企业、镇、县三级联网监测，是解决点多、面广、实时监控难的重要手段，是确保煤矿安全生产的重要途径，是一项利国利民的民心工程。建议县政府尽快将三级联网工程建设纳入重要议事日程，明确相关单位和人员的责任，邀请有关专家学者来我县指导，统筹规划，科学制订实施方案。本着谁受益，谁投资的原则，联网经费应以煤矿业主自筹为主，政府适当补助。坚持阳光作业，煤矿安全监管部门要严格按照国家安全生产监管总局、国家煤矿安全监察局《关于推广煤矿数字化瓦斯远程监控系统的通知》规定的技术标准和质量要求，严把安全质量关。按照“分级监管，分级响应”的原则，建立非正常情况处置程序和应急预案，健全系统管理运行机制，确保实时监控。

（二）强化培训，为安全生产提供人才保证。一是强化业主和矿长的培训。首先是加强对他们的日常教育，引导他们牢固树立安全生产就是最大的经济效益和社会效益的观念，舍得花钱保安全；其次，积极组织他们参加各类培训，提高经营管理水平。二是强化监控员的技能培训。除按规定选送市上培训外，县上主管部门应针对他们的素质现状，主动联系科研院校举办培训班，分期分批轮训，凡不合格者严禁上岗。同时，要引导企业主动加强对员工的培训，开展岗位练兵活动，不断提高员工的业务技能和安全生产意识。三是强化对驻矿干部培训，使他们熟练掌握安全生产的有关政策法规，了解正确行使监管职责的相关知识，以解决不会和不善监督管的实际问题。四是通过市场化运作，在五矿或红桥建立技术服务中心，为全县煤矿企业提供技术支撑。

篇8：煤矿瓦斯分级报警系统设计

瓦斯事故是煤矿发生最频繁以及危害最大的事故,它制约煤矿安全发展和可持续性发展,也影响社会稳定。据统计2004年至2013年期间,我国煤矿共发生重特大事故300起,死亡人数为6680人。其中,重特大瓦斯事故为187起,共死亡4445人[1],因而煤矿必须做好瓦斯防治工作。利用计算机、网络通讯等现代高科技手段,将煤矿瓦斯监测监控系统联网,实时监控煤矿安全生产状况,出现安全异常时自动报警并向相关责任人发出报警短信,可以最大程度地降低瓦斯事故的发生[2]。

目前煤矿瓦斯监测监控系统普遍存在一些问题,具体如下:

1)大多系统都是依据国家相关标准中规定的报警、断电门限进行瓦斯超限处理,当瓦斯浓度达到报警门限时系统发出报警提示并发送短信到相关人员手机;当瓦斯浓度达到断电浓度时,切断矿井相关区域的电源。这种不分级别的瓦斯超限处理方式,使得报警无法分级响应,也丧失了提前处理的时机。

2)煤矿井下测点众多,每个测点都有发生瓦斯超限的可能,因而报警的情况是时有发生的。同时因为一些操作还会引起特殊情况,如煤矿井下放炮时会引起瓦斯浓度瞬间升高,一般会在较短时间内下降到安全值;煤矿井下设备(如分站、传感器等)维修也可能会造成短时间内的瓦斯假超限情况。以上各种情况因为系统没有分级处理因而都将引起报警,不利于相关人员及时掌握真正的瓦斯报警情况。

本文设计了煤矿瓦斯分级报警系统,利用现有KJ95N煤矿安全监控系统,对实时采集的瓦斯数据进行分析处理,将达到各级报警门限的数据根据不同的报警级别系统进行报警提示并发送相关短信到对应报警级别的责任人手机,实现瓦斯的分级报警、分级响应。

1 系统结构

煤矿瓦斯分级报警系统的系统结构如图1.所示:横线下方为利用已有的KJ95N煤矿安全监控系统通过分站将瓦斯传感器采集到的煤矿井下现场瓦斯数据收集起来供煤矿瓦斯分级报警系统使用。煤矿瓦斯分级报警系统将收集到的数据进行分析处理,将各级报警信息在终端上显示并自动发送报警信息短信给相关责任人。

