核心提示：　　*煤JT安全技術發展與貢獻煤礦安全儀器測控通信技術的研究與貢獻測控技術公司（煤炭科學研究總院撫順分院，遼寧撫順113001）得的科研、技術成果，并在全國煤炭行業得到了推廣和應用，收到了較好的效果。

　　*煤JT安全技術發展與貢獻煤礦安全儀器測控通信技術的研究與貢獻測控技術公司（煤炭科學研究總院撫順分院，遼寧撫順113001）得的科研、技術成果，并在全國煤炭行業得到了推廣和應用，收到了較好的效果。

　　1概述撫順分院從1953年的氣體分析室開始，在瓦斯檢測敏感元件及監測儀器、礦井通風檢測儀表、礦井火災監測敏感元件及監測裝置、煤礦環境監測系統、礦井救災通信等方面進行了大量的研究。并從常量氣體分析到微量氣體分析進行儀器及檢定管等研制，進一步將氣體分析技術發展為現場應用、火災預報、連續監控，指導了礦井各種有害氣體的防治。

　　定部頒發質量標準規程外，還制訂了煤礦氣體標準采樣方法和組建了標準樣配氣站。1985年完成了煤礦帶式輸送機自動防滅火系統的攻關項目，確定了峒室火災監視自動滅火及干粉系列滅火彈的研制項目，在瓦斯檢定儀器方面，主要集中于風電瓦斯閉鎖裝置的研制，研制成功了小型瓦斯檢定器、以放射性同位素镅241為輻射源的離子微風計（能測量0.2m/s以下的微風速）。1985年按國家計委合同研究風電瓦斯閉鎖（又稱局扇沼氣電閉鎖）裝置，可避免因電氣火花而引起沼氣、煤塵爆炸事故，1987年完成了按規范要求的風電瓦斯閉鎖專用裝置。1977年完成了AY-1型氧氣檢測儀，填補了我國地面及井下直接連續測氧儀器的空白。1982年利用定電位三電極電化學原理研制成DCOY型一氧化碳測定儀。儀器提供了一個新型電化學一氧化碳測定元件和配方，為我國攜帶型CO測量儀的數字化和電子化連續監測傳感器的研制打下基礎。

　　甲烷（濃度測定）敏感元件已研制出低功耗型、遙測型、抗硫化氫中毒型等JD系列產‘品及LX-3、KD型產品，主要屬載體催化氧化式甲烷敏感元件。載體熱導元件有JD-R、LX-R系列產品，金屬絲熱導元件曾用于熱導式高濃度、低濃度甲烷裥定儀，半導體氣敏電阻敏感元件為甲烷報警器提供了一次元件。固體熱傳導元件已成功地應用于甲烷及其他可燃氣的濃度測定，系列產品有CH4型、C4H1（）型、H2型、CO型等。一氧化碳（濃度測定用）敏感元件，早期用硒試紙方法測定，經“六五”、“七五”、“八五”國家攻關，研制成功COY1型的電極電化學CO敏感元件。電化學氧化敏感元件，成功地應用于氧氣測定儀和氧氣傳感器上，一直成批生產；電化學式二氧化碳、乙烯敏感元件，經過“八五”國家科技攻關，已在自然發火監測方面取得應用。

　　煤礦氣體傳感器的研究，經“六五”、“七五”、于風電甲烷閉鎖裝置上，KGJ7（量程：0~40%CFU）型已成功，研制出KG3021（量程：0~500P）、KGA2（量程：0~300P）型電化學一氧化碳傳感器、KG3002化學二氧化碳傳感器已應用于自然發火監視。KGQ2型（025%z）電化學式氧氣傳感器、KGQ1型（量程10-6）電化學乙烯傳感器、用于自然發火的監視。

　　煤礦氣體測定儀方面研制出KRD-1型熱導式濃度甲烷測定器及LRD-2型。20世紀70年代研制出半導體氣敏電阻原理的甲烷報警儀，80年代采用'載體催化元件研制出W821型高低濃度甲烷檢測儀（高濃度部分用載體熱導元件）、JJ-1型袖珍甲烷檢測報警器、KSW-8型燈式瓦斯報警器、FJ -1型甲烷檢測器、JCB-55型甲烷檢測報警器、DCOY系列一氧化碳測定儀、AY- 1型氧氣測定儀，90年代研制成袖珍式電化學MYJ型CO檢測儀。

