通风安全仪器与仪表课件

通风安全仪器与仪表第一章通风安全的重要性与基本概念矿井通风安全的核心意义生命安全保障标准规范要求矿井通风系统是保障作业人员生命安全的第一道防线它通过持续的空气流动,有效稀释井下产生的瓦斯、一氧化碳等有害气体,将其浓度控制在安全范围内,从根本上防止瓦斯爆炸、有害气体中毒等重大事故的发生•防止瓦斯积聚达到爆炸极限•排除有毒有害气体•提供充足的新鲜空气•改善井下作业环境通风系统的基本组成风门系统风筒装置控制风流方向和风量分配的关键装置包括主风门、副风门和调节风门引导和输送新鲜空气至工作面的通道分为刚性风筒和柔性风筒需保持,,,,确保风流按照设计路线流动密闭性和连续性通风机组监测系统提供动力驱动空气流动的核心设备包括主扇和局扇需具备足够的风压气体检测仪器与报警系统实时监控井下气体浓度、风速等参数及时发,,,和风量现异常并预警矿井通风系统示意图第二章通风安全仪器分类与功能气体检测仪器的类型与应用点型气体检测仪线型气体探测器便携式检测仪点型检测仪安装在固定位置对特定区域的气体浓线型探测器采用红外或激光技术可覆盖较大范围,,度进行连续监测这类仪器响应速度快、测量精的气体泄漏检测其探测距离可达数十米至上百度高适用于瓦斯涌出点、采煤工作面、机电硐室米特别适用于长距离巷道、大型硐室等开阔空,,等重点区域通过实时数据传输可及时发现气体间相比点型仪器线型探测器减少了安装数量,,,浓度异常并触发报警降低了维护成本主要检测气体及其危害瓦斯甲烷一氧化碳危害特征无色无味可燃气体浓度达危害特征无色无味剧毒气体主要产生于煤炭:,5%-16%:,时遇火源即发生爆炸是煤矿最主要的灾害气自燃和爆炸后血液中浓度达即可致命,

0.5%,体是火灾早期预警的重要指标监测要点瓦斯密度小于空气易积聚在巷道顶监测要点密度与空气相近均匀分布探测器安:,:,,部和盲巷探测器应安装在距顶板装高度米重点监测采空区、密闭区,200-300mm

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2.0处域报警阈值:一般工作面≤

1.0%,采煤工作面回风报警阈值:一般区域≤24ppm,异常区域流≤

1.5%,超限立即报警并切断电源≤50ppm,超标预示可能发生自燃氧气浓度危害特征正常空气含氧约井下缺氧会导:21%,致窒息过氧则增加火灾风险氧气浓度异常往,往伴随其他气体积聚监测要点在密闭空间、盲巷、通风不良区域:必须监测氧含量确保作业环境适宜,安全报警仪表功能声光报警系统智能监测与通讯功能当气体浓度超过预设阈值时报警器立即发出强烈的声音和闪烁,的灯光信号确保井下人员在嘈杂环境中也能及时察觉危险,现代报警器采用多级报警机制根据危险程度发出不同频率和颜,连续监测色的信号帮助人员快速判断风险等级并采取相应措施,小时不间断采集气体浓度、温度、湿度等参数形成完整的数据记录24,远程传输通过有线或无线网络将数据实时传输至地面监控中心实现远程监控,智能预警基于历史数据和趋势分析提前预判潜在风险实现主动防护,,第三章气体检测仪器技术标准解读GB12358-2024标准核心要求GB12358-2024测量性能防爆等级环境适应性测量范围～防爆标志工作温度℃～℃•:030%VOL•:ExdbIICT6Gb•:-20+50•测量误差:±3%FS•适用环境:爆炸性气体环境•相对湿度:≤95%RH•响应时间:≤60秒•防护等级:IP65•大气压力:80～110kPa•恢复时间:≤90秒•耐冲击能力:符合IEC标准•抗电磁干扰:符合EMC要求仪器性能指标详解稳定性控制报警阈值设定零点漂移:指仪器在零气体环境下,显示值随时间偏离零点的现象标准要求零点漂移≤±2%FS/月,

19.5%确保长期测量基准稳定氧气下限量程漂移:指仪器在标准气体环境下,显示值随时间偏离标准值的现象量程漂移≤±3%FS/月,保证测量准确性低于此值可能导致缺氧定期校准是控制漂移的有效手段,一般每月至少进行一次零点和量程校准

