礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計說明

礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計說明

第一節(jié) 概述

一、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置要求

1．礦井災(zāi)害種類和程度

井田面積1.776平方公里，開采二1煤層,煤層平均厚度 6.0米, 傾角平均13度，頂?shù)装鍘r性為炭質(zhì)泥巖，地質(zhì)構(gòu)造屬二類二型。瓦斯等級:為低瓦斯礦井, 瓦斯相對涌出量為2.16m3/t，絕對涌出量1.8m3/min，煤塵具有爆炸危險性, 爆炸性指數(shù)10，煤層自燃傾向性屬Ⅲ類，不易自燃煤層。正常涌水量50m3/h ，最大涌水量100 m3/h，水倉容量為1600 m3。水文地質(zhì)條件簡單。為了能夠準確、及時地反映井下瓦斯、粉塵、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)，達到對災(zāi)害的早期預(yù)測，預(yù)防安全事故的發(fā)生；同時對主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)備工作狀態(tài)參數(shù)、變電所的電壓、電流、功率因數(shù)等電力進行監(jiān)測，為生產(chǎn)調(diào)度及時提供各種設(shè)備的運行狀況，進而有效的指揮生產(chǎn)，礦井設(shè)置了一套安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。

2.礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置的條件和要求

礦井安全監(jiān)測監(jiān)控中心設(shè)置在生產(chǎn)調(diào)度室。各種傳感器監(jiān)測功能要求和使用安全條件，礦井安全方面的測點遵照《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》（AQ1029-----2007）的相關(guān)要求進行配備，生產(chǎn)方面的測點按礦井生產(chǎn)管理慣例和檢測監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品技術(shù)說明書及相關(guān)設(shè)備資料進行配備。

二、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)選擇

1、開采技術(shù)條件和安全條件

本礦井為低瓦斯礦井，煤塵具有爆炸危險性, 爆炸性指數(shù)10，煤層自燃傾向性屬Ⅲ類，不易自燃，煤層無自燃發(fā)火傾向。

2、安全監(jiān)測、監(jiān)控和傳輸設(shè)備選擇

依據(jù)礦井的災(zāi)害種類及程度，結(jié)合礦井的建設(shè)規(guī)模，確定監(jiān)測系統(tǒng)的類型及監(jiān)測參數(shù)種類。該礦井初步設(shè)計生產(chǎn)能力0.30Mt/a，2007年核定生產(chǎn)能力0.36Mt/a。現(xiàn)有一套KJ340（山西陽光）型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)。本礦井為低瓦斯礦井，采掘工作面配備低濃度瓦斯傳感器，數(shù)量滿足要求。煤塵具有爆炸性，要求應(yīng)設(shè)置防隔爆設(shè)置、安全監(jiān)控系統(tǒng)，要求對粉塵的檢測裝備應(yīng)配置。生產(chǎn)中運輸系統(tǒng)使用膠帶輸送機 __6___ 臺，應(yīng)進行防膠帶著火的監(jiān)控，以及對生產(chǎn)設(shè)備的運轉(zhuǎn)監(jiān)控通風(fēng)系統(tǒng)中，對主扇風(fēng)機運轉(zhuǎn)，局部通風(fēng)機的運行，風(fēng)門開關(guān)狀況等進行監(jiān)控。

根據(jù)本礦井的災(zāi)害種類、程度及生產(chǎn)的需要，系統(tǒng)重點對礦井的瓦斯、通風(fēng)系統(tǒng)、設(shè)備工況等參數(shù)進行監(jiān)測監(jiān)控。本監(jiān)控系統(tǒng)可以匯接多個安全與生產(chǎn)環(huán)節(jié)子系統(tǒng)。

第二節(jié) 安全監(jiān)測、監(jiān)控和傳輸設(shè)備選擇

一、 監(jiān)測設(shè)備選擇

1、 監(jiān)測設(shè)備選型的原則

依據(jù)礦井的災(zāi)害種類及程度，結(jié)合礦井的建設(shè)規(guī)模，按照《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)測儀器使用管理規(guī)范>>(AQ1029-2007)相關(guān)規(guī)定和相關(guān)專業(yè)的設(shè)計資料，確定選擇低瓦斯、粉塵、風(fēng)速、負壓、風(fēng)門開停（含聲光報警器）、設(shè)備開停、皮帶煙霧、饋電狀態(tài)、電壓電流、水位、超負荷等類型傳感器并確定其設(shè)置地點，傳感器采用符合煤礦井下環(huán)境的標準通用型傳感器。

