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第一章 KSS-200系统简介1.1概述KSS-200煤矿自燃火灾束管监测系统(亦称KSS-200火灾预报系统)，是我公司研制的新一代监测预报井下自然火灾的高科技专利产品(专利号:95 2 35204.4)。
系统在微机控制下可将井下任意地点的气体，通过已敷设的束管连续不断的抽至井上气相色谱仪中进行精确分析，实现对CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2等气体含量的在线监测，其分析结果用实时监测报告、分析日报表两种方式提供给有关人员的同时，自动存入数据库中，以便今后对某种气体含量的变化趋势进行分析，预报煤炭自燃的趋势；预测预报发火点的温度变化，在不进行束管监测时，可由人工进样进行一般的气体分析，直接输出分析报告和谱图，鉴定矿井瓦斯等级，校验瓦斯监测仪的准确性等方面提供科学的依据。
该系统克服了束管红外线监测气体组分少、精度低、传感器元件需要经常更换，不能有效的对煤炭自燃趋势跟踪预报等缺点。
是目前井下自然火灾监测设备理想的更新换代产品。
1.2系统特点本系统结合了色谱监测的高灵敏度，束管采样直接、无污染，微机控制、自动化程度高的优点，在运行过程中稳定、高效、操作简便。
具体来说，有以下几个特点：1、运行稳定，可靠性强。
由于进入色谱分析仪中的气体直接通过束管在井下采样，气体不会受到任何其它人为因素的影响，能真实的反映井下采样地点的气体变化情况。
用束管采样气体，通过粉尘过滤器和滤水器进行过滤，结构简单，不易发生故障，适应井下多尘、潮湿的环境，所以系统运行稳定，分析结果准确可靠。
2、操作简便。
整个系统在微机控制下运行，显示器和控制柜均能动态的反映出当前束管检测的工组状态，操作人员可以方便的设置各种参数来满足不同的监测需要；全屏幕汉字编辑，操作非常简便。
3、工作效率高。
系统可24小时连续进行采样与分析工作，不用人工下井采样，大大节省了人力、物力，降低检测人员的劳动强度。
4、检修方便。
由于整个系统的控制、运行、分析部分均安装在地面室内，检修十分方便。
火灾束管监测系统矿井火灾束管监测系统一、矿井火灾束管监测系统的用途：为确保矿井安全生产，需设一套火灾束管监测系统对井下重点区域的气体成份进行分析、判断、预测，为提前的干预提供准确的数据支持。
该系统广泛适用于大、中、小各类煤矿自然火灾预报和防治工作。
对井下重点区域的CO、CO2、CH4、O2等气体浓度通过红外分析仪进行24小时连续循环监测分析，C2H6、C2H4、C2H2、H2、N2等气体的浓度通过气相色谱仪进行采样分析，经过对自燃火灾标志气体的确定和分析，及时预测预报发火点的温度变化，为煤矿自然火灾和矿井瓦斯事故的防治工作提供科学依据。
二、矿井火灾束管监测系统的组成：本系统主要由三部分组成：1）气体采样子系统：主要完成井下气体的采集和气体样本地面输送的自动控制。
包括：井下束管系统、真空泵机组、采样泵、分路控制箱、采样控制箱等。
2）气体分析子系统：主要完成气体样本组分的精确测量。
包括：连续在线红外分析仪、气相色谱仪、顺磁氧分析仪及相关配套装置等。
3）数据处理和共享子系统：主要完成测定数据的获取、存储、分析；束管采样控制、管路维护控制等的软件系统；专业化的测量数据辅助分析和数据Web共享所需的软件系统。
包括：系统控制工控机、数据库服务器、Web服务器、打印机、工作站、系统软件等。
火灾束管监测系统组成图(1张)三、矿井火灾束管监测系统的主要功能特点：第一：实现了对井下自燃标志气体的连续、在线分析。
矿井火灾束管监测系统对矿山各重点区域的CO、CO2、CH4、O2浓度通过红外分析仪进行24小时连续循环监测分析，C2H6、C2H4、C2H2、H2、N2等气体的浓度通过气相色谱仪进行采样分析，并将监测结果和采样气体组分存入数据库中，以报表、曲线、爆炸三角形、爆炸趋势四方图等形式在网上实时发布。
第二：系统采用适合煤矿使用的矿井气体在线式红外分析仪为核心的矿山气体在线监测系统。
1. 红外分析仪的检测器均从德国进口。