2 系统功能

系统功能如图2所示,由以下几个功能模块组成:用户管理模块,瓦斯报警分级设置模块,瓦斯分级报警显示模块和短信发送模块。

1)用户管理:实现用户信息的增加、修改和删除操作。需要维护的用户包括操作系统的使用者以及接受瓦斯分级报警短信的各部门相关责任人员。

2)瓦斯报警分级设置:实现各级瓦斯报警的门限设置,根据瓦斯报警的不同严重程度设置与之相对应的不同瓦斯报警门限,当瓦斯浓度达到某个报警门限时触发系统进行具体级别的瓦斯报警提示以及进行短信自动发送。

3)瓦斯分级报警显示:瓦斯报警产生时系统将立即进行提示,并通过不同的颜色和语音来区分报警等级以方便用户第一时间掌握瓦斯报警信息;系统提供历史分级报警信息查询功能,以方便用户排查问题。

4)短信发送:实现报警短信设置、手动发送信息、发送记录查询功能。报警短信设置为不同级别报警信息设置需要其自动发送的不同级别、不同业务部门的相关责任人;需要设置具体部门的相关责任人接受哪些级别的报警信息,以及用于接受短信的手机号,手机号码必须正确以保证短信正常接受。除了自动发送报警信息,系统还提供手动发送信息功能,管理员可以向需要接受信息的责任人发送相关短信。系统提供所有的短信(自动发送和手动发送)发送记录查询功能。

3 关键技术

3.1 瓦斯分级报警

本系统将瓦斯报警划分为4个等级,等级越高其危害程度越严重:

初级报警:瓦斯报警、断电门限值比国家相关标准(如《煤矿安全规程》、《AQ1029-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》)规定的值要低。出现一级报警时系统语音报警并弹出蓝色文字提示信息,向通风区长、分管区长、通风工区当日值班班长、分管队长、监控队长等发送报警短信。

一级报警:瓦斯浓度达到国家相关标准时发生一级报警;系统语音报警并弹出黄色文字提示信息,向通风区长、分管区长、通风工区当日值班班长、分管队长、监控队长等发送报警短信。

二级报警:瓦斯浓度超过国家相关标准,并涉及局部区域事态较为严重的报警为二级报警;系统语音报警并弹出橙色文字提示信息,除了向一级报警涉及人员发送报警短信,还需向矿长、总工程师、安监处长、矿相关业务部门等发送报警短信。

三级报警:瓦斯浓度严重超过国家相关标准,并可能涉及整个采区、整个矿井事态十分严重的报警为三级报警;系统语音报警并弹出红色文字提示信息,除了向一级、二级报警涉及人员发送报警短信,还需向集团公司董事长、总经理、安监局长、通风部、集团公司相关部门等发送报警短信。

3.2 报警短信发送

GSM(全球移动通讯系统)是我国目前覆盖范围最广的移动通讯网络系统。SMS(短信息服务)是基于GSM的一项增值服务,手机之间通过SMS进行短信通讯,其价格低廉且服务稳定。SMS除了实现手机用户之间的通信外,目前还被广泛地应用在远程数据采集与监控、电子商务、办公自动化等领域[3]。本系统使用GSM的SMS将各级瓦斯报警信息发送到相关责任人的手机。

4 结语

本文对煤矿瓦斯分级报警系统设计进行了探讨,系统将瓦斯超限引发的报警划分为四个等级,对瓦斯报警信息的分级细化处理将减少误报警的发生,提高瓦斯报警的处理效率,从而将在一定程度上降低瓦斯事故的发生有利于煤矿安全发展。

参考文献

[1]孙继平.煤与瓦斯突出报警方法[J].工矿自动化,2014(11):1-5.

[2]闵晓勇,雷玉勇.煤矿瓦斯超限分级短信报警的实现[J].煤矿机电,2005(6):25-26.