2、 檢測設(shè)備設(shè)置地點和布置

根據(jù)本礦井的開采技術(shù)條件和安全要求、礦井開拓布置、工業(yè)場地總平面布置、采區(qū)機械設(shè)備布置、井下巷道開拓布置及機電硐室、井上下供電系統(tǒng)、礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖等要求，在18皮帶尾、十五平聯(lián)巷、十三平聯(lián)巷設(shè)置監(jiān)測監(jiān)控分站。以分站為核心對各場所安裝相應(yīng)傳感器和控制設(shè)備，對礦井生產(chǎn)安全環(huán)節(jié)全方位的監(jiān)測、控制，再有分站和地面中心站，形成完整的安全生產(chǎn)監(jiān)測、控制體系。

二、 監(jiān)控設(shè)備選擇

1、 監(jiān)控設(shè)備選型的原則

監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備必須選用經(jīng)過安全檢驗并取得煤礦礦用產(chǎn)品安全標志的產(chǎn)品。井下設(shè)備應(yīng)具有防暴、防潮能力，以保證設(shè)備本身的使用安全和可靠工作。經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)較為成熟。在系統(tǒng)和設(shè)備選擇上，應(yīng)充分尊重檢測單位的意見，選擇技術(shù)先進并經(jīng)實踐證明使用效果較好的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。結(jié)合礦井的建設(shè)規(guī)模及具體情況，本礦井采用現(xiàn)有的KJ340型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)。該礦已經(jīng)選用KJ340型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)，使用效果良好本設(shè)計根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、系統(tǒng)擴大可以保證和滿足改擴后的安全生產(chǎn)需要。

2、監(jiān)控總站和分站主要設(shè)備的功能、型號和數(shù)量

（1） 監(jiān)控系統(tǒng)由地面中心站和監(jiān)測監(jiān)控分站組成。中心站有以下設(shè)備組成：1）監(jiān)測監(jiān)控主機采用工控機2臺（一主一備）； 2）配置2kvA/2h的不間斷UPS（山特）電源，確保系統(tǒng)可靠運行。3）監(jiān)控總站應(yīng)采用雙主機熱備分方式工作，對瓦斯、粉塵、風(fēng)速、負壓等環(huán)境參數(shù)進行實時采集、處理、存儲、顯示、超限報警和打??；分站及傳感器全面實現(xiàn)了智能化和紅外遙控調(diào)校、設(shè)置；分站模擬量和開關(guān)量端口可任意互換，并支持多種信號制，有實時數(shù)據(jù)存儲能力；可實現(xiàn)遠程斷電，并與地面監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通信；有自檢功能和完善的故障閉鎖功能。監(jiān)控主機以工作站的形式接入礦井計算機網(wǎng)路，使相關(guān)人員可及時了解礦井安全及生產(chǎn)的各種信息。）4）通過數(shù)據(jù)接口完成地面主機與井下分站之間的信號傳遞和完全隔離，傳輸接口輸出分為地面和井下，以免地面分站影響井下分站的信息傳輸。（3）采用不間斷電源確保系統(tǒng)的可靠供電。

每個監(jiān)控分站的組成及功能：（1）KJ340-F型監(jiān)控分站分站5臺，可實現(xiàn)對各類傳感器的數(shù)據(jù)采集、實時處理、存儲、顯示、控制及與地面監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通信；具有紅外遙控初始化設(shè)置功能；當主機或系統(tǒng)電纜發(fā)生故障時，分站可作為智能斷電儀獨立工作，實現(xiàn)瓦斯斷電儀和風(fēng)、電、瓦斯閉鎖裝置的全部功能，并按照預(yù)先設(shè)定的報警、斷電要求實現(xiàn)控制功能。（2）隔爆兼本質(zhì)安全KDW型機電箱8臺，向分站供電；交流停電時，額定負載條件下，電池供電不少于4h。

系統(tǒng)有各變送器將采集到的信號輸送給主機、計算機巡檢，收集各道信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處理填寫在顯示器上對應(yīng)的表格內(nèi)，并與設(shè)定值比較，如有超限或故障立即發(fā)出聲光報警信號，并打印顯示報警信息，系統(tǒng)軟件具有數(shù)據(jù)自動存盤、日報表打印、曲線圖顯示、數(shù)據(jù)分析處理等功能。

設(shè)置分站5個，分別設(shè)在18皮帶尾（兩臺）、十五平聯(lián)巷（兩臺）、十三平聯(lián)巷。

三、 傳輸設(shè)備及器材選型、

1、 傳輸設(shè)備器材選型的原則

監(jiān)控系統(tǒng)必須具有防雷保護；礦井安全監(jiān)控設(shè)備之間必須使用專用阻燃電纜或光纜連接，嚴禁與調(diào)度電話電纜或動力電纜等公用；監(jiān)控系統(tǒng)井筒電纜芯對數(shù)應(yīng)留有50%~100%的被用量。

