安全监控系统设计.docx
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安全监控系统设计
11安全监控系统
11.1监控系统功能要求
11.1.1功能要求
11.1.1.1安全监测监控系统设置要求
1、从矿井灾害种类和程度论述设置安全监测系统的重要性
本矿井属低瓦斯矿井，各煤层均有煤尘爆炸危险性。
根据煤尘实验结果资料分析，为容易自燃煤层。
本矿井井下配置1个3下107综放工作面、1个综掘工作面，3个普掘工作面，运输、通风、供配电等系统交叉作业，不论是哪一个环节出了问题都会酿成事故，甚至造成重大事故。
因此矿井设置安全监测监控系统，对矿井安全实施全方位的监测监控是十分必要的。
2、安全监测监控系统设置的条件和要求
根据《煤矿安全规程》2006年版158条，160条，170条，171条、175条等之规定，本矿井设计能力45万t/a，管理要求相对较高，故设计拟在综放工作面、掘进工作面、主运输巷道测风站、总回风巷等地点设置甲烷传感器。
监测系统对矿井井下火灾、瓦斯浓度、一氧化碳、矿井环境温度、风速、负压等影响矿井安全的环境参数、矿井主要机电设备的运行状况、变电所电压、电流、功率、电度等电力参数进行监测。
11.1.1.2安全监测、监控系统的选择
1、监测、监控设备选型的原则
（1）设备必须符合有关国家标准和行业标准，通过煤炭行业标准化归口审查，通过国家技术监督局认证的检测机构的型式检验。
用于爆炸环境的煤矿安全监控设备，还必须通过国家技术监督局认证的检测机构防爆检验，并取得“防爆合格证”。
（2）优先选用本质安全型设备。
（3）安全监测、监控设备必须具有故障闭锁功能。
（4）安全监测、监控设备必须具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能。
当主机和系统发生故障时，必须保证甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能。
当电网停电后安全监测、监控系统必须保证正常工作时间不小于2h。
2、矿井安全监控系统的选择
本矿井选择KJ90NA环境安全监控系统，由地面中心站，现场分站、安全生产参数传感器、断电仪、报警器以及信息传输介质、网络通讯接口等组成。
对矿井生产环境中影响安全生产的参数和设备进行自动检测和闭锁控制，并在地面中心站计算机上进行集中显示、报警、记录和自动报表等，并进行危险分析与预测，以提高矿井生产的安全性和自动化水平。
主要检测的井下环境参数有瓦斯浓度、风速、负压、温度、一氧化炭浓度、风门开关状态、风筒开关状态、煤仓煤位、井下水仓水位等。
监控系统具有强大的组网和联网功能，它可以将安全与生产监测信息、电力参数的监测等各种信息综合在一起，在更高的层次上实现了信息的综合利用，同时系统还可以方便汇接多个监测子系统，实现了信息共享和局部环节的自动化控制。
系统可汇接管理矿井胶带输送机、电力、水泵监控、瓦斯抽放监测、束管监测等子系统等，还可与矿、局级计算机网络联网组网。
该系统留有足够的容量并配备有接收其它子系统的接口以满足矿井发展的需要。
系统各部分也可自成体系，分步实施以节省初期投资。
监测、监控总站和各分站等主要设备的功能应满足《煤矿安全规程》2006年版第160条及执行说明第160条要求。
11.1.2中心站设置
监测监控中心站设置在工业场地采区办公楼二层监测监控室内。
监测监控中心站机房为二级负荷供电，并应良好接地。
机房应防尘、防火，并应原离电磁辐射干扰的场所设置。
井下分站设在环境相对好的硐室、巷道中。
11.1.2.1监控中心站由以下设备组成：
1、监测监控主机2台，1用1备；
2、配置5kVA交流稳压电源和3kVA/2h的UPS电源，确保系统的可靠运行；
3、网络安全服务器1台，12口交换机1台，录音电话2台，用作矿领导、通风安全、调度等工作站的信息共享。
4、设置大屏幕背投影显示、工业电视图象及计算机网络传输系统。
通过大屏幕投影拼接系统，可以实时观测矿井综合自动化系统的各种信息。