　　系統的研制，完成了采空區瓦斯抽放監控系統。采用0~100%CH4量程甲烷傳感器、0~10kPa測壓范圍差壓傳感器及0100xi（T6CO測量范圍電化學式一氧化碳傳感器共三種傳感器并通過啟動電磁閥控制瓦斯管道的裝置。

　　開發了WCP85型抽瓦斯多參數監控系統，甲烷濃度測定范圍為：0~100%，流量測定范圍為0100mVmin，溫度測定范圍為0~100t：；采用電動閥連續控制抽放量。煤礦氣體可爆炸測定儀研制BP8 -1型，90年代研制成功BMK-1型測定儀，通過對甲烷、氧及二氧化碳濃度的測定判斷爆炸危險性，當有爆炸危險時發出報警信號。

　　研制出紅外火源探測器的煤礦自然發火檢測系統。最小鑒別溫度。51：。礦井火災早期預報束管連續監測系統、ASZ-n型礦井火災預報監測系統。該系統設有地面分析站：一氧化碳測定范圍為01xiO―6、0~5 0~15%；2為1%2%，對分析結果進行微機處理，顯示自然發火傾向。“八五”完成了采空區六參數實時預報系統，系統對CHOXCOCy及溫度進行監測（KJF型煤礦安全監測系統），數據通過微機地面處理系統完成。

　　夕卜因火災監控系統的研究，經“六五”、“七五”、“八五”研制成功DFH型礦用帶式輸送機自動防滅火系統、DMH型煤礦峒室膠帶機自動滅火系統，獲省科技進步二等獎、國家級新品稱號……38 90年代研制成功MZS-1型煤礦自動灑水滅火系統。采用易熔合金定溫火災探測器進行火情監視，當有火情時發出警報并進行自動灑水滅火。

　　/VV五“和”九五“期間相繼研究、開發和生產出ASZ-n型礦井火災束管監控系統，KJF火災監控系統，KJS5000型皮帶火災監控系統、BZJC型瓦斯泵站監控系統和FDZB-1A型風電瓦斯閉鎖系統，以及多種礦用傳感器等。目前已研制出一套集上述系統于一體的符合我國煤礦安全生產實際需要的KJF2000型煤礦安全監控系統。

　　為滿足礦山救護作業需求，“九五”期河研制成功KJT95型礦山救災通信系統。現將重點成果和成果轉化簡述如下。

　　2重點科研成果2.1甲烷檢測元件的研究撫順分院最早從20世紀60年代中期開始研制甲烷元件即熱催化元件，80年代中期達到成熟，在當時國內處于領先水平。

　　甲烷檢測元件在煤礦井下使用，大體上存在下述問題：第一，使用壽命長短不一，有的元件可達i2年，有的只能用半年；第二活性下降太快，穩定性差，使用一個星期就要校準靈敏度，在賣際使用時，帶來很多工作量；第三，當元件在低濃度甲烷（濃度<1%CFU時）中長期工作時，如果遇到高濃度甲烷（濃度>10%CH4）時，元件將被激活，此時其靈敏度就會有所上升，而且在較短時間內不易恢復，因此將會使測試結果產生偏正誤差。

　　我們針對國產元件存在的上述問題進行深人研究，提高與改善元件特性，從而使國產元件接近或達到國外元件的技術水平。

　　2.2WCP8501型瓦斯管道組合傳感器WCP8501型瓦斯管道組合傳感器集中檢測瓦斯的濃度、溫度、壓力，其結構分為上部的電路。

　　中部的敏感元件封裝組件、下部的取樣器。

　　取樣器。瓦斯管道內的濕度非常大，容易積水，粉塵也非常大容易在瓦斯管道凸出物上附著沉積。因此，取樣器必須能防止經過長時期工作后沉積物堵塞取樣器。

　　取樣器插入瓦斯管道中迎氣流的方向開有進氣孔，背對氣流的方向開有出氣孔，在取樣器的中間固定有一個阻流板在進氣孔和出氣孔之間造成一個壓差，使氣流在取樣器中有一部分氣流向上流動，經過敏感元件封裝組件。一般抽放瓦斯管道在設計時，抽放流量都設計在一定范圍之內，因此調整取樣器內阻也在一定范圍之內。考慮到校準傳感器和清洗取樣器的需要，在取樣器上設有外接孔，當需要校準和清洗時打開外接孔，接入標準氣或空氣，利用瓦斯管道內抽放的負壓進氣，達到校準和清洗的作用。整個取樣器最后進行精工處理，達到防銹要求。

