【正文】 ............................................................................. 66 I 摘 要 隨著國家經濟的快速發(fā)展，煤炭工業(yè)出現(xiàn)了歷史以來最好的情況，煤炭持續(xù)出現(xiàn)買方市場，煤礦效益大大提高，但煤礦安全生產形勢依然嚴峻，重、特大瓦斯事 故頻繁發(fā)生。 關鍵詞 環(huán)境安全監(jiān)測 視頻監(jiān)控系統(tǒng) 中心站 IIAbstract As the state39。 但煤層的賦存條件和地質情況差異很大，很多礦井自然環(huán)境惡劣，受到水、火、瓦斯、粉塵、頂板事故等自然災害的威脅，發(fā)生事故比較頻繁。 隨著煤礦工業(yè)的發(fā)展，綜合機械化采煤工藝不斷完善，工作面單產不斷提高，對環(huán)境參數的檢測和對開采、運輸各生產環(huán)節(jié)的協(xié)調要求越來越高。與此同時，計算機技術在煤炭工業(yè)領域也得到了快速、廣泛的應用。 本文主要針對 七臺河 礦業(yè)集團 新興 煤礦地質災害比較嚴重、瓦斯高突、有煤塵爆炸危險以及工作面溫度越來越高的實際情況， 從 裝備安全監(jiān)測系統(tǒng)、設置防塵噴頭等方面 下手，達到 對井下有害氣體及工作面溫度等進行有 2效的實時監(jiān)控，當各監(jiān)測指標超限時，本系統(tǒng)能夠及時自動報警和切斷電源，并且能夠將各類監(jiān)測到的數據及時傳送到監(jiān)測中心站，通過計算機對這些數據進行存貯和處理，從技術手段上很好的避免有害氣體超限作業(yè)，改善礦工的健康與安全條件，提高勞動 生產率，消除由此產生的事故隱患，極大地改善煤礦安全生產條件，可保證礦井的長期計劃和工程的實現(xiàn)。目前我國煤礦中使用的各類監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)多達十幾種，國有煤礦中已裝備監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的礦井約占總數的三分之二。 第一代煤礦監(jiān)測系統(tǒng)采用空分制來傳輸信息。 由于采用了頻分制，傳輸信道的電纜芯數大大減少，很 快取代了空分制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的成功應用，開創(chuàng)了煤礦自動化技術和煤礦監(jiān)測監(jiān)控技術發(fā)展的新局面。 [2] 我國監(jiān)測監(jiān)控技術應用較晚， 20 世紀 80 年代初，原煤炭部組織了對國外煤礦監(jiān)控技術進行大規(guī)模 的考察和引進工作 ，大大促進了國內監(jiān)控技術的發(fā)展。實踐證明，安全監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦安全生產和管理起到了十分重要的作用。同時系統(tǒng)軟件應向網絡化發(fā)展，按統(tǒng)一的格式向外提供監(jiān)測數據。 在研制新型傳感器是應高起點、高智能化，應充足利用微處理器的優(yōu)點，做到自診斷、自校正、自調零、配置標準遠傳接口，統(tǒng)一傳感器的傳出信號制，以提高傳輸的可靠性、數據出來的簡單性和傳感器的互換性。有些礦井 為了安全生產的需求，在系統(tǒng)存在嚴重問題和得不到 技術服務的條件下，不得不選擇其他的系統(tǒng)。今后的發(fā)展趨勢是各生產礦井與礦物局、各礦物局與本省乃至全國煤礦系統(tǒng)構成統(tǒng)一完整、功能先進的計算機網絡系統(tǒng)，真正實現(xiàn)更大范圍的煤礦資源共享。