淄博祥龙测控技术有限公司KSS-200束管正压输气监测系统技术方案目录一系统概述 (1)二特点优势 (2)三主要设备和技术参数 (5)四系统组成 (7)4.1系统结构图 (8)4.2井下正压输气采样系统 (9)4.2.1井下正压输气泵站 (9)4.2.2束管 (13)4.3井上束管控制柜系统和色谱分析监测系统 (14)4.3.1煤矿专用色谱仪 (14)4.3.2系统软件功能 (15)4.4基于网络技术的设备通讯系统 (16)4.5束管监测灾害预警系统 (17)五数据联网平台系统（选配） (22)5.1背景和要求 (22)5.2项目实施的意义及推广应用价值 (22)5.3系统方案设计 (23)5.4系统功能特点 (24)六实际应用案例 (26)6.1使用效果对比 (26)6.2典型用户 (27)七系统清单 (29)一系统概述众所周知，目前市场上所有的束管监测系统使用的都是井上输气泵。
系统在输送气样过程中束管内始终是负压，压力一般在0.3-0.6kg/cm2 ,样气从工作面输送到地面需要较长的一段时间，在这段过程中，如果束管某处因外界因素发生破损，由于管内气压小于外界大气压，外界气体会进入到束管内造成气样的污染。
除了气样污染问题，由于束管内外的压差还会导致束管内产生水汽凝结，如果没有相应的除水装置，凝结的水汽就会堵塞束管，更降低了束管内的输送压力。
严重时可能会抽不到样气。
输气速度慢、气样易污染、束管易水堵是束管监测系统面临的三大难题。
KSS-200束管正压输气监测系统，将正压输气泵站安装到取气地点附近，采用近距离(小于500米)负压取气，样气经过除尘，进入输气泵站，在泵站的自动加压除水的作用下，除去大部分的水分，以正压输送的方式，将过滤和除水后的样气经输气束管传输到井上的系统控制柜。
再由软件控制的取样系统，将样品抽取到煤矿专用色谱仪，进行分析，最后得到取样地点的样气成分。
软件系统根据分析结果，采用多种判断规则，判断发火趋势和火情。
矿井自然发火预测预报管理制度第二百一十条2019年8月陕西煤矿安全装备检测中心有限公司对4煤自燃倾向性进行了鉴定，根据《陕西正通煤业有限责任公司煤尘爆炸性、自燃倾向性检验报告》(报告编号：SAMK/MZ-19013)，鉴定结果为Ⅰ类容易自燃煤层。
西安科技大学2015年1月对4煤自燃特性参数进行了实验研究，结论为：煤样在初始温度为28.7℃条件下，实际自然发火期为37天。
矿井建立自然发火早期预测预报监控系统，采取矿井监控系统、人工日常巡检和定期取样分析三位一体的综合监测方法，及时检测和发现气体浓度、温度变化情况。
(一)煤层的自燃预测1.防止煤层自然发火，通过对其标志性气体进行分析，依此判定有无发火迹象。
2.高家堡煤矿4煤层以CO、C2H4作为自然发火指标性气体。
常温状态下就有CO气体出现，说明4煤层在低温时就已出现氧化反应;C2H4气体只有在超过干裂温度时才出现，在井下一旦检测到，说明浮煤温度超过了裂解温度。
试验指标：CO浓度达到0.015%且连续呈上升趋势。
监测出C2H4(乙烯)气体。
监测出现C2H2(乙炔)气体。
3.在矿井的自燃危险区建立自燃发火观测点，采用自燃火灾束管监测系统、安全监控系统在线监测、人工日常巡检和定期取样分析实现系统、定期观测。
观测内容：气体成分、气温、水温等。
4.发火观测点设置应符合下列规定：(1)在煤层掘进工作面、回采工作面进、回风巷、采区回风巷等地点，应设置发火观测点。
(2)发火观测点应选择在围岩及风流稳定、前后5m范围内断面无变化、支护完好的巷道内。
(3)发火观测点观测内容可包括一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氧气等气体成分和气温、水温等。
(4)自燃发火临时观测点：发生有异常现象，为缩小火区范围以便准确查找火源点而增设的观测点。
(二)人工检测方法瓦斯检查员必须每天按照指定的巡回检查路线对在煤层掘进工作面、回采工作面进、回风巷、采区回风巷等观测点进行检查，检查路线为：运输顺槽工作面回风隅角回风顺槽(掘进工作面为掘进回风流掘进工作面。
KSS-200束管监测系统操作规程一、监测系统开启前准备工作：1、检查硅胶，如需更换应在开机前进行。
2、检查氢气发生器液位，低于红线立即加蒸馏水。
3、检查仪器各部分连接有无脱落。
二、监测系统启动：1、启动稳压电源：接通稳压电源并按启动按钮，观察电压表值上升并稳定在220V。
2、启动氢气发生器：接通氢气发生器电源并按启动开关，观察压力表上升并指示在约0.4MPa。