　　敏感元件封裝組件。WCP8501型瓦斯管道組合傳感器的所有敏感元件都封裝在中部的組件內，敏感元件封裝組件下部通取樣器，與瓦斯管道氣體接觸，上部由電氣引線通向傳感器的電路。上下兩部分由密封材料阻隔，取氣部分由粉末冶金阻隔，整個結構具有防爆性能，并防止瓦斯管道內的瓦斯氣體向外泄漏。

　　傳感器的敏感元件選型。瓦斯濃度檢測敏感元件采用煤科總院撫順分院生產的LX-R1型載體熱導元件。其性能：電橋電壓3.5V，電橋電流170mA，最小靈敏度（<30%時）lmV/l%CH4，線性度利用載體熱導元件檢測瓦斯濃度，這種方法過去已應用多年，工作可靠。但在瓦斯管道的潮濕環境進行~100%CH4寬量程范圍的檢測，必須選擇合適的工作方式和最佳的處理電路。瓦斯濃度測量電橋采用恒流方式供電，其供電電流為175mA，比原來推薦的工作電流提高了瓦斯濃度檢測元件的表面溫度大約提高了30X：左右。這樣瓦斯濃度檢測元件就能更加有效地排除瓦斯管道內的濕度對檢測結果的影響。

　　LX-R1型載體熱導元件的測量線性范圍很窄，只有0~30%CH4是線性，而在30%~100%（范圍內的瓦斯濃度測量曲線是非線性。超過30%CH4時，載體熱導元件的靈敏度將下降，瓦斯濃度越高，其靈敏度下降的也越多。為此，我們利用折線法非線性變換電路進行線性校正。根據實際測量曲線，我們選取兩個校正點就可以滿足測量誤差要求。第一校正點選在33%CH4濃度處，第二校正點選在66%CFU濃度處。經過二級非線性校正，保證了瓦斯濃度測量在整個測量范圍內其誤差不超過允許范圍。

　　WCP8501型瓦斯管道組合傳感器中的溫度測量敏感元件選用美國模擬器件公司生產的AD590系列集成溫度傳感器。

　　WCP8501型瓦斯管道組合傳感器的壓力敏感元件選用了ICsensors公司的壓力敏感元件。

　　WCP8501型瓦斯管道組合傳感器選用的是ICsensors公司推出的TO-8封裝結構13A型絕對壓力敏感元件，具有溫度補償功能，并配有增益設定電阻。

　　WCP8501型瓦斯管道組合傳感器的三種敏感元件集中封裝在一個組件中，整個傳感器體積小，只需在瓦斯管道上開一個取樣口，減少了現場的安裝工程，維護簡單，避免了以往瓦斯管道測量傳感器布置分散，不便于管理使用。

　　2.3高精度微壓力傳感器隨著均壓通風防滅火技術、采空區均壓密封技術在煤礦安全生產中的推廣應用，高精度微壓力傳感器的分辨率和準確性在其中起著關鍵的作用。GY-1型高精度微壓力傳感器的研制為煤礦安全生產提供了一個新的監測手段。

　　相對濕度：<98 GY-1型高精度微壓力傳感器的關鍵敏感兀件選用的是SiliconMicrostructuresInc.生產的SMI55系列壓阻式傳感器。

　　壓阻式傳感器是采用集成電路制造技術在半導體基片上直接生成擴散電阻并組成電橋由于半導體材料是硅材料，所以壓阻式傳感器又常稱為擴散硅壓力傳感器。

　　由于煤礦井下的氣壓有時在放炮、開關風門等因素的影響下，會發生瞬間突變，因此，要求壓力傳感器的敏感元件要有在一定時間內抗壓力沖。39擊的能力。一般壓力敏感元件本身的抗過載能力為滿量程的10倍。

