項目背景
在生產(chǎn)過程中對財產(chǎn)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(jù)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(nèi)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(jīng)、呼吸道黏膜神經(jīng)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(jiān)控系統(tǒng)設計原則及依據(jù)
本方案組織專家在隧道進行了檢測，鉆孔探及現(xiàn)場觀測表明：在隧道各個掌子面內(nèi)巖石顏色逐漸變成深灰色，臭味加重，經(jīng)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(tǒng)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(chǎn)、高效的現(xiàn)代化礦井對監(jiān)測、監(jiān)控等管理信息有效獲得的需要。
設計依據(jù)為
《煤礦安全規(guī)程》
《礦井通風安全監(jiān)測裝備使用管理規(guī)定》
《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術要求(AQ6201-2006)》
《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范(AQ1029-2007)》
四 、如何選擇有毒有害氣體 監(jiān)控監(jiān)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(jiān)控設備 時存在的問題還比較多，具體有：
A）對可燃氣體的監(jiān)控重于對有毒氣體的 監(jiān)控 。
B）對可能引起急性中毒氣體的 監(jiān)控 重于對可能引起慢性中毒的氣體的 監(jiān)控 。
對于各類不同的生產(chǎn)場合和 監(jiān)控 要求，選擇合適的氣體 監(jiān)測監(jiān)控設備 是每一個從事安全和生產(chǎn)工作的人員都必須十分注意的。
1、 確定所要 監(jiān)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(jiān)控 儀無疑是最為合適的。這不僅是因為 甲烷監(jiān)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(yōu)先選擇一個特定氣體 監(jiān)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(jiān)控 儀可能會達到事半功倍的效果。
2、固定式氣體 監(jiān)控系統(tǒng)
礦井監(jiān)控系統(tǒng)具有鮮為人知的領先技術、簡單新穎的系統(tǒng)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(chuàng)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(chuàng)耐高濃沖擊技術, 監(jiān)控 元件在任何瓦斯?jié)舛拳h(huán)境下不受損傷。礦井監(jiān)控系統(tǒng)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(chuàng)的穩(wěn)零技術,可使傳感器零點與精度三個月以上不必調(diào)校,儀器在全量程下只有一個軟件調(diào)零，由紅外線遙控操作,使用之初一次調(diào)校,幾乎終身不必再調(diào)試。目前國內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)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(jiān)控儀即可實現(xiàn)全部參數(shù)的監(jiān)控，可靠性好，易維護，安裝使用方便。礦井監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)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(nèi)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(jiān)控系統(tǒng)許多技術指標超越了傳統(tǒng)產(chǎn)品，典型參數(shù)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(diào)校周期：>100天
長壽命 監(jiān)控 元件：>1.5年
寬量程連續(xù) 監(jiān)控 范圍：0.00-100%CH4
地面組網(wǎng)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(diào)相/基帶雙流碼
③廣泛的兼容方式
礦井監(jiān)控系統(tǒng)不受分站模式的束縛 ， 本系統(tǒng)監(jiān)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(xù)脈沖、串行碼和本系統(tǒng)特有的二線制疊加碼，系統(tǒng)自動識別無須定義，幾乎可以配接國內(nèi)外所有廠家的傳感器。監(jiān)控儀傳感器電源各路獨立，穩(wěn)壓18v,限流200-300mA(可調(diào))，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(tǒng)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(chuàng)新意識的軟件
礦井監(jiān)控系統(tǒng)軟件與它的硬件風格一樣充滿創(chuàng)新意識，系統(tǒng)運行平臺為windows，操作靈活簡便。追求開放式軟件設計理念。數(shù)據(jù)存儲采用數(shù)據(jù)庫模式，為用戶的二次開發(fā)和組網(wǎng)奠定了良好的基礎，各功能模塊采用積木式結構，根據(jù)用戶需要可以很方便的隨意掛接擴展。系統(tǒng)設計有廣播式遠程終端，局域網(wǎng)終端和互聯(lián)網(wǎng)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(qū)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(wǎng)方案，用戶只需很小的投資即可迅速組網(wǎng)。本軟件集各類監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點于一身，功能齊全，可靠實用，符合行業(yè)規(guī)范要求。
五、系統(tǒng)特點及功能
1) 整個綜合控制網(wǎng)采用工業(yè)級的設備，實現(xiàn)井下高溫、高濕等惡劣環(huán)境的穩(wěn)定運行；
2) 系統(tǒng)采用485傳輸工作模式，接節(jié)故障不影響整個系統(tǒng)性能，故障自恢復時間短（300ms），通信更加可靠；