系统中采用多CPU、高智能化的KJ90－F16分站，该分站本身具有显示功能，可配接并遥控设定各类开关量和模拟量传感器，并可作为主站，继续挂接小分站。
系统具有强大的网络功能，监控计算机之间或监控计算机与服务器之间可以通过网络交换数据，管理终端可以通过局域网或拨号网络远程访问，浏览机不需要任何投入。
网络安全服务器，主要用于保证网络的安全性，防止非法侵入，该服务器为身份认证服务器，通过对用户建立数据库，设置权限等，达到安全访问的目的。
同时，该服务器还可充当网络与Internet之间的防火墙。
同时联网主机也应装备防火墙等网络安全设备，保证网络的安全性，防止非法侵入。
系统传输速率2400bps，传输方式为同步差分四相码，无极性,抗干扰能力较强。
系统提供多种诊断功能，包括系统的传输校验、误码率测试、传感器故障统计、分站故障统计等监测系统的自身诊断，保证了系统传输安全、可靠。
主传输采用光缆，无中继传输距离长，接续方便。
井上、下设备之间实现光耦隔离并有防雷设施。
电网停电后，在线式备用电源可以连续供电2小时。
11.1.2.2中心站的技术要求
1、环境要求；
中心站墙体采用防火隔断墙，周围均要进行防潮、保温处理。
墙壁表面宜采用防潮、不起尘、易清洁且性能好的环保材料进行饰面。
中心站设单独出入口，并在入口处设换鞋柜。
温度：
18℃--28℃
相对湿度：
55%±10%
尘埃：
中心站在静态条件下，粒度≥0.5μm,个数<1800/dm3。
静电：
计算机工作区域<1KV。
照度：
计算机工作区域≥400Lx，应急照明≥50Lx。
2、电源要求；
按一级负荷配电，不仅有来自变电所不同母线的两路电源供电，而且，必须配备性能卓越的UPS电源，正常情况下，由机房综合配电柜提供的电源经UPS稳频稳压、调整电压波形后为计算机设备供电，同时为UPS后备电池充电；一旦市电停电后，计算机设备经UPS逆变后供电，保证对计算机设备的不间断供电，确保供电的可靠性和质量，保证设备足够的停电过度期。
3、防雷、接地及防电磁辐射要求
中心站设置在地面采区办公楼内，按三类防雷建筑物设防，设置相应的防直击雷、感应雷和雷击电磁脉冲的防雷措施。
中心站防雷设计所考虑到的防护对象有机房配电柜、中心站网络设备。
它所对付的自然灾害分两方面，即闪电直击建筑物和闪电的电磁脉冲对建筑物、人和设备的袭击。
前者（即室外防雷）主要靠建筑物的避雷装置，后者（即室内防雷）就是LEMP（雷击电磁脉冲）。
本系统设计主要依据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94，《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004。
11.1.3分站设置
11.1.3.1监测、监控分站主要设备的功能、型号和数量
1、监测监控分站设备型号：
KJ90－F16型分站22台。
2、监测监控分站设置地点
井下分站应设置在便于人员观察、调试、检验及支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或硐室中，安设时应垫支架，或吊挂在巷道中，使其距巷道底板不小于300mm。
此次矿井改扩建井下分站主要设置在新增的综采工作面、掘进工作面、回风巷、胶带运输巷、井下主要机电设备硐室、井下变电所、水泵房、煤仓、地面通风机房及主要运输巷道等。
详见矿井安全监测监控系统图及井下分站、传感器布置图CA1078G-274-1、2。
3、隔爆兼本安电源的设置地点
隔爆兼本质安全型防爆电源宜设置在采区变电所，严禁设置在下列区域：
（1）断电范围内；
（2）掘进工作面内。
4、具体断电方法：
（1）甲烷浓度达到或超过报警浓度时，声光报警；切断被控设备电源并闭锁。
（2）与闭锁控制有关的设备未投入运行或故障时，切断被控设备电源并闭锁；
（3）掘进工作面甲烷浓度达到1.5%CH4时，系统中的远动开关自动切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；
（4）当掘进工作面回风流中甲烷浓度达到1.0%CH4时，系统中的远动开关自动切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；