23.5%氧气上限高于此值增加火灾风险

1.0%瓦斯一级一般工作面报警值

1.5%瓦斯二级采煤面回风流报警值仪器组成与结构设计010203气体检测单元信号处理单元显示与报警单元核心部件包含传感器和采样装置催化燃烧式传对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波、通过屏显示实时浓度值、历史数据、工作状,A/D LCD感器用于可燃气体电化学传感器用于毒性气体转换等处理转换为数字信号供后续分析使用态等信息当超限时触发声光报警和继电器输出,,,,红外传感器用于高精度检测04通讯与控制单元防爆壳体支持、以太网等通讯协议实现与上位机的数据交换红外遥控功能RS485,方便井下无开盖操作第四章矿井通风安全装备配置标准规范GB/T50518-2020《煤矿井下安全避险六大系统设计规范》是指导煤矿安全装备配置的国家标准该规范根据矿井瓦斯等级、开采深度、生产规模等GB/T50518-2020因素科学规定了监测监控、通信联络、人员定位、紧急避险、压风自救和供水施救六大系统的配置要求构建了完整的矿井安全防护体系,,标准概述与适用范围低瓦斯矿井相对瓦斯涌出量≤10m³/t且绝对瓦斯涌出量≤40m³/min的矿井配置基础监测系统,重点监控采掘工作面、回风巷和机电硐室气体检测点数量相对较少,但必须覆盖所有关键区域高瓦斯矿井相对瓦斯涌出量或绝对瓦斯涌出量的矿井需配置完善的安全监控系统增加瓦斯抽采监测、束管监测等设备实现对瓦斯涌出的精准预警和控10m³/t40m³/min,,制煤与瓦斯突出矿井经鉴定有煤与瓦斯突出危险的矿井除高瓦斯矿井要求外还需配置突出预测预报系统、防突措施效果检验装备建立更严密的监测网络和更快速的应急响应机制,,专项装备要求火灾检测装备包括束管监测系统、火灾报警装置、温度传感器等实现对自然发火的早期预警:,防灭火装备配置灌浆系统、注氮系统、阻化剂喷洒装置等主动防灭火设施:防尘隔爆装备设置自动喷雾降尘装置、隔爆水棚等降低粉尘浓度阻断爆炸传播:,,矿井气体检测与救护装备典型气体检测设备配置矿井救护设备要求固定式甲烷传感器安装在采煤工作面、掘进工作面、回风巷等位置,实时监测瓦斯浓度,超限自动断电一氧化碳传感器部署在采空区、密闭区域和主要回风巷道,监测火灾隐患,提供早期预警温度与风速传感器监测通风系统运行状态,及时发现通风异常和局部高温区域便携式多气体检测仪供安全员和巡检人员使用,可同时检测甲烷、一氧化碳、氧气、硫化氢等多种气体束管监测系统对采空区气体进行连续采样分析,通过气体组分变化判断自燃发展阶段火灾监测与应急报警系统吸气式感烟探测器电气火灾监控探测器工作原理通过采样管网主动抽取空气样本利用激光散射技术检测微小烟监测对象监测电气线路和设备的剩余电流、温度等参数识别过载、短:,:,雾粒子灵敏度极高路、漏电等火灾隐患,安装规范采样管铺设在皮带巷、机电硐室等关键区域顶部采样孔间距应用限制主要用于地面变电所、井下中央变电所等固定电气设备不适用:,3-5:,米确保无监测盲区于移动设备和本安电路,优势特点可在火灾初期即发出警报响应时间比传统探测器快数倍为扑救联动控制异常时可自动切断电源联动声光报警并将信息传送至监控中:,,:,,争取宝贵时间心重要提示火灾监测系统应与矿井安全监控系统联网实现信息共享和联动控制定期进行功能测试和维护保养确保关键时刻发挥作用探测:,,器的选型和布置应由专业设计单位根据实际情况进行方案设计第五章通风安全仪器的安装与维护正确的安装和精心的维护是确保通风安全仪器长期稳定运行的关键安装位置的选择直接影响检测准确性而规范的维护流程则能延长设备使用寿命降低故障率本章将详细,,介绍安装原则、维护方法和故障处理措施帮助读者掌握仪器管理的实用技能,气体检测仪器安装原则位置选择原则根据被测气体的密度特性确定安装高度比空气轻的气体如甲烷易聚集在顶部探测器应安装在距顶板,处比空气重的气体应在底部监测密度接近空气的气体在中部米高度安装200-300mm;;