2、 傳輸設(shè)備及器材型號、數(shù)量

監(jiān)控總站的數(shù)據(jù)傳輸接口，將井上和井下線路分開；監(jiān)控系統(tǒng)下井電纜上設(shè)有避雷器，防止井上雷電串入井下。監(jiān)控系統(tǒng)傳輸采用專用線路，沿斜井井筒內(nèi)敷設(shè)一條礦用阻燃電纜，型號為MHY-1*4*7/1.38,長度為1450m，其中一對為備用。井下主信號電纜為MHY-1*4*1/1.38型礦用阻燃信號電纜，長度為1800m；傳感器電纜也為礦用阻燃信號電纜，型號為MHYVR,長度為7600m。傳輸線路選用經(jīng)檢驗合格的并符合煤礦井下環(huán)境的礦用阻燃信號電纜，構(gòu)成全礦井的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)。

監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的電纜，必須選用經(jīng)過安全檢驗并取得煤礦礦用產(chǎn)品安全標志的產(chǎn)品。

第三節(jié) 監(jiān)測設(shè)備各類傳感器布置

一、 高瓦斯礦井的回采工作面?zhèn)鞲衅鬟x型及配置：

1. 在回采工作面中（軌道順槽(采面回風(fēng)巷或上付巷)距回采面10米內(nèi)）設(shè)置低濃組合式瓦斯傳感器一臺，其報警值為>=1.0%CH4、斷電值>=1.5%CH4、斷電范圍為工作面及其回風(fēng)巷內(nèi)全部非本安電器設(shè)備，復(fù)電值為<1.0%CH4。

2. 在回采工作面上隅角設(shè)置低濃組合式瓦斯傳感器一臺，其報警值為>=1.0%CH4、斷電值>=1.5%CH4、斷電范圍為工作面及其回風(fēng)巷內(nèi)全部非本安電器設(shè)備，復(fù)電值為<1.0%CH4。

3. 在回采工作面中（軌道順槽(采面回風(fēng)巷或上付巷)距回采面10米內(nèi)）設(shè)置粉塵傳感器（模擬量傳感器）一臺。

4. 在回采工作面中（軌道順槽(采面回風(fēng)巷或上付巷)尾部，距聯(lián)絡(luò)巷10~15m處）設(shè)置低濃組合式瓦斯傳感器一臺，其報警值為>=1.0%CH4、斷電值>=1.0%CH4、斷電范圍為工作面及其回風(fēng)巷內(nèi)全部非本安電器設(shè)備，復(fù)電值為<1.0%CH4。

5. 在工作面回風(fēng)巷中（軌道順槽尾部，巷道前后10m內(nèi)無分支風(fēng)流、無障礙、無拐彎，斷面無變處）設(shè)置風(fēng)速傳感器一臺。當風(fēng)速低于或超過設(shè)計風(fēng)速值的20%時，應(yīng)發(fā)出聲、光報警信號。

6. 在回采工作面饋電開關(guān)處設(shè)置斷電儀及饋電狀態(tài)傳感器各一臺；在工作面回風(fēng)巷饋電開關(guān)處設(shè)置斷電儀及饋電狀態(tài)傳感器各一臺。

7. 在工作面運輸順槽（進風(fēng)巷或回風(fēng)巷上下付巷或皮帶巷

軌道巷）設(shè)置設(shè)備開停傳感器；運輸順槽膠帶機滾筒下風(fēng)側(cè)10~15m處設(shè)置一氧化碳傳感器和煙霧傳感器各一臺。

二、 低瓦斯礦井的掘進工作面?zhèn)鞲衅鬟x型及配置

井下采區(qū)共配有三個掘進工作面，傳感器的選配如下：

1、 在掘進工作面（距掘進面5m內(nèi)），設(shè)置低濃組合式瓦斯傳感器一臺，其報警值為其報警值為>=1.0%CH4、斷電值>=1.5%CH4、斷電范圍為掘進巷內(nèi)全部非本安電氣設(shè)備，復(fù)電值為<1.0%CH4。

2、 在掘進工作面中（距掘進頭5m內(nèi)），設(shè)置粉塵傳感器一臺。

3、 在掘進工作面回風(fēng)流中（距掘進巷尾部10~15m處）設(shè)置高低濃組合式瓦斯傳感器一臺，其報警值為>=1.0%CH4、斷電值>=1.0%CH4、斷電范圍為掘進巷內(nèi)全部非本安電氣設(shè)備，其復(fù)電值為<1.0%CH4。

4、 掘進工作面的風(fēng)筒設(shè)置風(fēng)筒傳感器一臺，掘進工作面局扇處設(shè)置設(shè)備開停傳感器一臺，掘進工作面中的送風(fēng)、電氣設(shè)備和瓦斯?jié)舛葮?gòu)成風(fēng)電瓦斯閉鎖。