（5）局部通风机停止运转，或局部通风机风筒中的风速低于规定值时，远动开关自动切断掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；
（6）与闭锁控制有关的设备（含监测监控主机、分站、甲烷传感器、设备开停传感器等）故障或断电时，系统中的远动开关自动切断该设备所监控区域内的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁。
11.1.4传输设备及器材
11.1.4.1传输设备及器材选型原则
1、传输设备应符合《中华人民共和国煤炭行业标准煤矿用信息传输装置》（MT/T899-2000）。
2、用于监测、监控系统误码率不应大于10-8，最大巡检周期不应大于30s，并应满足监控要求。
3、安全监测、监控设备之间的输入输出信号必须为本质安全型信号，设备之间必须使用专用阻燃电缆或光缆连接，严禁与调度电话线和动力电缆等共用。
11.1.4.2传输设备及器材型号
1、光端机型号：
地面综合数据接口箱MT8000，井下本安光端机KTG2A。
2、主传输电缆型号：
阻燃型矿用信号电缆MHYBV-2×2×1/1.0mm。
3、监测监控下井光缆：
MGTJS-30单模光缆。
11.1.5束管监测系统详见7.2.3.5
11.2各类传感器、报警器的设置及装备量
11.2.1回采工作面
11.2.1.1传感器类型、数量、位置
回采工作面上设甲烷传感器1个（具有声光报警功能），工作面回风巷设甲烷传感器1个，一氧化碳传感器1个，烟雾传感器1个（工作面胶带滚筒下风侧10m~15m），温度传感器1个，开停传感器3个，馈电状态传感器3个，远程断电开关3个，声光报警器1个。
工作面甲烷传感器尽量靠近工作面设置，工作面回风巷设甲烷传感器并应布置在瓦斯等有害气体与风流混合均匀处，且风流稳定的位置。
甲烷传感器安装在巷道的上方不影响行人和行车通行的地方。
甲烷传感器应垂直悬挂，距顶板不得大于300mm，距巷道壁不得小于200mm。
被控设备开关的负荷侧设置馈电状态传感器。
其它传感器应悬挂在能正确反映该点测值的地方。
在工作面的隅角设置便携式甲烷检测报警仪。
11.2.1.2各类传感器的报警、断电、复电
工作面甲烷传感器报警浓度≥1.0%CH4
工作面甲烷传感器断电浓度≥1.5%CH4
工作面甲烷传感器复电浓度＜1.0%CH4
工作面断电范围：
工作面及其回风巷内的全部非本质安全型电气设备。
其它传感器在超限或被测设备非正常状态时报警
工作面回风巷甲烷传感器报警浓度≥1.0%CH4
工作面回风巷甲烷传感器断电浓度≥1.0%CH4
工作面回风巷甲烷传感器复电浓度＜1.0%CH4
工作面回风巷断电范围：
工作面及其回风巷内的全部非本质安全型电气设备。
其它传感器在超限或被测设备非正常状态时报警。
11.2.2掘进工作面
矿井达产时共配备4个掘进头，掘进工作面传感器类型及配置如下：
11.2.2.1传感器类型、数量、位置
工作面设甲烷传感器1个，一氧化碳传感器1个，工作面回风巷设甲烷传感器1个，风筒开关1个，温度传感器1个，烟雾传感器1个（掘进胶带机滚筒下风侧10m~15m），声光报警器1个，局扇和电源开关处各设开停传感器1个、远程断电开关1个、馈电状态传感器1个。
工作面甲烷传感器尽量靠近工作面设置，工作面回风巷甲烷传感器应布置在瓦斯等有害气体与新鲜风流混合均匀，且风流稳定的位置。
甲烷传感器应垂直悬挂，距顶板不得大于300mm，距巷道壁不得小于200mm。
被控设备开关的负荷侧设置馈电状态传感器。
声光报警器应设置在经常有人工作便于观察的地点。
其它传感器应悬挂在能正确反映该点测值的地方。
11.2.2.2各类传感器的报警、断电、复电
具有风电瓦斯闭锁功能
掘进工作面及回风巷甲烷传感器报警浓度≥1.0%CH4
掘进工作面甲烷传感器断电浓度≥1.5%CH4
回风巷甲烷传感器断电浓度≥1.0%CH4
工作面及回风巷的复电浓度＜1.0%CH4
断电范围：
掘进巷道内的全部非本质安全型电气设备
其它传感器在超限或被测设备非正常状态时报警
11.2.3回风巷