3、启动空气发生器：接通空气发生器电源并按启动开关，观察压力表上升并指示在0.4MPa。
4、启动抽气泵：打开抽气泵顺序：先开电源、再开进水阀、最后打开进气阀。
（顺序不能颠倒）5、启动气体采样控制柜：接通气体采样控制柜电源开关，查看“单路负压”表值是否≥0.05MPa。
6、启动色谱仪：待氢气发生器压力升至0.4MPa时，检查色谱仪“柱A压力”表、“柱B压力”表是否有压力。
当“DET”达到100度，“COL”达到50度，“AUX”温度达到380度时，色谱仪可以对气体进行分析。
7、启动监测微机、打印机。
三、检测系统使用1、打开KSS—200束管色谱监测系统软件，密码为kss ，进入监测窗口。
（注意密码必须小写）选择“校正分析”，点参数分析方法为一般外表法、峰高定量法。
2、打开色谱仪电源后首先按一下STATUS(状态)键，再按RESET（复位）键,此时色谱仪显示环境温度值，色谱仪自动升温。
COL柱温50度、INJ注样气0（或-1）度、AUX 转换炉380度、DET检测器100度。
当转换炉温度达到300度时色谱仪点火，首先按一下SHIFT（转换）键，然后按“A/B”（点火）键5秒钟，当听到“扑”的声音时证明已经点火。
当色谱仪的各项温度值达到设定温度时可以开始输入标准气体校正色谱仪。
3、校正分析：色谱仪人工进气4秒后按START（开始）键，色谱仪开始分析，分析结束后出现组份表点“确认”。
将“校正分析”改为“正常检测”，分析方法不变，再进行检测。
检测结果出来后与“组份表”的气体浓度比较，如果不相近需重新检测，相近点“取消”。
自燃及自然倾向煤层自燃发火束管监测系统的简单介绍自燃及自然倾向煤层自燃发火束管监测系统的简单介绍1、矿山气体分析系统概况⑴煤矿生产中最重要的危险源—矿山气体煤矿井下采掘作业除一般工业具有的机械、电气等伤害外，两类特殊的危险源来自于维护工作空间的支护和煤层及生产中涌出的矿山气体。
矿山气体—来源于煤层自身、生产过程、氧化燃烧等。
矿山气体—反映大气质量、危险状况、灾害状况。
⑵煤矿安全的保障—矿山气体的监测控制法律法规的要求:–《煤矿安全规程》对有害气体浓度的限制；–自燃发火防治工作对矿山气体监测的要求。
矿山安全管理实践的要求–是监测井下环境安全状况的根本；–是制定灾害防治措施和检验措施效果的依据；–掌握井下有害气体生产、积聚规律的手段。
⑶矿山安全管理对气体分析的要求所有矿井都必须具备。
建立有效可靠的监测系统—实施连续自动或附加人工监测的日常监测—对监测数据的专业化统计分析和预警。
为此必须进行的工作包括：–正常生产和井下灾害时期可能产生的气体分析；–主要监测气体的种类和监测方法；–井下主要监测地点以及监测浓度、监测频度的要求；–监测气体指标限制和需要分析参数的确定；–监测报表设计；–灾害预警或重点调查立项；–灾害控制或应急措施。
⑷煤矿气体分析现状当前煤矿井下的气体分析主要采用的四种方法及其优缺点：A、人工测量或取样由测量人员直接在测定现场测量，或取样后送至地面进行分析。
测定地点灵活，但频度低，且只能测定正常气样，危险环境测点无法测量。
B、井下实时监控系统能够实现对选定测点的连续可靠测量，但测量的气体种类和范围、精度均受限制，系统的稳定性有待进一步改善，传感器易受环境影响，维护工作量大，且灾变时期无法使用。
C、第一代矿井火灾束管监测系统当前多数采用束管取样+色谱分析系统。
布点方便、测定不受环境影响，测定范围、精度不受限制。
但实际运行中存在如下缺点：1)气样分析时间过长。
从进气到出结果需十几分钟，不能适应连续检测的要求。
林南仓矿煤炭自然发火防治技术研究作者：李景宽来源：《城市建设理论研究》2013年第21期摘要本文介绍了林南仓矿业分公司多年来防灭火经验，分析了煤炭自然发火的原因及影响因素，在工作中利用多种检查、监测手段预测预报煤炭自然发火隐患，通过对多起煤炭自然发火事故和自然发火隐患治理总结了有效的防灭火方法，为进一步提高煤炭自然发火防治技术提供了经验。