5、 在掘進工作面中饋電開關(guān)處設(shè)置斷電器及饋電狀態(tài)傳感器各一臺。

四、 其它地點傳感器的選型及配置

1、在風(fēng)機風(fēng)硐內(nèi)設(shè)置風(fēng)速傳感器和負壓傳感器一臺。

2、在總回風(fēng)巷測風(fēng)站設(shè)置風(fēng)速傳感器,瓦斯傳感器,一氧化碳傳感器和溫度傳感器各一臺。

3、在軌道巷五部、六部絞車房設(shè)瓦斯傳感器和溫度傳感器各一臺。

4.在各地點膠帶輸送機、運輸大巷膠帶輸送機和滾筒下風(fēng)側(cè)10~15m處設(shè)置一氧化碳傳感器和煙霧傳感器各__6___臺。

5.井下21排水泵房及變電所設(shè)溫度傳感器和瓦斯傳感器及斷電儀各一臺。

6.設(shè)備開停傳感器

1 在4部、5部、6部軌道下山絞車房各設(shè)置一臺；

2261工作面、241備采面膠帶輸送機及21241上遷巷掘進膠帶輸送機各一臺；

3井下主排水泵房__3___臺；

4通風(fēng)機房__2___臺；

5壓風(fēng)機房_1____臺；

6主斜井膠帶輸送機各__1___臺；

7風(fēng)門開關(guān)10組

8井底水倉設(shè)液位傳感器__1___臺。

9地面及井下中央變電所設(shè)電力傳感器各__1___臺。

10.主斜井膠帶機滾筒下風(fēng)側(cè)10~15m處設(shè)置煙霧傳感器各1臺。

第四節(jié) 礦井各類傳感器裝備量

一、 礦井傳感器裝備標準

該礦井為低瓦斯礦井。

該礦井初步設(shè)計生產(chǎn)能力0.30Mt/a，2007年核定生產(chǎn)能力0.36Mt/a。，采區(qū)布置___1__個采煤工作面和1個備采工作面，有__1___個煤巷掘進工作面。

礦井設(shè)有全礦井的安全和生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，在生產(chǎn)管理中嚴格按照《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)測儀器使用管理規(guī)范》(AQ1029-2007)、《礦井通風(fēng)安全檢測裝置使用管理規(guī)范》的相關(guān)要求進行。

二、 礦井各類傳感器的裝備量

礦井安全和生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，在井上設(shè)有監(jiān)測監(jiān)控中心站，在井上下設(shè)有分站，井上下配備在反映安全和生產(chǎn)方面的各種傳感器，傳感器的配置滿足《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)測儀器使用管理規(guī)范》(AQ1029-2007)、《礦井通風(fēng)安全檢測裝置使用管理規(guī)范》的相關(guān)要求。

礦井安全與生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控的各類傳感器量見表8—4—1.

各類傳感器備用量按使用量的20%考慮（注:取值為整數(shù)），并且考慮不可預(yù)見因素。

礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)傳感器布置

第五節(jié)礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)運行可靠性分析
該礦選擇的KJ340型礦井安全與生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是一種將計算機用于煤礦安全生產(chǎn)信息集中監(jiān)控和管理的綜合系統(tǒng)，該系統(tǒng)類屬于分布式總線型樹狀結(jié)構(gòu)。分站采用工業(yè)計算機技術(shù)，具有數(shù)據(jù)采集和控制功能，符合本安型防爆標準，適用于井下瓦斯和粉塵爆炸危險的環(huán)境。分站能配接多種開關(guān)量和模擬量傳感器，電路特別注重抗干擾能力，可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠地工作，具有獨立進行數(shù)據(jù)采集、處理和完成相應(yīng)控制功能，分站的相對獨立性大大提高了監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。
監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在地面中心站配備了兩臺主機，互為備用。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的電源按二級負荷進行設(shè)計，并配置了UPS電源，保證了系統(tǒng)不間斷的工作要求。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的主干電纜分別由副井引至進下，電纜采用MHYBV型礦用阻燃鋼絲鎧裝信號電纜，井上、井下主干電纜采用MHYBV型礦用阻燃鋼絲鎧裝信號電纜，使主信號具有兩路獨立互為備份的不間斷信息通路。傳感器電纜采用NMHYBV型礦用阻燃電纜，使信道的可靠性達到了一個較高的水準。
井下分站在布置上均安放在主要的進風(fēng)巷道德環(huán)境相對好的地方，傳感器布置在既滿足工況要求又無滴水和相對安全的地方，以保證其工作的可靠性，所有的分站和傳感器都具有防爆合格證，滿足井下使用條件，并且是經(jīng)使用反映較成熟的產(chǎn)品，從而確保系統(tǒng)安全可靠。
在管理上監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)配備了專職人員管理和維護，所有管理和維護人員都要經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)方能上崗。