11.2.3.1传感器类型、数量、位置
采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷内临时施工的电气设备上风侧10～15m处应设置甲烷传感器。
主要运输巷道内使用防爆电机车时，必须设置便携式甲烷检测报警仪。
11.2.3.2各类传感器的报警、断电、复电
防爆电机车便携式甲烷断电仪报警浓度≥0.5%CH4；
采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷内临时施工的电气设备上风侧甲烷报警浓度≥1.0%CH4；
采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷内临时施工的电气设备上风侧甲烷断电浓度≥1.0%CH4；
采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷内临时施工的电气设备上风侧甲烷复电浓度＜1.0%CH4；
断电范围：
采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷内道内全部非本质安全型电气设备。
11.2.4其它地点
11.2.4.1机电硐室
1、传感器类型、数量、位置
主要机电硐室设温度传感器。
回风流中机电设备硐室的进风侧设甲烷传感器。
2、各类传感器的报警、断电、复电
甲烷传感器报警浓度≥0.5%CH4
甲烷传感器断电浓度≥0.5CH4
甲烷传感器断电范围：
回风流中机电设备硐室内全部非本质安全型电气设备。
甲烷传感器复电浓度＜0.5%CH4
其它传感器在超限时报警。
11.2.4.2煤流中的各类装备、转载点和装煤点
1、传感器类型、数量、位置
采煤机和掘进机设机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪；主运输胶带机、顺槽胶带机等监测监控系统设有打滑、纵撕、堆煤、满仓、超温、灭火洒水、跑偏、急停闭锁等保护，并设置烟雾传感器。
胶带运输机所设传感器由胶带运输机电控装置成套供给，地面生产系统封闭煤仓及瓦斯有可能聚集的地方设甲烷传感器。
2、各类传感器的报警、断电、复电
机载式甲烷断电仪报警浓度≥1.0%CH4；
机载式甲烷断电仪断电浓度≥1.5%CH4；
机载式甲烷断电仪复电浓度〈1.0%CH4。
机载式甲烷断电仪断电范围：
采煤机、掘进机电源。
装煤点甲烷传感器报警浓度≥0.5%CH4；
其它传感器在超限或被测设备非正常状态时报警。
11.2.4.3回风巷设测风站
1、测风站设置地点
采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷设置测风站；
2、传感器类型、数量、位置和风速
测风站设甲烷传感器一个、风速传感器1个。
风速传感器应设置在巷道前后10m内无分支风流、无拐弯、无障碍、断面无变化、能准确计算测风断面的地方。
3、各类传感器的报警、断电、复电
采区回风巷甲烷报警浓度≥1.0%C；
一翼回风巷、总回风巷甲烷报警浓度≥0.70%C；
其它传感器在超限时报警。
11.2.4.4矿井通风机房
1、传感器类型、数量、位置
主要通风机房设置压力传感器和风速传感器；通风机设开停传感器。
2、各类传感器的报警、断电、复电
传感器在超限时报警。
11.2.4.5局扇开关、设备开停、风门开关、自动洒水、喷雾、粉尘、火灾及烟雾等
1、传感器类型、数量、位置
井下掘进工作面局扇处设局扇开关；各主要风门设风门开关；主要机电设备设开停状态传感器；回采工作面设温度传感器；胶带运输机巷设烟雾传感器；主要机电硐室设温度传感器。
回采工作面、掘进工作面、锚喷及煤流转载点等处，设置粉尘监测装置。
2、各类传感器的报警、断电、复电
传感器在超限时报警。
本节所述各类传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度及断电范围要符合《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）。
11.2.5分站、传感器、报警器的布置图