　　選取的壓力敏感元件的滿量程為1kPa，其最大過載能力為3kPaD并設計了GY-1型高精度微壓力傳感器緩沖裝置，可以在5 s時間內抗過載10倍滿量程的壓力。為了保證該裝置可以長期在煤礦井下工作，在進氣口處加裝了一個過濾器，可以避免井下粉塵進入，堵塞節流孔。

　　壓力敏感元件輸出信號的溫度補償：當壓力敏感元件溫度增加時，呈現以下特性：①壓力靈敏度下降；②每一壓阻的阻值增加。GY-1高精度微壓力傳感器在整個敏感元件的選型、電子線路設計、數字化處理都進行了深刻地研究，保證了本傳感器可以達到預定的技術指標。

　　在試驗室對傳感器進行了零漂試驗考核、恒壓帶載試驗考核、低溫零點試驗考核、高溫零點試驗考核等四項考核。再經工業試驗，完成了“九五”國家重點科技攻關項目“高精度微壓力傳感器的研究”。GY-1型高精度微壓力傳感器，填補了我國礦用高精度壓力測量領域的空白，達到了國內領先水平，該傳感器經實驗室和工業性試驗證明，適合于煤礦井下各種需要對壓力進行監測的地方。該傳感器的敏感元件可靠性強、抗壓力沖擊性強適合煤礦惡劣環境，二次放大電路選用高精度儀表放大器，信號處理采用單片機數字技術，整機具有測量精度高、顯示分辨率高等優點。該傳感器已經國家煤礦防爆安全產品質量監督檢驗中心檢驗合格。

　　2.4KJT95礦井搶險救災通信K.IT95礦井搶險救災通信系統是一種比較理想的礦山救護隊用通信手段，該系統是國家“九五”攻關項目，該課題是針對現有通信系統存在的問題，結合國家“七五”、“八五”對礦井通信技術的科研成果，借鑒國內外的先進技術，研制而成的。系統結構簡單、性能穩定、組網方便、可靠性高。

　　該系統可提高礦井災害救護的快速反應能力和協同作戰能力，使礦井救護工作達到一個新的水平，在礦井的救災指揮作業中，為迅速了解災情、及時正確制定和實施救災方案、減少事故損失和人身傷亡提供了保障。

　　系統包括KJT9501通信主機（簡稱主機）、KJT9502通信副機（簡稱副機）、KJT9503通信手機（簡稱手機）、KJT9504通信線包（簡稱線包），KJT9505纏線車（簡稱線車）等設備。主機供井下指揮部使用；副機和手機供進人災區的救護隊員使用。救護隊員使用手機（經副機）向主機方向發話，隊員之間可使用手機直接聯系。井下指揮部通過現成的電話線可直通井上指揮部，井上指揮部在必要時可介入救災通信指揮。救護隊員隨身攜帶現成纏制好的線包，救災作業時邊行進邊自動放線，并隨時和井下指揮部、井上指揮部保持聯系。通信導線兼作救護隊員的探險繩……線車在實戰時不下井，其作用是在平時演習時，用它可將放開的線包再纏繞成包，以便再次使用。

　　蘇、安徽、云南等省的部分礦山救護隊已配備使用，反映效果很好。

　　KJF2000監控系統具備環境監測、膠帶火災預測、采空區自然發火預測和生產監控功能。環境監測――主要監測煤礦井下各種有毒有害氣體及工作面的作業條件，如甲烷、一氧化碳、氧氣濃度、風速、空氣溫度、巖煤溫度、頂板壓力、空氣壓力、煙霧和粉塵濃度等；生產監控――監控井上、井下主要生產環節的各種生產參數和寬要設備的運行狀態參數，如煤倉煤位、水泵狀態和排水試、提升機、局扇、壓風機、膠帶機、采煤機、開關、磁力起動器、供電等的運行狀態和參數等。

　　KJF2000系統由地面中心站、多媒體遠程數據終端、調制解調器、各種井下分站、井下隔爆兼本質安全型多路電源、遠程斷電器、各種礦用傳感器和礦用機電控制設備及KJF2000安全生產監測軟件緝成。整個系統的組成簡單框圖見圖井下分站和傳感器安裝在井下具有煤塵、沼氣、一氧化碳等危險氣體的環境中，對煤礦井下的各種安全、生產參數進行實時監測和處理，并將安全生產參數及時傳輸到地面中心站。各種數據由分站和中心站處理，并能按要求直接發出聲、光報警和斷電控制信號。地面中心站經過KJFS調制解調器（MODEM）采用專用通訊電纜與井下分站聯結通信。通過KJF2000系統可以準確、全而地了解井下安全情況和生產情況，實現對災害事故的早期預測和預報，并能及時地自動處理。生產調度人員可以掌握井下設備運行情況，準確地指揮生產。

