矿用激光一氧化碳与甲烷传感器科学吊挂位置及系统集成指南

在煤矿采掘、掘进、运输及机电硐室等井下作业区域，一氧化碳（CO）和甲烷（CH₄）是主要致害气体，其浓度实时监测直接关系到通风系统有效性、断电闭锁可靠性及人员安全撤离。国家矿山安全监察局强调，传感器安装位置不当是导致监测盲区、数据失真及事故隐患的重要原因。

Nexisense矿用激光一氧化碳与甲烷传感器系列采用可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术，具备高选择性、快速响应、低漂移及本质安全防爆特性，专为井下复杂环境设计。本文从系统集成商及项目实施方角度，系统梳理2025年规范下的科学吊挂位置、重点监测区域布置、系统兼容性要点、典型项目经验及长期维护建议，帮助B2B客户在方案设计、施工、验收及运维中实现高安全合规性与系统稳定性。

矿用激光气体传感器技术特性及法规依据

• GB 3836.1-2010《爆炸性环境 第1部分：设备通用要求》

• MT/T 1134-2019《煤矿用激光甲烷传感器》

• AQ 6203-2020《煤矿用激光甲烷传感器》

• JJG 1136-2017《激光甲烷检测报警器检定规程》

• 《煤矿安全规程》（最新修订版）

核心技术优势：

• TDLAS激光光谱技术，对CO和CH₄选择性高，几乎不受H₂S、CO₂、粉尘、水汽干扰

• 量程覆盖：CO 0–1000 ppm，CH₄ 0–5%vol（或0–100%LEL）

• 响应时间T90 ≤10秒

• 本质安全防爆标志：Ex ib Ⅰ Mb

• 宽温工作：-20℃–+50℃（部分型号 -40℃–+70℃）

• 内置温度、湿度、气压自动补偿算法

矿用激光一氧化碳（CO）传感器吊挂位置规范

推荐安装高度及科学依据

推荐吊挂高度：距底板1.5–1.8米（人体呼吸带高度）
科学依据：CO密度（1.25 kg/m³）接近空气（1.29 kg/m³），在井下微风环境中呈均匀或轻微分层，人员活动区域浓度最能反映实际暴露风险。

重点监测区域与位置要求

• 采掘工作面：距离煤壁或迎头5–10米，回风侧优先

• 回风巷道：距回风口或风流汇合点10–15米直线段

• 运输巷道：胶带输送机机头、机尾及转载点附近

• 机电硐室：变压器室、开关室、充电硐室、绞车房等设备密集区域，优先布置在进风侧或设备上方

  
  

• 主要运输大巷：每100–150米布置1个监测点

安装避让原则

• 避免正对局部通风机出风口或风筒正前方

• 与顶板保持≥300 mm，防止滴水冲击光学窗口

• 避开强振动设备（如掘进机截割头、转载机）

• 不得悬挂在移动设备上（如单轨吊、卡轨车）

矿用激光甲烷（CH₄）传感器吊挂位置规范

推荐安装高度及科学依据

推荐吊挂高度：距顶板≤300 mm（靠近顶板）
科学依据：CH₄密度（0.717 kg/m³）显著小于空气，在静止或微风环境中上浮，顶板浓度最高，可反映瓦斯积聚风险。

重点监测区域与位置要求

• 采煤工作面：距煤壁≤10米（高瓦斯矿井建议≤7米），回风侧优先

• 掘进工作面：距迎头≤5米，回风侧优先

• 回风巷道：风流汇合点下游10–15米直线段

• 上隅角：独立设置，回风侧顶板与煤壁交界，传感器轴线倾斜10–15°

• 封闭采空区：密闭墙外1–2米，高冒区必要时在最高点增设监测点

• 瓦斯抽采管路及泵站：抽放管路入口及周边

特殊场景补充布置

• 高冒区/冒顶区域：空洞最高点增设专用传感器

• 老空区密闭墙附近：墙外1–2米，必要时墙内侧加装

• 地质构造带：断层、褶曲附近适当加密

系统集成与兼容性设计要点

• 通信接口：RS-485 Modbus RTU（标配），波特率9600/19200可选

• 模拟量输出：4–20 mA（两线制/三线制可选），线性映射

• 报警输出：两级无源继电器触点

• 电源：9–24 V DC，本安电源

• 数据内容：实时浓度、量程百分比、报警状态、故障码、光强值、内部温度、补偿参数

集成建议：

• 与KJ系列安全监控系统对接时使用Modbus RTU，地址清晰，支持32台/总线

• 关键断电闭锁点建议使用4-20mA硬接点和Modbus软报警双通道

• 长距离通信（>800米）加装中继器或光电隔离模块

• 同一监测点建议主备两台传感器实现互比和故障判别

• 无线扩展可选矿用LoRa或4G/5G模块

  
  

安装、校准与维护注意事项

• 安装后进行通气试验（零点气+标准气）验证示值稳定性

• 强制检定周期：1年（法定计量机构）

• 企业日常校准：每3个月零点与量程标定，记录环境参数

• 光学窗口清洁：每月用75%医用酒精擦拭，严禁有机溶剂

• 防护措施：IP65+防尘防水罩，防止煤尘水汽附着

• 移动工作面推进50米或生产要求时，重新定位并现场标定

典型项目应用案例

晋城高瓦斯矿井综采监测升级：激光CH₄（上隅角+回风）与CO（运输+机电硐室），RS-485接入KJ725系统。24个月运行，瓦斯超限次数下降约79%，CO报警响应时间平均11秒。

陕北大型矿井掘进气体防护：掘进迎头5米及回风侧布置CH₄，上隅角独立设置；平行运输巷每120米布置CO。支持远程标定和诊断，连续三年无安全事件。

金属矿井柴油废气监测改造：运输巷及机电硐室CO传感器1.6米高度，联动通风系统，实现浓度控制，满足安全验收标准。

常见问题（FAQ）

1. 为什么CO传感器推荐吊挂1.5–1.8米？ 密度接近空气，该高度代表呼吸带实际暴露浓度。

2. 甲烷传感器必须贴顶板吗？ 是的，≤300 mm捕捉积聚风险。

3. 上隅角甲烷传感器可安装在液压支架上吗？ 不建议，振动影响光学，建议独立支架≥500 mm。

4. CO与CH₄可共用总线吗？ 可以，通过不同Modbus地址区分。

5. 淋水严重区域如何保护？ 加装IP65+防护罩，定期排水检查。

6. 激光传感器需要频繁校准吗？ 法定一年强制检定，企业建议每3个月零点/量程校准。

7. 系统集成时如何实现断电闭锁冗余？ 使用4-20mA硬接点+Modbus软信号双通道。

8. 支持远程诊断吗？ 支持，通过光强、内部温度、补偿参数远程判断传感器状态。

总结

矿用激光CO与CH₄传感器科学吊挂位置是井下气体监测系统有效性的基础，直接影响盲区覆盖、数据代表性及闭锁控制及时性。Nexisense系列以高选择性激光检测、严格防爆设计和丰富接口兼容性，为高瓦斯矿井、突出矿井、掘进头面及机电场所提供稳定可靠感知解决方案。

在煤矿安全监控系统升级、智能工作面建设、掘进气体防护设计或通风系统改造中，可联系Nexisense技术团队获取布置图纸、通信协议手册、选型计算表、现场调试指导及项目案例，确保井下气体监测项目安全、高效、合规落地。