关键词：煤炭；自然发火；注氮、注浆Abstract： this paper introduces Linnancang Mining Company for many years of fire prevention and control experience, analyzes the reason and influence factors of coal spontaneous combustion, using a variety of inspection, monitoring method in prediction of coal spontaneous combustion danger, through many coal spontaneous combustion accident and spontaneous combustion risk management, summed up the fire extinguishing methods effectively, as to further improve the coal spontaneous combustion control technology provides experience.Keywords: coal; spontaneous combustion; nitrogen injection, grouting中图分类号：TD82文献表示码：Ａ一、引言开滦（集团）林南仓矿业分公司主采煤层有11煤层、12煤层、8煤层，各煤层自然发火等级均为II类，自燃；11、12煤层自然发火期为2个月，8煤层自然发火期为11个月。
太原煤气化东河煤矿束管火灾监测系统初步设计通风区2011年 8月 8日前言为保障煤矿安全生产和职工人身安全,防止煤矿事故。
根据《煤矿安全监察条例》及《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于加强煤矿防灭火工作的通知》 (安监总煤行… 2008‟ 161号的规定,开采容易自燃和自燃煤层时,必须编制相应的防灭火设计。
在防灭火设计中,东河煤矿设计安设束管防灭火自动监测系统。
一、编制设计的依据1、山西煤矿设备安全技术检测中心 2010年 7月出具的《东河煤矿 2#煤层自燃倾向性鉴定报告》 ;3、《煤矿安全规程》 2010版;4、《煤炭工业矿井设计规范》 GB50215-2005;5、《煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法》 GB/T20104-2006;6、《煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件》 MT/T757-1997;7、《煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选方法》 AQ/T1019-2006;二、设计的指导思想:以“预防为主、防治结合”的方针为指导,结合东河煤矿和当地的实际情况,积极采用新技术、新设备、新工艺,开拓思路,借鉴国内外先进的设计思想,建立比较先进的矿井火灾束管监测监控系统,从而保障煤矿生产和职工人身安全,防止煤矿火灾事故的发生。
第一部分矿井概况一、概述东河煤矿处于吕梁山南部,蒲县东部山地,海拔高程一般在 1350~1500m 左右,煤层赋存 1210--1300m ,埋藏深度在 100~200m ,矿井现开采 2#煤层,平均煤厚 1.79m ,属于易选、低灰、低硫、低磷、高热值的优质 1/3焦煤,主要用于炼焦配煤。
原煤水分 1.3— 3%、灰分 9.44%、挥发分为 35.56%、硫分为 0.63%、吸氧量 0.66cm3/g。
矿井通风方式为混合式,总进风量 4823m 3/min,总回风量 5106m 3/min。
回采面采用后退式开采、 U 型通风,配风量一般在 800 m3/min 。
2010年 8月,由临汾市煤炭安全检测检验中心鉴定,年度瓦斯等级鉴定结果为:绝对瓦斯涌出量 6.49m 3/min,相对瓦斯涌出量 4.85m 3/t,二氧化碳绝对涌出量 3.77m 3/min, 相对涌出量 2.70m3/min,为低瓦斯矿井。
（1）用途
该系统广泛适用于大、中、小各类煤矿自然火灾预报和防治工作。
对井下任意地点的O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2等气体含量实现24小时连续循环监测，经过对自然火灾标志气体的确定和分析，及时预测预报发火点的温度变化，为煤矿自然火灾和矿井瓦斯事故的防治工作提供科学依据。
（2）组成
