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項目背景

在生產過程中對財產與人的健康、生命造成危害的因素大體上可以分為物理、化學與生物三方面。其中化學因素的影響危害性蕞大。而有毒有害氣體又是化學因素中蕞普遍、蕞常見的部分。

有毒有害氣體分為可燃氣體與有毒氣體兩大類。有毒氣體又根據他們對人體不同的作用機理分為刺激性氣體、窒息性氣體和急性中毒的有機氣體三大類。

窒息性氣體包括一氧化碳、硫化氫、二氧化碳等氣體。這些化合物進入機體后導致的組織細胞缺氧各不相同。一氧化碳進入體內后主要與紅細胞的血紅蛋白結合，形成碳氧血紅蛋白，以致使紅細胞失去攜氧能力，從而組織細胞得不到足夠的氧氣。硫化氫進入機體后的作用是多方面的。硫化氫與氧化型細胞色素氧化酶中的三價鐵結合，抑制細胞呼吸酶的活性，導致組織細胞缺氧硫化氫可與谷胱甘肽的巰基結合，使谷胱甘肽失活，加重了組織細胞的缺氧另外，高濃度硫化氫通過對嗅神經、呼吸道黏膜神經及頸動脈竇和主動脈體的化學感受器的強烈刺激，導致呼吸麻痹，甚至猝死。

二、 隧道中的有害氣體

隧道中的常見有害氣體表

序號有害氣體名稱 極限濃度

1瓦斯（CH4） 1％

2一氧化碳（CO） 0.0024％

3硫化氫(H2S) 0.00066％

三、 隧道有毒有害氣體監控系統設計原則及依據

本方案組織專家在隧道進行了檢測，鉆孔探及現場觀測表明：在隧道各個掌子面內巖石顏色逐漸變成深灰色，臭味加重，經檢測該氣體組成為硫化氫（H2S)、一氧化碳（CO)等有毒有害氣體混合，為此我檢測公司為該隧道設計本方案。在設計過程中始終遵循系統應具備高可靠性、先進性、實用性、可擴展性及開放性原則，以滿足高產、高效的現代化礦井對監測、監控等管理信息有效獲得的需要。

設計依據為

《煤礦安全規程》

《礦井通風安全監測裝備使用管理規定》

《煤礦安全監控系統通用技術要求(AQ6201-2006)》

《煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范(AQ1029-2007)》

四 、如何選擇有毒有害氣體 監控監控設備

在我國，由于歷史和認識上的原因，我們在選用各類監控設備 時存在的問題還比較多，具體有：

A）對可燃氣體的監控重于對有毒氣體的 監控 。

B）對可能引起急性中毒氣體的 監控 重于對可能引起慢性中毒的氣體的 監控 。

對于各類不同的生產場合和 監控 要求，選擇合適的氣體 監測監控設備 是每一個從事安全和生產工作的人員都必須十分注意的。

1、 確定所要 監控 氣體種類和濃度范圍

如果甲烷和其它毒性較小的烷烴類居多，選擇 甲烷監控 儀無疑是最為合適的。這不僅是因為 甲烷監控 儀原理簡單，應用較廣，同時它還具有維修、校準方便的特點。如果存在一氧化碳、有毒氣體，就要優先選擇一個特定氣體 監控 儀才能保證工作人員的安全。

如果氣體種類覆蓋了以上幾類氣體，選擇一個復合 便攜 式氣體 監控 儀可能會達到事半功倍的效果。

2、固定式氣體 監控系統

礦井監控系統具有鮮為人知的領先技術、簡單新穎的系統結構、高可靠高標準的技術性能、廣泛的兼容方法、豐富而適用的功能、充滿創新意識的軟件這 幾 大主要特點。

① 鮮為人知的領先技術

各種傳感器獨創耐高濃沖擊技術, 監控 元件在任何瓦斯濃度環境下不受損傷。礦井監控系統的諸多技術,突破了當今世界先進水平,特別在甲烷傳感技術,多路復用技術等方面走到了世界前列。各種傳感器獨創的穩零技術,可使傳感器零點與精度三個月以上不必調校,儀器在全量程下只有一個軟件調零，由紅外線遙控操作,使用之初一次調校,幾乎終身不必再調試。目前國內的監控系統結構大都采用分站+電源箱+斷電器+后備電池+傳感器模式，系統設有沿襲這種機構，它將以上5部份設計成一體，每個采面只需一臺監控儀即可實現全部參數的監控，可靠性好，易維護，安裝使用方便。礦井監控系統的所有部件都采用防水，防振，防塵，防腐的高可靠設計和積木結構，各部件的組合與分解非常方便,如甲烷傳感器，監控儀，遙控分路器，高壓斷電器等設備，控制邏輯全部集中在一塊插板或模板上，機內無連線，維修更換簡單，非專職維修人員也能應急修理。

②高可靠高標準的技術性能

監控系統許多技術指標超越了傳統產品，典型參數如下：

寬適應范圍輸入電壓： 660v/380v/127v/36v × ±25%(-25%)