對 CH4 進行連續(xù)監(jiān)測，目的就是當風流中 CH4 含 量值增加到非常值時，立即發(fā)出警報，以撤出人員，切斷該區(qū)域電源等。 CO2 雖不是有毒氣體，也不會發(fā)生爆炸，但礦內空氣中的 CO2 含量的增高卻會導致礦井空氣中的氧含量的降低，因此 CO2 氣體也是監(jiān)測的對象。 ） 2. 礦井空氣物理狀態(tài)的監(jiān)測 直接影響礦井空氣物 理狀態(tài)的主要物理因素是溫度、濕度和風速。 因此對風速進行監(jiān)測是非常重要的 。 因而在高溫礦井中，設置必要數量的溫 8度傳感器來監(jiān)測溫度就顯得十分必要了。 4. 其他監(jiān)控 在抽放利用瓦斯時，為保證人員及設 施安全，還要在抽放泵輸入管路中和儲氣罐輸出管路中安設高濃度瓦斯、流量、壓差、溫度傳感器。 1. 監(jiān)測傳感器 監(jiān)測傳感器是礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的感知部分，它是用來測量系統(tǒng)所需測量的量或判斷設備﹑設施狀態(tài)的部件 。我國初期設計的傳感器 的輸出制式還有電壓型，其中檔次分的較多 .目前常用的瓦斯檢測報警斷電儀，如 AYJ1 型或 AYJ2 型、 ABD21 型采用的都是脈沖型。 目前井下分站的發(fā)展趨勢主要是提高智能化程度 ， 一般來說分站備有備用電源，在電網停電時仍能繼續(xù)工作 。 在電磁干擾大，環(huán)境潮濕，有易燃、易爆、腐蝕性氣體，空間小，有頂板冒落危險的井下，對 信息傳輸提出了特殊的要求，特別是傳感器分散分布，信號無法集中發(fā)送時，情況尤為突出。 地面中心站目前大多由計算機和信號傳輸接口部分組成。前者把計算機作為整個系統(tǒng)數據采集和處理的中心，其優(yōu)點是構成簡單，易于管理；缺點是當主機或傳輸系統(tǒng)發(fā)生故障時，將導致整個系統(tǒng)的癱瘓 。 1. 礦井災害情況 如礦井瓦斯涌出量、煤層自然發(fā)火、沖擊地壓及地溫地熱等災害及程度都是確定建立礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)類型的及程度都是確定建立礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)類型的依據。 4. 綜合技術、經濟方面 在進行礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的選擇設計時應從技術的先進性、性能的穩(wěn)定性、安全的經濟效益、使用維護方便性、噸煤投資和噸煤維護費用等方面進行綜合技術經濟分析，以作為選擇礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的依據。 要求 監(jiān)控設備選型原則 礦井監(jiān)控系統(tǒng)是以環(huán)境監(jiān)測和生產設備工況監(jiān)控為目的，因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)應滿足：可靠性高、抗干擾能力強、抗故障能力強、監(jiān)控種類多（如甲烷、風速等多種物理量的監(jiān)測）、容量大、監(jiān)控距離遠、監(jiān)控周期短、處理軟件豐富、顯示直觀，操作方便、使用電纜少、安裝維修方便、投資少、可配置遠距離終端、 方便與 上級主管部門聯(lián)網的要求。 獨立的聲光報警箱要懸掛在巷道頂板以下 300400 ㎜處，懸掛位置應滿足報警聲能讓需要聽到的人聽到的要求。