3) 礦井工業(yè)網(wǎng)傳輸平臺運行穩(wěn)定、可靠性好、線路機械強度高的礦井485傳輸協(xié)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(wǎng)管系統(tǒng)可對所有的網(wǎng)絡設備進行實時監(jiān)控，出現(xiàn)故障實時報警。
5) 采用先進的多主并發(fā)通訊模式，系統(tǒng)監(jiān)控速度快，實時性強。
6) 整個寬帶傳輸網(wǎng)徹底突破了低速總線下的技術瓶頸，系統(tǒng)節(jié)點容量大大增加，穩(wěn)定性提高；
7) 監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)設計及傳感器布置
1 地面設備
監(jiān)控機房：監(jiān)控主機1臺、礦用數(shù)據(jù)接口1臺、激光打印機1臺、監(jiān)控軟件1套、UPS電源1臺、聲光報警器1套。
2 洞內(nèi)分站及傳感器
洞內(nèi)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(jiān)測內(nèi)容：連續(xù)監(jiān)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(shù)，當超限時實現(xiàn)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(jiān)測內(nèi)容：連續(xù)監(jiān)測掌子面的瓦斯、硫化氫的濃度，當超限時實現(xiàn)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(jiān)測內(nèi)容：連續(xù)監(jiān)測掌子面的瓦斯?jié)舛取L速參數(shù)，當超限時實現(xiàn)自動聲光報警。
七、主要傳感器布置原則;
隧道瓦斯監(jiān)測布置示意圖：
8、隧道中的有害氣體儀器的主要參數(shù)
我國煤礦的有害氣體監(jiān)控技術發(fā)展較快，目前部分煤礦已采用全自動電腦監(jiān)控。隧道中有害氣體監(jiān)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(shù)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(shù)據(jù)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(zhì)：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(huán)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(zhí)行標準：GB15322.1-2003，GB3836.1-2010，GB3836.2-2010，GB3836.4-2010，GB12358-2006
九、有害氣體監(jiān)控管理
1、人員配置
應成立專業(yè)監(jiān)控組，所有監(jiān)控人員經(jīng)專業(yè)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(tǒng)人員匯報。
所有管理人員進洞檢查要攜帶便攜式監(jiān)控儀器。所有施工人員應經(jīng)常注意洞內(nèi)固定監(jiān)控儀器位置、氣體濃度情況等，以此形成所有洞內(nèi)施工人員全員監(jiān)控有害氣體。
2、培訓
專職監(jiān)控員進行專業(yè)技術培訓，取得資格證后方可上崗，所有進洞施工人員要經(jīng)過有關知識培訓，合格后方可進洞施工。
3 、監(jiān)控
按有關規(guī)定對有害氣體進行監(jiān)控，并對煤系地層和高含氣段地層，實行重點監(jiān)控，增加監(jiān)控斷面的密度。
4 、監(jiān)控數(shù)據(jù)整理分析
在洞內(nèi)監(jiān)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(tǒng)。
對有害氣體監(jiān)控數(shù)據(jù)的整理分析，是指導隧道施工、協(xié)調(diào)各工序間關系，確保施工生產(chǎn)在安全的前提下，能有序地進行。
5 、管理措施
①、監(jiān)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(qū)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(jiān)控點應設置明顯的記錄牌，每次監(jiān)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(guī)程》規(guī)定的安全標準以下。
2、加強對有害氣體的檢查。通防部、安質(zhì)部、防突隊管理人員應經(jīng)常觀測氣體變化情況，對出現(xiàn)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(diào)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(xiàn)場工作人員和帶班工長，當整個巷道回風流中瓦斯?jié)舛冗_到1%時，應立即撤離現(xiàn)場至進風巷。每班由帶班工長或安監(jiān)員攜帶一臺便攜式多參數(shù)檢測儀進行測定，儀器吊掛在瓦斯積存區(qū)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(jīng)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(chǎn)生隱患。
4、加強日常通風管理工作。生產(chǎn)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(jīng)監(jiān)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(zhí)行風電、瓦斯電閉鎖，同時風筒口距迎頭硫化氫異常區(qū)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(tài)監(jiān)控管理，并嚴格執(zhí)行瓦斯檢查制度。
7、瓦斯?jié)舛瘸迺r（達到0.1%及以上）嚴禁作業(yè)，撤出人員，加強通風，待瓦斯?jié)舛冉档桨踩珴舛纫韵聲r方可恢復生產(chǎn)。
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(nèi)，懸掛高度1.5m左右；使用機械的作業(yè)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(nèi)進行作業(yè)。
10、當整個巷道回風流中瓦斯?jié)舛冗_到1%時，應立即撤人。
11、在瓦斯積存區(qū)域設置警示牌。
12、對地質(zhì)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。