高電壓大電流斷電等級： 1140v/30A

大容量后備電源：>6小時

超長的零點，精度調校周期：>100天

長壽命 監控 元件：>1.5年

寬量程連續 監控 范圍：0.00-100%CH4

地面組網半徑：50km

傳感器接線距離：2km

井下傳輸距離：20km

多信號制式：標準FSK/高頻調相/基帶雙流碼

③廣泛的兼容方式

礦井監控系統不受分站模式的束縛 ， 本系統監控儀的輸入端口開關量與模擬量通用，并且可以兼容各種制式的頻率量、不連續脈沖、串行碼和本系統特有的二線制疊加碼，系統自動識別無須定義，幾乎可以配接國內外所有廠家的傳感器。監控儀傳感器電源各路獨立，穩壓18v,限流200-300mA(可調)，無論恒流型還是恒壓型傳感器都可以直接配接，無須更改電路。本系統的傳感器兼有多種輸出制式：如：各種標準的頻率量5-15;0-300;0-5000;200-1000;200-400-960等，模擬量1-5mA；4-20A；還有ADJ-2和串行碼方式。

④充滿創新意識的軟件

礦井監控系統軟件與它的硬件風格一樣充滿創新意識，系統運行平臺為windows，操作靈活簡便。追求開放式軟件設計理念。數據存儲采用數據庫模式，為用戶的二次開發和組網奠定了良好的基礎，各功能模塊采用積木式結構，根據用戶需要可以很方便的隨意掛接擴展。系統設計有廣播式遠程終端，局域網終端和互聯網超遠程終端，用戶可以很方便的自行擴展，可將終端延伸到地球上任一角落，為偏遠礦區特別是離礦距離遠而分散的用戶提供了一種新穎快捷的組網方案，用戶只需很小的投資即可迅速組網。本軟件集各類監控系統的優點于一身，功能齊全，可靠實用，符合行業規范要求。

五、系統特點及功能

1) 整個綜合控制網采用工業級的設備，實現井下高溫、高濕等惡劣環境的穩定運行；

2) 系統采用485傳輸工作模式，接節故障不影響整個系統性能，故障自恢復時間短（300ms），通信更加可靠；

3) 礦井工業網傳輸平臺運行穩定、可靠性好、線路機械強度高的礦井485傳輸協議；

4) 平臺傳輸速率高、帶寬容量大、傳輸距離遠、抗干擾和雷擊能力加強。為整個網管系統可對所有的網絡設備進行實時監控，出現故障實時報警。

5) 采用先進的多主并發通訊模式，系統監控速度快，實時性強。

6) 整個寬帶傳輸網徹底突破了低速總線下的技術瓶頸，系統節點容量大大增加，穩定性提高；

7) 監控系統增加UPS電源保護，在市電停電后，可運行兩個小時以上。

六、隧道有毒有害氣體監控系統設計及傳感器布置

1 地面設備

監控機房：監控主機1臺、礦用數據接口1臺、激光打印機1臺、監控軟件1套、UPS電源1臺、聲光報警器1套。

2 洞內分站及傳感器

洞內巷道中部（二襯）：

設備布置：八模分站1臺、瓦斯傳感器1臺（頂部）、瓦斯傳感器2臺（左右側距各一個）、硫化氫傳感器1臺（左或右側一個）、風速傳感器1臺（頂部）、一氧化碳傳感器1臺（頂部）。

監測內容：連續監測各個隧道掌子面回風的瓦斯、硫化氫和一氧化碳的濃度、風速參數，當超限時實現自動聲光報警。

隧道掘進工作面：

設備布置：八模分站1臺、瓦斯傳感器1臺（頂部）、瓦斯傳感器1臺（風筒末端對側）、硫化氫傳感器1臺（風筒末端對側）。

監測內容：連續監測掌子面的瓦斯、硫化氫的濃度，當超限時實現自動聲光報警。

隧道洞口： （總回風）

設備布置：八模分站1臺，瓦斯傳感器1臺（距洞口15米處頂部）、風速傳感器1臺（距洞口15米頂部）。

監測內容：連續監測掌子面的瓦斯濃度、風速參數，當超限時實現自動聲光報警。

七、主要傳感器布置原則;

隧道瓦斯監測布置示意圖：

8、隧道中的有害氣體儀器的主要參數

我國煤礦的有害氣體監控技術發展較快，目前部分煤礦已采用全自動電腦監控。隧道中有害氣體監控儀器參照選用表如下：

功能特征

防爆認證，Exd IIC T6 Gb（可燃氣體） Ex d ib IIC T6 Gb（有毒氣體）；

四位高亮數碼管LED顯示；

智能傳感器，模塊化設計，方便維護；

多點校準+溫度補償，數據更準確；

一鍵恢復出廠設置，防止誤操作；

三重防水設計；

4～20mA、RS485輸出信號可選；

一組無源繼電器輸出；

電源、故障、報警三種指示燈；

紅外遙控器操作，危險場合避免開蓋操作；

電氣特征

供電電源：24VDC（正常工作電壓范圍：10～30VDC）

功 耗：＜1.5W(有毒氣體)