　　目前，KJF2000監控系統已在地面中心站主機、遠程數據終端、地面計算機外圍設備配置、井下分站、本安電源、礦用傳感器和斷電器等方面形成了系列產品，同時具備與撫順分院長期推廣的ASZ―型礦井火災束管監控系統、KJF火災監控系統、BZJC型瓦斯栗站監控系統和FDZB― 1A型電瓦斯閉鎖系統聯網的能力。系統可根據用戶頭際需要而靈活配置。

　　3科技成果的產業化科技成果產業化，將科研成果轉化為商品，實現其本身的價值，唯一的目的就是要使其產生良好的社會效益和經濟效益。科研成果的產業化不僅要經過成果的產業化過程，而且還要經過產品的商品化過程。作為科研成果的主要轉化基地，其目標就是要使那些具有高科技含量、高附加值的國家級新產品和行業重點推廣產品，最新攻關成果產品最大限度地面向市場，加速科技成果市場化、產業化的速度，不僅要滿足國內市場需求，而且爭取打人國際市場，形成一流的規模效益。

　　因此，未來幾年內將投人大量的資金，有計劃、有步驟、更深層次地進行現有產品的市場開發與推廣，不斷擴大產品市場份額，提高產品市場占有率，以確保企業產品的科技優勢變為經濟與社會效益優勢。

　　3.1災害氣體敏感元件及傳感器的產業化自20世紀50年代末開始，撫順分院率先研制甲烷檢測用載體催化元件，70年代末研制出電化學一氧化碳元件、電化學氧氣敏感元件，80年代末研制出乙烯傳感器、二氧化碳傳感器，90年代研制出膠體電解質一氧化碳傳感器。安全監測系統在我國煤礦起步應用較早，70年代已有5個廠家生產瓦斯檢測斷電儀，80年代通過引進國外先進技術開始裝備煤礦環境監測系統，80年代末以來通過對國外技術的消化、吸收和總結我國煤礦特點自行研制開發環境安全監測監控系統。現有各種檢測、監控系統20余種，并在各地煤礦大量使用。

　　據統計，我國國有重點煤礦649對，其中瓦斯突出礦井129對，高瓦斯礦井136對，占礦井總數的半數以上，自然發火礦井占61 %，瓦斯爆炸和礦井火災事故造成的人員傷亡和國家財產損失一直居世界首位。盡管我國已相繼借鑒國外技術研制、開發出各種參數的傳感器。但由于國內傳感器，特別是氣體敏感元件制作工藝水平低，生產設備落后，產品性能始終無實質性提高，目前安全監測系統半數以上癱瘓的關鍵原因是傳感器壽命短、穩定性差，系統無法正常運行，一些礦井不得不長年大量購置國外同類產品；其次，現有監測系統無統一標準，互不兼容，現場級總線無標準，造成系統配接設備不能實現開放性互用。

　　煤炭科學研究總院撫順分院是首次在國內研制、開發和生產載體催化元件、甲烷傳感器膠體電解質一氧化碳元件、乙烯傳感器、二氧化碳傳感器、超聲波渦街風速傳感器和微壓力傳感器的煤礦安全專業研究單位。上述產品生產規模逐年擴大。因此在原有研究開發能力和技術基礎上通過。41.設備投資、擴建和引進國外先進設備生產線等工藝制造技術，短期內達到世界先進水平，滿足礦山、石油化工等行業對災害氣體監測的需要，無疑是一條投人創新基金少、見效快、經濟效益和社會效益顯著的捷徑。

