CASE
在生产过程中对财产与人的健康、生命造成危害的因素大体上可以分为物理、化学与生物三方面。其中化学因素的影响�：π赞┐�。而有毒有害气体又是化学因素中蕞普遍、蕞常见的部分。
有毒有害气体分为可燃气体与有毒气体两大类。有毒气体又根据他们对人体不同的作用机理分为刺激性气体、窒息性气体和急性中毒的有机气体三大类。
窒息性气体包括一氧化碳、硫化氢、二氧化碳等气体。这些化合物进入机体后导致的组织细胞缺氧各不相同。一氧化碳进入体内后主要与红细胞的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，以致使红细胞失去携氧能力，从而组织细胞得不到足够的氧气。硫化氢进入机体后的作用是多方面的。硫化氢与氧化型细胞色素氧化酶中的三价铁结合，抑制细胞呼吸酶的活性，导致组织细胞缺氧硫化氢可与谷胱甘肽的巯基结合，使谷胱甘肽失活，加重了组织细胞的缺氧另外，高浓度硫化氢通过对嗅神经、呼吸道黏膜神经及颈动脉窦和主动脉体的化学感受器的强烈刺激，导致呼吸麻痹，甚至猝死。
二、 隧道中的有害气体
隧道中的常见有害气体表
序号有害气体名称 极限浓度
1瓦斯（CH4） 1％
2一氧化碳（CO） 0.0024％
3硫化氢(H2S) 0.00066％
三、 隧道有毒有害气体监控系统设计原则及依据
本方案组织专家在隧道进行了检测，钻孔探及现场观测表明：在隧道各个掌子面内岩石颜色逐渐变成深灰色，臭味加重，经检测该气体组成为硫化氢（H2S)、一氧化碳（CO)等有毒有害气体混合，为此我检测公司为该隧道设计本方案。在设计过程中始终遵循系统应具备高可靠性、先进性、实用性、可扩展性及开放性原则，以满足高产、高效的现代化矿井对监测、监控等管理信息有效获得的需要。
设计依据为
《煤矿安全规程》
《矿井通风安全监测装备使用管理规定》
《煤矿安全监控系统通用技术要求(AQ6201-2006)》
《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范(AQ1029-2007)》
四 、如何选择有毒有害气体 监控监控设备
在我国，由于历史和认识上的原因，我们在选用各类监控设备 时存在的问题还比较多，具体有：
A）对可燃气体的监控重于对有毒气体的 监控 。
B）对可能引起急性中毒气体的 监控 重于对可能引起慢性中毒的气体的 监控 。
对于各类不同的生产场合和 监控 要求，选择合适的气体 监测监控设备 是每一个从事安全和生产工作的人员都必须十分注意的。
1、 确定所要 监控 气体种类和浓度范围
如果甲烷和其它毒性较小的烷烃类居多，选择 甲烷监控 仪无疑是最为合适的。这不仅是因为 甲烷监控 仪原理简单，应用较广，同时它还具有维修、校准方便的特点。如果存在一氧化碳、有毒气体，就要优先选择一个特定气体 监控 仪才能保证工作人员的安全。
如果气体种类覆盖了以上几类气体，选择一个复合 便携 式气体 监控 仪可能会达到事半功倍的效果。
2、固定式气体 监控系统
矿井监控系统具有鲜为人知的领先技术、简单新颖的系统结构、高可靠高标准的技术性能、广泛的兼容方法、丰富而适用的功能、充满创新意识的软件这 几 大主要特点。
① 鲜为人知的领先技术
各种传感器独创耐高浓冲击技术, 监控 元件在任何瓦斯浓度环境下不受损伤。矿井监控系统的诸多技术,突破了当今世界先进水平,特别在甲烷传感技术,多路复用技术等方面走到了世界前列。各种传感器独创的稳零技术,可使传感器零点与精度三个月以上不必调校,仪器在全量程下只有一个软件调零，由红外线�？夭僮�,使用之初一次调校,几乎终身不必再调试。目前国内的监控系统结构大都采用分站+电源箱+断电器+后备电池+传感器模式，系统设有沿袭这种机构，它将以上5部份设计成一体，每个采面只需一台监控仪即可实现全部参数的监控，可靠性好，易维护，安装使用方便。矿井监控系统的所有部件都采用防水，防振，防尘，防腐的高可靠设计和积木结构，各部件的组合与分解非常方便,如甲烷传感器，监控仪，�？胤致菲鳎哐苟系缙鞯壬璞福刂坡呒考性谝豢椴灏寤蚰０迳希谖蘖撸薷患虻ィ亲ㄖ拔奕嗽币材苡毙蘩�。
②高可靠高标准的技术性能
监控系统许多技术指标超越了传统产品，典型参数如下：
宽适应范围输入电压： 660v/380v/127v/36v × ±25%(-25%)
高电压大电流断电等级： 1140v/30A