＜2.5W(可燃氣體)

輸出信號： 三線制:4～20mA或四線制RS485（二選一）

一組無源繼電器（24VDC 2A）

結構特征

主體材質：鋁合金

重 量：約1.6kg

尺 寸：185*137.2*90.7mm（L*W*H）

安裝方式：壁掛式、橫管、豎管

電氣使用環境

防護等級：IP66

溫度范圍：-20℃～50℃(有毒氣體)

-40℃～70℃(可燃氣體)

濕度范圍：10～95%RH（無凝露）

壓力范圍：86～106Kpa

認證

防爆認證：Exd IIC T6 Gb（可燃氣體），Ex d ib IIC T6 Gb（有毒氣體）

計量認證：CPA

消防認證：CCCF

執行標準：GB15322.1-2003，GB3836.1-2010，GB3836.2-2010，GB3836.4-2010，GB12358-2006

九、有害氣體監控管理

1、人員配置

應成立專業監控組，所有監控人員經專業技術培訓， 24 h 值班,做到分工明確，責任明確，保證儀器精確度，一切情況直接向指揮或管理系統人員匯報。

所有管理人員進洞檢查要攜帶便攜式監控儀器。所有施工人員應經常注意洞內固定監控儀器位置、氣體濃度情況等，以此形成所有洞內施工人員全員監控有害氣體。

2、培訓

專職監控員進行專業技術培訓，取得資格證后方可上崗，所有進洞施工人員要經過有關知識培訓，合格后方可進洞施工。

3 、監控

按有關規定對有害氣體進行監控，并對煤系地層和高含氣段地層，實行重點監控，增加監控斷面的密度。

4 、監控數據整理分析

在洞內監控的同時，做好各種有害氣體濃度變化的記錄，并及時匯總到組織指揮系統。

對有害氣體監控數據的整理分析，是指導隧道施工、協調各工序間關系，確保施工生產在安全的前提下，能有序地進行。

5 、管理措施

①、監控儀器專人保管、充電。應隨時保證測試的準確性，按各種儀器說明書要求，定期送地區級以上檢查站鑒定，日常每10天校正一次，對儀器大修送國家認定機構進行修復。

②、每個監控點應設置明顯的記錄牌，每次監控應及時填寫在瓦斯記錄本上，并定期逐級上報。

十、針對瓦斯氣體涌出特點制定以下防治措施：

1、加強通風，保證風量滿足，用通風稀釋的方法將瓦斯氣體濃度沖淡到《煤礦安全規程》規定的安全標準以下。

2、加強對有害氣體的檢查。通防部、安質部、防突隊管理人員應經常觀測氣體變化情況，對出現的情況進行分析、預測預報，及時采取有效措施進行處理。瓦檢員應每隔兩小時檢測一次并匯報調度室，瓦檢員或其它測定人員應站在上風側、頭部不應低于巷道底板500mm以下的地方測定，以防測定人員中毒。測定結果同時告知現場工作人員和帶班工長，當整個巷道回風流中瓦斯濃度達到1%時，應立即撤離現場至進風巷。每班由帶班工長或安監員攜帶一臺便攜式多參數檢測儀進行測定，儀器吊掛在瓦斯積存區距巷道底板400mm處，采取防水措施防止儀器進水。

3、巷道要保持經常性的排水，不應長期積水，及時把巷道積水排干，以防氣體溶于水而產生隱患。

4、加強日常通風管理工作。生產工作人員、安全管理人員要加強局部通風的管理，迎頭停風后，掌子面施工人員要及時撤出，在掌子面送風10min后，經監測硫化氫及其它有毒有害氣體不超標的情況下，方可進入。在未送風前嚴禁所有人員進入迎頭，嚴格執行風電、瓦斯電閉鎖，同時風筒口距迎頭硫化氫異常區不得超過5m。對臨時停風的巷道恢復通風前，必須先檢查硫化氫。

5、對瓦斯應進行定期檢測、動態監控管理，并嚴格執行瓦斯檢查制度。

7、瓦斯濃度超限時（達到0.1%及以上）嚴禁作業，撤出人員，加強通風，待瓦斯濃度降到安全濃度以下時方可恢復生產。

8、瓦斯檢測儀宜采用便攜式檢測儀，必須懸掛在人員工作地點5米范圍內，懸掛高度1.5m左右；使用機械的作業地點在司機處固定一臺便攜式瓦斯檢測儀。

9、保證職工的健康。工作人員應注意不要長時間停留在瓦斯積存范圍內進行作業。

10、當整個巷道回風流中瓦斯濃度達到1%時，應立即撤人。

11、在瓦斯積存區域設置警示牌。

12、對地質資料提供有水或斷層、裂隙多預計有瓦斯氣體積聚的地段，打超前鉆孔，提前釋放、抽放或封堵瓦斯氣體。礦井出水都會伴隨大量瓦斯氣體溢出，因此對有出水可能的地段進行超前鉆探，避免瓦斯突然溢出。

13井上下應配備必要的氧氣呼吸器和自救器，防止瓦斯中毒救援過程中事故范圍擴大。