主要有粉尘过滤器、单管、束管、分路箱、抽气泵、气体采样控制柜、监控微机、束管专用色谱仪、打印输出设备、网卡、系统软件等组成。
（3）主要功能
1）束管负压采样、色谱分析，无需任何电化学传感器；
2）自然火灾预报功能：通过对气体的分析，及时准确的预测火源温度变化情况；
3）系统自动控制24小时在线监测；
4）输出功能齐全：产生正常分析、束管分析、趋势分析报表及趋势图等11种图表；
5）具有气体含量超限自动报警功能；
6）数据库记录个数无限制，对历史数据进行分析比较；
7）具有联网功能：实现分析数据共享，为领导决策提供依据，并可实现与矿井安全监控系统联网。
8）色谱仪自编程功能。
9）火灾瓦斯爆炸危险程度的判别。
10）井下管路最大采样距离30公里。
（4）主要技术参数
1）控制束管监测路束：12-30路（可扩充）；
2）运行时间：24小时连续监测或人工设定；
3）分析气体成分：CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2等。
4）色谱仪检测限≤1ppm；
5）系统误差≤1.5%；
(5)运行环境
1）电源：220V±5%，380V±10% 50Hz交流电；
2）总功率：≤2.5KW（不含抽气泵）；
3）温度：10-35℃；
4）相对温度≤90%；
5）微机：P4以上原装机或工控机。
KSS-200系统的特点和技术优势
一）特点：
1）该系统设计合理、技术先进，是在微机自动控制、色谱仪高精度分析、束管负压采样等三项高新技术的基础上，开发出来的新产品。
具有精度高、准确可靠。
色谱仪正常分析≤0.1%，微量分析
≤0.1ppm，系统误差≤1.5%，满足了安全生产的需要和《煤矿安全规程》规定。
2）色谱仪的自编程功能，色谱仪在检测高低浓度相差很大气体（例如：CO等几个ppm，CH4等百分之几十）时，可通过编制色谱仪的时间程序来一次得到结果而不受某种气体浓度的影响，这是国内其它色谱仪无法实现的。
3）分析气体种类多，能够符合煤矿自然火灾综合多参数标志气体的选择，满足了《煤矿安全规程》规定要求。
对自然火灾早期预报提供了可靠的科学依据。
4）工作效率高，可24小时连续循环监测，，自动采样节省了大量的人力、物力，降低了劳动强度。
5）系统整体结构合理，微机、气相专用色谱仪、采样柜等，主体部分在地面室内，安全可靠、操作简单、维修方便。
不受井下各种不安全因素及条件的干扰。
6）该系统特别适用于采空区、巷道高顶、封闭火区地点的监测，为火区启封提供依据。
对综采放顶工作面的采空区注氮进行监测，为注氮数量及注氮质量提供依据。
7）具有束管抽气流量显示功能，直观地反应每路束管气体流量，并可方便调节控制它。
二）技术优势
1）KSS-200系统是专业应用于煤矿自燃火灾监测的高新技术产品,所使用的控制软件也是针对煤矿特点所开发出来的易懂、易用、实用性强的程序，能使操作人员快速的掌握并进行实际应用，缩短了培训期，使系统更早的投入使用。
KSS-200系统产品已获中国专利，有独立知识产权；有煤矿安全标志准用证；并荣获第四届中国专利技术博览会金奖及通过科学技术成果鉴定，通过专家鉴定，该系统技术先进、运行稳定、连续监测、功能多、灵敏可靠、操作方便，在国内同类产品中处于领先水平。
2）KSS-200系统选用了国内最先进的气相色谱仪进行气体分析，该色谱仪是利用美国技术、国内生产，其主要部件是进口配件，质量可靠，性能先进、稳定。
具有独特的编程功能和自检功能。
当检测高浓度气体时，可以通过编制色谱仪的程序和其他气体同时监测而不受某种气体浓度高低的影响,成功的解决了双氢焰检测器带来的噪声问题。
KSS-200的色谱仪如出现问题，可通过自检功能查找所出现的问题并解决。
3）KSS-200系统具有火灾瓦斯爆炸三角预测技术。
4）KSS-200系统具有强大的数据库功能。
可通过查找数据库的历史记录，对火灾和瓦斯爆炸危险程度进行正确的判断，从而达到更
好的预测预报功能。
5）监测距离
KSS-200系统，监测距离可达到30KM，监测路数可达47路，满足现场需要。
6）联网功能
KSS-200系统,调度微机可调用系统的数据结果，并显示在调度微机上，便于领导和有关人员，对井下气体的变化情况进行直接监示。
7）气体含量超限自动报警
KSS-200系统具有含量超限报警功能。
8）用于氮气灭火
KSS-200系统因能监测N2 指标，能为氮气灭火提供资料和数据。