中心站機房應采用空調設施及抗靜電地板。 3. 監(jiān)測系統(tǒng)中井下設 備所使用的電纜應具有阻 燃性能。 6. 所有傳輸系統(tǒng)直流電源和信號的電纜盡量與電力電纜眼巷道兩側敷設，若必須在同一側平行敷設時，它們與電力電纜的距離不宜小于 。 在有瓦斯噴出或煤與瓦斯突出的回采工作面，必須按圖 21 中所示同時安裝傳感 器 T1 和 T2，但 T2 的斷電范圍擴大到進風巷中的全部非本質安全的電器設備，如不能實現(xiàn)斷電，也可增設 T3。當機組附近瓦斯?jié)舛冗_到 1%時，發(fā)出聲、光報警信號，達到 %時自動切斷采煤機電 源。 13 圖 21 回采工作面瓦斯傳感器布置圖 要求 在瓦斯礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作面，瓦斯傳感器按圖 22 所示設置。 圖 23 回采工作面進風流中 有 串聯(lián)掘進工作面時瓦斯傳感器布置示意圖 回采工作面的進風流中串聯(lián)有掘進工作面時，應按圖 23 增加瓦斯傳感器 T3。 [6] 傳感器選型及配置 要求 機電設備硐室遇到下列情況之一時，應設置系統(tǒng)或斷電低濃度瓦斯傳感器。 T1 報警濃度為 %CH4，瓦斯斷電濃度為 %CH4，復電濃度為小于 %CH4， T T3 和 T4 的報警濃度為 1%CH4，瓦斯斷電濃度為 1%CH4, 復電濃度為小于 1%CH4，各傳感器的斷電范圍為機電硐室內全部非本質安全型電氣設備 。 礦井的每一個采區(qū)、一翼回風巷及回風巷的測風站應安設瓦斯和風速傳感器。 利用瓦斯時，還應在儲氣罐輸出管路中安設高濃度瓦斯、流量、壓差、溫度傳感器，輸出管路中的瓦斯?jié)舛鹊陀?30%時，應發(fā)出聲、光報警信號。 見附錄 1。按曲線查出傳感器備用個數小數點之后均進 1。46′～ 45176。井田范圍：北界 74 層煤層露頭，與新立礦、新建礦相鄰；南界到桃七三區(qū) 44 號煤層 800 標高；東界為 F11 號斷層，與桃山礦相連 ；西部以 F14 號斷層為界，與東風礦相鄰。 區(qū)內有礦用鐵路專用線與勃七線，牡佳線接軌。 井田北部有倭肯河由東向西流。 新興煤礦從 1958 年開始籌建， 1960 年東煤公司二 O 四勘探隊提交精查地質報告后，由原黑龍江省煤炭設計院進行了總體設計，成立了新興煤礦。 1983 年產量達到礦井設計能力 75 萬t/a。采煤方法 為走向長臂后退式。對以往的采探成果及補充勘探成果進行全面收集，系統(tǒng)整理，綜合分析，進而修改構造，重新核實儲量，并對地質公司提供的本礦規(guī)劃區(qū)桃七三區(qū)生產補充勘探資料進行了整理、分析加入本次報告之中，為礦井生產，開拓延深和設計提供可靠的地質資料。對這些小井礦里一直嚴格管理，并責成地測科具體負責，尤其對與大井安全有關的小井由礦地測科測繪，監(jiān)督其開采情況，杜絕了由于小井開采影響大井安全的事故發(fā)生。根據巖性特征和含煤性，本礦區(qū)的地層主要在城子河組第五段和第九段之間，現(xiàn)分述如下： 1. 城子河組第五段為 80 號煤層底板含礫粗砂巖至 74 號煤層頂板粉砂巖間的地層，厚度約 150m，含煤 7 層，其中局部可采層 3 層，為 7 7 20 79 層，巖性以中、粗砂巖，含礫砂巖，粗砂巖為主。本段含薄層凝灰?guī)r 3 層，其中以 67層煤層底板發(fā)育較好，為對比標志。 第四系殘積層、坡積層不整合于下伏地層之上，厚度約 10m 左右。井田中部煤層傾角 1520176。 井田內的斷層構造可分為四組，現(xiàn)分述如下： 第一組與煤層走向斜交，走向一 般在 N3050176。