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2.0气流考虑因素探测器应安装在空气流通良好的位置避免死角和涡流区在工作面迎风侧安装确保能及时检测到泄漏,,气体传感器进气口朝向气流来向但避免正对高速气流冲击,环境保护要求避免阳光直射和强热源辐射防止温度波动影响测量远离强振动设备和电磁干扰源做好防水防尘措,施确保防护等级满足要求预留足够的安装和维护空间,IP65布线与通讯电源线和信号线应分开布设采用屏蔽电缆减少干扰接线牢固可靠接头做好密封防护确保与监控中,,心的通讯畅通定期检查网络连接状态备用电源保证断电时仍能工作,维护与校准流程1日常巡检每班检查仪器显示是否正常指示灯工作状态报警功能是否完好记,,录监测数据观察是否有异常波动检查外壳完整性清洁传感器,,进气口2周期保养每周清理传感器表面灰尘检查接线是否松动测试报警功能确认声,,光报警正常检查通讯连接确保数据上传无误记录设备运行,3零点校准每月时间和环境条件在清洁空气环境中对仪器进行零点校准消除零点漂移使用标,准零气通入传感器调整显示至零点记录校准前后读数分析漂,,4量程校准每月移趋势使用已知浓度的标准气体通入传感器检查并调整量程记录误,差值超出允许范围的应更换传感器或返厂校准建立校准档案,,5综合检定每半年追溯设备性能变化由专业机构对仪器进行全面检定包括测量误差、响应时间、报,警功能等更换老化部件进行深度清洁和维护出具检定证书,,确保仪器符合标准要求设备故障与异常处理常见故障类型紧急情况响应传感器老化症状:读数偏低、响应变慢、零点漂移加大原因:传感器使用寿命到期或中毒失效处理:更换新传感器,催化元件寿命通常2-3年通讯故障症状:数据无法上传或通讯中断原因:线路破损、接头松动、网络异常处理:检查线路连接,测试通讯协议,必要时更换通讯模块误报警症状:频繁报警但实际浓度正常原因:阈值设置不当、环境干扰、元件故障处理:重新校准,调整报警阈值,排除干扰源报警响应流程:第六章矿井通风实验教学平台案例分享实验教学平台是培养通风安全专业人才的重要基地太原理工大学研发的矿井通风实验平台集成了先进的监测技术和智能控制系统能够模拟真实矿井环境开展风量测定、风,,阻分析、灾害应急演练等多种实验该平台的成功经验为我国矿业院校通风实验教学提供了宝贵的借鉴太原理工大学矿井通风平台设计亮点高安全系数设计实时感知功能平台采用透明有机玻璃材料耐压强度高可承受内部气压变化平台配备余个智能传感器分布在关键节点实时监测风速、风,,20,,所有电气设备均为防爆型符合矿用安全标准设置多重安全保压、温度、湿度、气体浓度等参数数据采集频率达次秒确保,1/,护装置包括超压泄放、紧急停机、烟雾报警等确保实验过程绝对通风系统动态变化的精准捕捉所有数据实时显示在大屏幕,,对安全上便于教学演示,沉浸式体验无障碍考核机制结合技术学生可进入虚拟矿井身临其境地体验通风系统运平台内置自动评分系统可设置多种考核场景和评判标准学生VR,,,行和事故场景通过手柄操作调节风门、启停风机观察系统响操作的每个步骤都被记录和评估系统自动给出成绩和改进建,,应这种沉浸式学习大大增强了教学效果和学生兴趣议支持多人协同考核培养团队协作能力考核结果可追溯便,,于教学分析实验教学流程与考核方法风量测定实验步骤网格布置实验准备在巷道断面划分等面积网格,根据断面大小确定测点数量,通常不少于9个点检查风速仪、秒表、卷尺等仪器,确认工作正常选定测点,测量巷道断面尺寸,计算面积数据处理风速测量计算平均风速,根据Q=vS公式计算风量分析数据离散程度,评估测量可靠性在每个测点用风速仪测量风速,每点测3次取平均值记录各测点数据和环境参数风阻测试与数据分析风阻测试是评价巷道通风难易程度的重要实验在平台不同区段安装压差传感器,测量同一风量下的压力损失,根据平方定律计算风阻系1%数数据稳定性验证:太原理工平台经过反复测试,同一工况下测量数据重复性好,偏差低于1%,达到了科研级精度要求这得益于精密的传感器测量偏差和稳定的实验环境控制重复测量误差