大容量后备电源：>6小时
超长的零点，精度调校周期：>100天
长寿命 监控 元件：>1.5年
宽量程连续 监控 范围：0.00-100%CH4
地面组网半径：50km
传感器接线距离：2km
井下传输距离：20km
多信号制式：标准FSK/高频调相/基带双流码
③广泛的兼容方式
矿井监控系统不受分站模式的束缚 ， 本系统监控仪的输入端口开关量与模拟量通用，并且可以兼容各种制式的频率量、不连续脉冲、串行码和本系统特有的二线制叠加码，系统自动识别无须定义，几乎可以配接国内外所有厂家的传感器。监控仪传感器电源各路独立，稳压18v,限流200-300mA(可调)，无论恒流型还是恒压型传感器都可以直接配接，无须更改电路。本系统的传感器兼有多种输出制式：如：各种标准的频率量5-15;0-300;0-5000;200-1000;200-400-960等，模拟量1-5mA；4-20A；还有ADJ-2和串行码方式。
④充满创新意识的软件
矿井监控系统软件与它的硬件风格一样充满创新意识，系统运行平台为windows，操作灵活简便。追求开放式软件设计理念。数据存储采用数据库模式，为用户的二次开发和组网奠定了良好的基�。鞴δ苣？椴捎没臼浇峁梗萦没枰梢院芊奖愕乃嬉夤医永┱埂Ｏ低成杓朴泄悴ナ皆冻讨斩耍钟蛲斩撕突チ冻讨斩耍没Э梢院芊奖愕淖孕欣┱梗山斩搜由斓降厍蛏先我唤锹洌犊笄乇鹗抢肟缶嗬朐抖稚⒌挠没峁┝艘恢中掠笨旖莸淖橥桨福没е恍韬苄〉耐蹲始纯裳杆僮橥�。本软件集各类监控系统的优点于一身，功能齐全，可靠实用，符合行业规范要求。
五、系统特点及功能
1) 整个综合控制网采用工业级的设备，实现井下高温、高湿等恶劣环境的稳定运行；
2) 系统采用485传输工作模式，接节故障不影响整个系统性能，故障自恢复时间短（300ms），通信更加可靠；
3) 矿井工业网传输平台运行稳定、可靠性好、线路机械强度高的矿井485传输协议；
4) 平台传输速率高、带宽容量大、传输距离远、抗干扰和雷击能力加强。为整个网管系统可对所有的网络设备进行实时监控，出现故障实时报警。
5) 采用先进的多主并发通讯模式，系统监控速度快，实时性强。
6) 整个宽带传输网彻底突破了低速总线下的技术瓶颈，系统节点容量大大增加，稳定性提高；
7) 监控系统增加UPS电源保护，在市电停电后，可运行两个小时以上。
六、隧道有毒有害气体监控系统设计及传感器布置
1 地面设备
监控机房：监控主机1台、矿用数据接口1台、激光打印机1台、监控软件1套、UPS电源1台、声光报警器1套。
2 洞内分站及传感器
洞内巷道中部（二衬）：
设备布置：八模分站1台、瓦斯传感器1台（顶部）、瓦斯传感器2台（左右侧距各一个）、硫化氢传感器1台（左或右侧一个）、风速传感器1台（顶部）、一氧化碳传感器1台（顶部）。
监测内容：连续监测各个隧道掌子面回风的瓦斯、硫化氢和一氧化碳的浓度、风速参数，当超限时实现自动声光报警。
隧道掘进工作面：
设备布置：八模分站1台、瓦斯传感器1台（顶部）、瓦斯传感器1台（风筒末端对侧）、硫化氢传感器1台（风筒末端对侧）。
监测内容：连续监测掌子面的瓦斯、硫化氢的浓度，当超限时实现自动声光报警。
隧道洞口： （总回风）
设备布置：八模分站1台，瓦斯传感器1台（距洞口15米处顶部）、风速传感器1台（距洞口15米顶部）。
监测内容：连续监测掌子面的瓦斯浓度、风速参数，当超限时实现自动声光报警。
七、主要传感器布置原则;
隧道瓦斯监测布置示意图：
8、隧道中的有害气体仪器的主要参数
我国煤矿的有害气体监控技术发展较快，目前部分煤矿已采用全自动电脑监控。隧道中有害气体监控仪器参照选用表如下：
功能特征
防爆认证，Exd IIC T6 Gb（可燃气体） Ex d ib IIC T6 Gb（有毒气体）；
四位高亮数码管LED显示；
智能传感器，�？榛杓疲奖阄ぃ�
多点校准+温度补偿，数据更准确；
一键恢复出厂设置，防止误操作；
三重防水设计；
4～20mA、RS485输出信号可�。�
一组无源继电器输出；
电源、故障、报警三种指示灯；
红外�？仄鞑僮鳎Ｏ粘『媳苊饪遣僮鳎�
电气特征
供电电源：24VDC（正常工作电压范围：10～30VDC）
功 耗：＜1.5W(有毒气体)
＜2.5W(可燃气体)
输出信号： 三线制:4～20mA或四线制RS485（二选一）