　　3.2煤礦瓦斯檢測裝置系列產品的產業化瓦斯治理是世界各大采煤國所致力解決的問題，瓦斯預測、監測作為主要的瓦斯災害防治手段，近年得到了極大的發展。煤科總院撫順分院作為煤礦安全的專業研究院，在該領域的研究、設計及生產一直處于國內領先水平，現在已形成系列產品，其中包括煤層瓦斯多參數測定儀、便攜式甲烷檢定器、高低濃度甲傳感器、甲烷斷電儀、風電瓦斯閉鎖裝置等。'煤層瓦斯多參數測定儀是國家“七五”、“八五”、“九五”科技攻關項目科研成果，屬國內領先水平，曾榮獲國家、部級獎勵，是將煤礦井下實際經驗、實驗室實驗結果與電子計算機技術結合的產物。可以用簡便的方式快速、準確、直接地測定煤層瓦斯多種重要參數。產品已經獲得防爆合格證及煤礦安全儀表合格證。

　　便攜式甲烷檢定器屬于攜帶式甲烷檢測儀器，具有體積小、攜帶方便、檢測直觀、成本低等特點，由煤礦瓦斯員和管理人員隨身佩帶或懸掛于工作面作為瓦斯檢測報警之用，是一個量大面廣的產品。該產品已于1997年獲得防爆合格證、煤礦安全儀表合格證及計量證書。

　　風電瓦斯閉鎖裝置是針對我國煤礦掘進工作面瓦斯災害頻繁研制的，早在1980年版的《煤礦安全規程》即已提出“風電閉鎖裝置”，而1986年版《煤礦安全規程》提出了“三專一閉鎖”設施。現行的1992年版則明確指出：在瓦斯噴出區域、高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井中的所有掘進工作面應裝設兩閉鎖（風電閉鎖、瓦斯電閉鎖）設施。當局部通風機停止運轉或掘進巷道內瓦斯濃度超限時，能立即自動切斷局部通風機供電巷道中的一切電源。而局部通風機都應實現三專（專用變壓器、專用開關、專用線路）供電（第134條）。這就是“三專兩閉鎖”設施。所以，簡單地說，風電瓦斯閉鎖裝置就是實現兩閉鎖的安全監控設備。

　　撫順分院于1987年研制成功我國第一臺風電瓦斯閉鎖裝置，并于1989年獲煤炭部科技進步三等獎。在不斷總結多年的生產實踐以及各煤礦反饋的意見與建議及追蹤當代最新電子技術水平的基礎上，幾經改型，在1997年形成目前的產昂。

　　它具有體積小、系統簡單可靠等優點，是煤礦掘進工作面必需的安全設備。

　　甲烷斷電儀是對煤礦采掘工作面及移動設備實現甲烷檢測顯示、超限報警，并對被控電氣設備進行斷點閉鎖、解鎖控制的裝置。根據控制設備的臺數分為單點、兩點、三點斷電儀，目前已成為煤礦生產中不可缺少的安全監控設備。

　　我院的瓦斯檢測裝備包括：煤層瓦斯多參數測定儀便攜式甲烷檢定器；風電瓦斯閉鎖裝置；單點、兩點以及三點甲烷斷電儀；機載甲烷斷電儀；車載甲烷斷電儀；專用監控設備（根據用戶要求設計的派生產品）。今后要在監控裝備方面加大投資，投資的必要性主要從下面幾點考慮：該系列產品B被煤炭行業認定為井下安全監控的常規裝置，煤炭部曾以行政補貼方式全面推廣使用。而早期投人使用的產品多數不符合新的行業標準且已到報廢期。

　　全國地方煤礦推廣使用的空間極大/由于該系列產品具有投資少、方便使用、易于維護，并很容易擴充為一套小的安全監控系統，因此也非常適合于地方煤礦。

　　由于歷史原因，國有大中型煤礦在瓦斯檢測方面多采用七八十年代的產品，而這些產品具有不易維護、操作復雜等缺點，并大多已到更新換代期。該系列產品從設計上充分考慮了和老系統的兼容性，因此是理想的更新換代產品。

　　3.3KJF2000監控系統產業化如前所述，該系統具備多種監測功能，從2001年開始在煤礦應用，深受現場歡迎，至今已在煤礦系統推廣應用100多套。

　　撫順分院專門在測控中心和軟件中心設立了人員，使KJF2000監控系統加速了產業化進程，目前已形成產業化運營機制。

　　總之，隨著科研院所轉制形勢的深化，撫順分院在成果產業化上狠下功夫，此舉為分院生存發展開辟了廣闊的前程。