0.5%系统误差仪器标定精度智能通风与应急逃生研究应用智能通风系统模拟平台可模拟智能通风控制策略根据作业地点、人员分布、气体浓度等信息自动调节风量分配通过机器学习算法优化通风参数在保证安全的前提下,,,降低能耗学生可观察系统如何响应不同场景理解智能控制原理,灾害应急路径规划当模拟发生火灾或瓦斯超限时平台可启动应急模式自动计算最优逃生路径调整通风系统防止灾害扩散学生扮演不同角色学习应急指挥和逃生技,,,,能该功能为实际应急预案制定提供了科学依据科研创新基础平台不仅服务教学也是科研的重要工具教师和研究生可利用平台验证新理论、测试新设备、开发新算法已完成多项国家级科研课题发表高水平,,论文十余篇产生了显著的社会和经济效益,第七章通风安全管理与应急响应完善的管理制度和高效的应急机制是通风安全的重要保障即使拥有先进的仪器设备如,果管理不善、人员意识淡薄、应急准备不足仍难以避免事故发生本章将从风险评估、,安全培训、应急救援等方面系统阐述通风安全管理的核心要素和最佳实践,风险评估与安全意识培养气体检测与风险预警安全培训与应急演练人是安全生产的核心要素必须通过系统培训提高全员安全意识和应急能力:01入职培训新员工必须接受不少于小时的安全培训包括通风知识、仪器使用、应急逃生等内容考核合格方可上72,,岗建立系统的风险评估机制定期分析各区域气体浓度变化趋势识别高风险区域根据,,历史数据和地质条件绘制风险分布图实施分级管理,,02预警等级划分日常教育:绿色正常:气体浓度在安全范围内每周召开安全例会,学习事故案例,分析安全隐患利用班前会强化安全意识,做到警钟长鸣黄色注意浓度接近报警值加强监测:,橙色警告:超过报警值,准备应急措施03红色危险严重超标立即撤人处置技能训练:,定期组织自救器使用、灭火器操作、急救技能等专项训练确保人人会用、人人敢用,04实战演练每季度组织一次综合应急演练模拟真实事故场景检验预案可行性锻炼应急队伍,,,紧急救援设备与操作规范呼吸器具配置标准隔离式自救器入井人员人手一台佩戴在腰带上有效防护时间分钟使用时撕开封:,30-45,口取出口具咬紧夹住鼻夹迅速撤离,,,压缩氧自救器防护时间更长可达小时适用于避难硐室配备和长距离逃生:,2-4,正压氧气呼吸器救护队专用连续工作小时以上可在浓烟、高温、缺氧等恶劣环境中使:,4,用紧急停止与报警联动建立多级联动的应急响应系统当监测系统检测到气体超限自动触发以下动作,:立即断开危险区域电源防止电火花引爆

1.,启动声光报警装置通知现场人员撤离

2.,向监控中心发送报警信息显示详细位置和参数

3.,启动应急通风措施增大风量稀释气体

4.,通知救援队伍待命准备应急物资

5.,整个过程在数秒内完成最大限度减少人员伤亡和财产损失,未来发展趋势与技术创新智能化气体检测远程监控与智慧矿山大数据与AI应用新一代气体检测仪器正朝着通信技术使井下高清视积累的海量历史数据是宝贵5G智能化、网络化方向发展频、大量传感器数据能够实资源通过大数据分析可发,采用多传感器融合技术一台时传输至地面管理人员在现事故规律识别高风险时段,,设备同时检测多种气体结监控中心即可全面掌握井下和区域机器学习算法建立合物联网和云计算实现海量状况远程指挥调度技预测模型根据多维度参数预,,AR,数据的实时采集、存储和分术让专家可远程指导现场维测瓦斯涌出量、自燃危险性析智能算法可自动识别异修无人机、机器人等智能等优化通风网络实现按AI,常模式提前预判风险从被装备逐步应用于巡检和危险需供风节能降耗数字孪生,,,动监测转向主动预警作业减少人员暴露风险技术构建虚拟矿井模拟各种,,场景为决策提供支持,筑牢通风安全防线守护生命健康,通风安全仪器与仪表是矿井安全生产的生命线是保护矿工生命健康的坚实屏,障从基本概念到技术标准从仪器选型到安装维护从管理制度到应急响应每一,,,个环节都至关重要不容忽视,核心要点回顾共创安全未来通风系统是防止瓦斯爆炸和中毒的第安全生产永远在路上我们要持续学习•一道防线新知识、掌握新技术、遵守新标准将安,全理念内化于心、外化于行只有人人气体检测仪器必须符合国家标准定•,重视安全、人人参与安全、人人保障安期校准维护全才能真正筑牢通风安全防线让每一位,,根据矿井瓦斯等级科学配置安全装备•矿工平安回家让每一个家庭幸福美满,正确安装和使用仪器确保监测准确•,可靠安全是最大的效益,生命高于一切!加强人员培训提高安全意识和应急•,能力拥抱新技术推动通风安全智能化升级•,。