其中落差較大的 F4 號斷層作為劃分井區(qū)的界線， F11,F14 是劃分井田礦界的主要構造。E，屬于張性斷層，在走向上延伸不遠即尖滅消失，落差一般不大，這組斷層有 FE、 F4 F2 F1F F F01 等。這組斷層在井田內很少發(fā)育，只有 FD， F03 屬于這種性質的斷層。 61 號煤層底板厚約 的凝灰?guī)r。 60 煤層組：在間距 230m 范圍內含煤 10 層，可采層一層，為 58 層，局部可采層 60 層 ,可作為局部煤層對比標志。 4. 煤層特征： 47 層：煤層在本區(qū)內相對較厚，煤質較好，塊狀，煤層中夾凝灰?guī)r薄層。 67 層：煤層較厚，塊狀，煤層中間含炭質頁巖。 煤巖層的天然放射性同位素含量也有明顯的差異，煤層中含量低，與含礫粗砂巖含量相近，與粉、細砂巖的含量相差較大，凝灰?guī)r含量最高。內生裂隙發(fā)育，質脆，黑色，條帶狀，層狀結構，其煤巖類型多為光亮型、半亮型和半暗型。 根據化驗資料，按照中國煤炭分類國家標準，本礦區(qū)的各煤層揮發(fā)分差距不大，膠質層厚度也基本相近，主要以煤的 粘結指數 GRI 為依據。 本次報告沒有進行各煤層風氧化帶的測定，仍沿用原精補勘探地質報告數據，即風化帶垂深 1520m，氧化帶垂深 30m。單位涌水量為 ，滲透系數為 540m/d。巖層富水性主要取決于巖層裂隙發(fā)育程度和補給條件。本區(qū)煤系地層主要有以下兩層： 4850 層間含水。 6672 號煤層間含水砂巖層，主要由粗砂巖、含礫粗砂巖組成，厚度 70m 左右，據鉆探抽水資料，滲透系數為 ，單位涌水量為 米。本區(qū)內對礦井充水有影響的地表水體主要是七臺河，七臺河河谷地處低洼，有利于地下水和地面水的聚集，為本井田水和地下水的排泄區(qū)。從以上資料分析可知，河谷區(qū)受大氣降雨和第四系含水層水力聯(lián)系的影響，補給條件好，巖層富水性強，是礦井主要涌水集中區(qū)，而遠離河谷區(qū)，其補給徑流條件明顯減弱。 區(qū)內小井較多，個別小井對大井有一定程度的危害，由于。 25 首先，為了防止處于洪水位之內的五采區(qū)受水害的影響，礦于一九九二年在市苗圃段七臺河河道修筑了防洪堤，施工長度 130m。另外在丘陵地區(qū)也形成了一套大氣降雨 第四系含水層 煤系地層 的水力聯(lián)系。 1. 充水因素 本區(qū)以大氣降水補給為主，根據多年 來礦井涌水量觀測資料可知，每年七、八、九月份礦井涌水量明顯增加。據鉆探 抽水資料，滲透系數為 ，單位涌水量為 。生產實際中表現(xiàn)為：隨著開采面積的增大，涌水量增加；隨著開采深度的增加，涌水量減小。 沖積層與煤系地層為不整合接觸，其間無隔水層，所以沖積層地下水與煤系巖層地下水聯(lián)系是比較密切的。 第四紀疏松含水層主要分布在本區(qū)北部和西部七臺河兩側，呈條帶狀分布。 經七煤公司化驗室和新興選煤廠化驗室化驗，本礦各煤層多屬中等可選煤。 2. 煤的化學性質 原煤灰分變化較大，一般在 2030%，超過 30%的情況也常見。 1. 煤的物理性質 本礦區(qū)內的煤層是由高等植物所形成的腐植煤，其肉眼煤巖成分主要是亮煤、暗煤，夾鏡煤絲帶，絲炭較少。 煤層和巖層的物性差異均比較明顯，各種巖層的密度差別較小， rr 曲線在各種巖層上反應平直（破碎帶除外），煤層異常反應明顯。 49 層：煤層中間夾粉砂巖薄層，厚度在 之間。 3. 煤層間距法：本區(qū)煤層間距比較穩(wěn)定，可作為煤層對比標志。 74 號煤層底板厚約 1m 的凝灰?guī)r。以下是煤層對比的依據。W，屬于壓扭性斷層，與第二組斷層走向近于平行，斷面疏緩，傾角一般在 50176。E，屬壓扭性斷層，