详见CA1078G-274-1、2矿井安全监测监控系统图及井下分站、传感器布置图。
11.2.6分站、传感器、报警器的备用及总装备量
井下拟新安装的各类传感器均属国内先进水平的传感器。
目前传感器已向智能化、多功能化发展；配置更灵活，安装更方便。
矿井安全方面的测点按现行《煤矿安全规程》、《煤炭工业矿井设计规范》、《矿井防灭火规范》、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》AQ1029-2007标准的相关要求进行配备；生产方面的测点按矿井生产管理惯例和监测监控系统的产品技术说明书及相关设备资料进行配备。
详见表11-2-1。
矿井安全监测系统传感器布置表表11-2-1
矿井瓦斯等级
传感器类型
回采
工作面
煤及煤（岩）掘进工作面
煤仓及溜煤眼
中央、采区水泵房
测风站
采区、中央变电所
矿井主要风门
井下、地面其它
地点
备用
总计
低
瓦
斯
矿
井
瓦斯
3
2*4
6
2
3
3
5
15
45
风速
9
2
2
13
风筒开关
1*4
1
5
风门开关
42
8
50
烟雾
1
1
1
1
4
开停
3
2*4
4
6
4
5
30
温度
3
3
1
7
煤位传感器
2
1
3
断电馈电传感器
3
2*4
4
2
3
20
远程断电
3
2*4
4
3
18
压力传感器
2
1
3
机、车载式断电仪
1
1
1
3
声光报警器
1
1*4
1
6
水位传感器
4
1
5
粉尘传感器
1
1*4
6
2
13
一氧化碳传感器
1
1
3
2
1
8
备注
1、表中数字为每一地点所配备的传感器数量，单位为“个”。
11.3管理
矿井安全监测系统应由矿井安全监控管理机构负责，并由其直属管理的队伍负责设备的安装、调试和维护工作。
井下安全监测人员必须24小时值班，每班检查安全监控设备及电缆，发现问题，及时解决。
对甲烷等传感器应严格按使用说明书的有关规定定期调校。
并严格按2006年版《煤矿安全规程》第161～167条执行。
矿井通风部门必须建立安全监测机构，并应配备具有通风和安全监测专业知识的工程技术人员。
安全监测人员的配备详见“关于印发《矿井通风安全监测装置使用管理规定》的通知”第56条。
安全监测人员（包括干部）必须经过通风和安全监测专业培训，并取得合格证方可上岗位。
详见“关于印发《矿井通风安全监测装置使用管理规定》的通知”第55～59条
矿山企业必须建立健全各级“一通三防”安全生产责任制和“一通三防”各项管理制度，并认真加以落实。
矿长是矿山企业安全生产的责任者，对本企业安全生产工作负全面责任。
矿长和主管安全生产、技术工作的副矿长，必须经过培训、考核，具备安全专业知识，具有安全生产和处理矿山事故的能力，持有《矿长安全资格证》。
矿山企业必须对职工进行安全教育、培训；未经安全教育、培训的，不得上岗作业。
矿山企业安全生产的特种作业人员必须接受专门培训，经考核合格取得操作资格证书的，方可上岗作业。
培训工作由矿山企业主管部门负责，劳动行政主管部门参加，共同培训；《矿长安全资格证》的考核、颁发，由劳动行政主管部门负责，矿山企业主管部门参加，共同发证。
矿山企业特种作业人员的技术培训、考核和发证，由矿山企业主管部门与劳动行政主管部门共同负责，按照《实施条例》和国家有关规定执行。
禁止特种作业人员无证上岗。
矿山企业每年应设专项资金用于改善本企业安全生产条件和职工安全培训教育。
矿山企业每年应编制安全技术措施专项费用的提取和使用计划，年终将计划执行情况向上一级主管部门报告，并报当地劳动行政主管部门备案。
加强法制建设，依法办矿，依法治矿。
煤矿要深入贯彻《矿山安全法》和《煤矿安全规程》，要广泛开展《煤矿救护规程》、《煤矿安全监察管理暂行规定》、《矿井防灭火规范》、《防治煤与瓦斯突出细则》、《综合防尘标准和检查评定办法》、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》的宣传教育活动，增强广大煤炭职工遵纪守法意识。
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