一组无源继电器（24VDC 2A）
结构特征
主体材质：铝合金
重 量：约1.6kg
尺 寸：185*137.2*90.7mm（L*W*H）
安装方式：壁挂式、横管、竖管
电气使用环境
防护等级：IP66
温度范围：-20℃～50℃(有毒气体)
-40℃～70℃(可燃气体)
湿度范围：10～95%RH（无凝露）
压力范围：86～106Kpa
认证
防爆认证：Exd IIC T6 Gb（可燃气体），Ex d ib IIC T6 Gb（有毒气体）
计量认证：CPA
消防认证：CCCF
执行标准：GB15322.1-2003，GB3836.1-2010，GB3836.2-2010，GB3836.4-2010，GB12358-2006
九、有害气体监控管理
1、人员配置
应成立专业监控组，所有监控人员经专业技术培训， 24 h 值班,做到分工明确，责任明确，保证仪器精确度，一切情况直接向指挥或管理系统人员汇报。
所有管理人员进洞检查要携带便携式监控仪器。所有施工人员应经常注意洞内固定监控仪器位置、气体浓度情况等，以此形成所有洞内施工人员全员监控有害气体。
2、培训
专职监控员进行专业技术培训，取得资格证后方可上岗，所有进洞施工人员要经过有关知识培训，合格后方可进洞施工。
3 、监控
按有关规定对有害气体进行监控，并对煤系地层和高含气段地层，实行重点监控，增加监控断面的密度。
4 、监控数据整理分析
在洞内监控的同时，做好各种有害气体浓度变化的记录，并及时汇总到组织指挥系统。
对有害气体监控数据的整理分析，是指导隧道施工、协调各工序间关系，确保施工生产在安全的前提下，能有序地进行。
5 、管理措施
①、监控仪器专人保管、充电。应随时保证测试的准确性，按各种仪器说明书要求，定期送地区级以上检查站鉴定，日常每10天校正一次，对仪器大修送国家认定机构进行修复。
②、每个监控点应设置明显的记录牌，每次监控应及时填写在瓦斯记录本上，并定期逐级上报。
十、针对瓦斯气体涌出特点制定以下防治措施：
1、加强通风，保证风量满足，用通风稀释的方法将瓦斯气体浓度冲淡到《煤矿安全规程》规定的安全标准以下。
2、加强对有害气体的检查。通防部、安质部、防突队管理人员应经常观测气体变化情况，对出现的情况进行分析、预测预报，及时采取有效措施进行处理。瓦检员应每隔两小时检测一次并汇报调度室，瓦检员或其它测定人员应站在上风侧、头部不应低于巷道底板500mm以下的地方测定，以防测定人员中毒。测定结果同时告知现场工作人员和带班工长，当整个巷道回风流中瓦斯浓度达到1%时，应立即撤离现场至进风巷。每班由带班工长或安监员携带一台便携式多参数检测仪进行测定，仪器吊挂在瓦斯积存区距巷道底板400mm处，采取防水措施防止仪器进水。
3、巷道要保持经常性的排水，不应长期积水，及时把巷道积水排干，以防气体溶于水而产生隐患。
4、加强日常通风管理工作。生产工作人员、安全管理人员要加强局部通风的管理，迎头停风后，掌子面施工人员要及时撤出，在掌子面送风10min后，经监测硫化氢及其它有毒有害气体不超标的情况下，方可进入。在未送风前严禁所有人员进入迎头，严格执行风电、瓦斯电闭锁，同时风筒口距迎头硫化氢异常区不得超过5m。对临时停风的巷道恢复通风前，必须先检查硫化氢。
5、对瓦斯应进行定期检测、动态监控管理，并严格执行瓦斯检查制度。
7、瓦斯浓度超限时（达到0.1%及以上）严禁作业，撤出人员，加强通风，待瓦斯浓度降到安全浓度以下时方可恢复生产。
8、瓦斯检测仪宜采用便携式检测仪，必须悬挂在人员工作地点5米范围内，悬挂高度1.5m左右；使用机械的作业地点在司机处固定一台便携式瓦斯检测仪。
9、保证职工的健康。工作人员应注意不要长时间停留在瓦斯积存范围内进行作业。
10、当整个巷道回风流中瓦斯浓度达到1%时，应立即撤人。
11、在瓦斯积存区域设置警示牌。
12、对地质资料提供有水或断层、裂隙多预计有瓦斯气体积聚的地段，打超前钻孔，提前释放、抽放或封堵瓦斯气体。矿井出水都会伴随大量瓦斯气体溢出，因此对有出水可能的地段进行超前钻探，避免瓦斯突然溢出。
13井上下应配备必要的氧气呼吸器和自救器，防止瓦斯中毒救援过程中事故范围扩大。
十一、矿井硫化氢（H2S）的预防治理
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