监控系统设计 2Word文档下载推荐.docx

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3、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》

4、《矿井通风安全监测装置系统装备联网和维护使用工作的指导意见》

5、《关于加强煤矿瓦斯数字化安全监测监控系统装备和维护使用工作的指导意见》

6、关于印发《新疆地方国有和乡镇煤矿矿井安全监控系统管理暂行办法》

第一章矿井概况

第一节井田概况

一、交通位置

新疆阜康市金塔实业有限公司大黄山煤矿位于阜康市东南60km,煤矿向西约4km有简易砂石道路与大黄山煤矿相接，大黄山煤矿至乌奇公路、吐乌大高级公路为5km，交通方便。

二、地形地貌

井田位于博格达山北麓、准噶尔盆地南缘，属准南煤田东部，主要为构造剥蚀丘陵地形和洪积凹地。

井田地势为南高北低，西高东低，海拔标高+1050～+1135m，相对高差85m。

第三节可采煤层及煤质

一、煤层

区内含煤地层主要为下侏罗统八道湾组上亚段（J1bb）煤系地层总厚度平均380m。

在区域上共含煤6—11层，其中属大部分可采和局部可采煤层四层，自上而下分别是五尺槽、四尺槽、中大槽和北大槽。

在黄山街倒转向斜的两翼各煤层均受到不同程度的火烧，浅部煤层几乎全部被火烧。

煤层总厚度15.15～40.48m，平均30.48m,煤系地层平均厚度380m，含煤系数为8.02%。

其中可采煤层厚度24.55～38.30m，平均36.89m。

分述如下：

五尺槽：

井田范围内均有分布，煤层厚度0.90～1.45m，平均厚度1.18m，可采煤层厚度0.85～1.35m，平均厚度1.10m。

属稳定煤层。

结构简单，无夹矸，由西向东有变薄趋势，下距四尺槽117m。

煤层北翼地表露头产状195°

∠30°

～35°

，南翼因火烧而无法观察，深部无工程控制。

四尺槽：

在井田范围内均有分布，煤层厚度0.70～2.08m，平均厚度1.44m，可采煤层厚度0.70～1.95m，平均厚度1.37m。

属稳定煤层结构简单，未见夹矸，由西向东煤层有变薄趋势，下距中大槽84m。

北翼地表露头产状210°

∠26°

～30°

中大槽：

目前矿井所开采的煤层，可采煤层厚度12.07～28.82m，平均厚度21.70m。

煤层结构简单，一般不含夹矸，属特厚稳定煤层，全井田可采，几乎不含夹矸，局部可见极少的透镜体。

受区域向斜构造的影响，煤层形成近东西向的宽阔倒转向斜构造，其中向斜北翼正常，产状稳定，平均为210°

，趋于向斜轴部倾角变缓，总体为缓倾斜煤层；

向斜南翼煤层倒转，产状平均为210°

∠70°

，趋于向斜核部产状变缓，总体为陡倾斜煤层。

下距北大槽煤层9m。

北大槽：

在井田范围内均有分布，可采煤层厚度0.91～7.63m，平均厚度5.04m。

属稳定煤层，结构简单，含一层厚度0.24m的夹矸。

二、煤质

井田内各煤层物理性质基本相同，黑色，弱沥青光泽至弱玻璃光泽，断口以贝壳状为主，平坦状次之，节理发育。

易燃烧，火焰呈深桔红色，烟大，燃烧后强烈膨胀，呈气孔状。

煤岩以亮煤为主，局部夹镜煤条带或薄层末状，含丝炭高。

宏观煤岩类型为光亮型煤。

煤的变质程度为Ⅱ阶段，即气煤阶段。

煤层总体为低灰、低～中硫，特低磷，高发热量，高挥发份的气煤（45QM），夹有1/2中粘煤（331/2ZN）。

中大槽总体来说煤的粘结性和结焦性能良好，是很好的炼焦配煤。

2、煤质

根据煤的工业分析，井田内煤层总体为低灰、低～中硫，特低磷，高发热量，高挥发份的气煤（45QM），夹有1/2中粘煤（331/2ZN）。

第二节开拓方式

一、井田境界

根据新国土资采划对新疆阜康市金塔实业有限责任公司大黄山煤矿划定矿区范围的批复，井田境界拐点坐标如下：

拐点X（m）Y（m）拐点X（m）Y（m）

S1487851730393187S5　　487768330393647

S2　487842630393182S6　　487814830393846

S3487850730393012S7　　487843030393404

S4487892230392990S8　　487837030393340

井田东西走向长0.82km，南北倾斜宽0.56km，面积0.46km2。

限采水平标高+1050～+750m。

第三节瓦斯等级

根据自治区煤炭工业管理局关于对新疆阜康市金塔实业有限责任公司大黄山煤矿《矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定报告》的批复，矿井瓦斯绝对涌出量0.41m3/min，瓦斯相对涌出量为4.37m3/t；

CO2绝对涌出量0.24m3/min，CO2相对涌出量为2.56m3/t。

根据《煤矿安全规程》，矿井为低瓦斯矿井。

第四节通风现状

矿井通风系统为中央并列式，通风方法为机械抽出式。

矿井配备有2台FBCDZN020/2X160KW型防爆抽出对璇轴流式通风机，一台工作，一台备用。

第五节通信方式

矿井外部通信：

矿井对通信现采用电缆通讯方式就近接入阜康市电信局，目前该地区正在准备更换为光缆通讯。

矿区也可利用移动电话与外界联系。

矿井内部调度通信：

井下与地面通讯采用DDK-6S型调度总机联系。

第二章矿井安全监控现状

新疆阜康市金塔实业有限责任公司大黄山煤矿现在已安装一套矿井安全监测监控设备。

该套设备是煤碳科学研究总院抚顺分院生产的KJ90NA型煤矿安全监控系统。

现有监控系统共布置有9个分站；

地面2个站，2号分站布置在通风机房内，并监控主扇开停,瓦斯抽放泵站9号分站，监控高低负压管道瓦斯浓度及室内气体浓度，井下设7个分站.布置在+888绞车硐室硐室内6号分站，+850煤仓上口8号分站，+832水平风门6号分站，+806水平石门10号分站，+806避难硐室10号分站，+850轨道下山4号分站，+750变电所3号分站。

该矿井已有瓦斯监控系统布置详见原有瓦斯监控系统示意图。

对本次设计利用的自己有设备和探头应进行校检、检测，如不符合要求需重新购置。

第三章安全监控设备选型及配置

第一节安全监测监控设备选型及布置

该矿井现有安全监测监控设备为煤炭科学研究总院抚顺分院生产的KJ90NA型煤矿安全监控系统，该系统具有技术先进、功能强大、可靠性高、实用性强等优点，已在煤炭行业得到了大量推广应用。

该矿现有设备基本完好，此次设计根据市煤矿安全局意见仍采用该系统。

KJ90NA监控系统由地面中心站、数字通信接口装置、通信电缆、井下各类型分站、井下供电电源、各种矿用传感器和矿用机电控制设备以及矿井安全生产综合监测监控软件等组成。

是一套集矿井安全监控、生产工况监控、网络信息管理及多种监测子系统为一体的全网络化矿井安全生产综合监控系统。

一、主要特点

1、系统的完整性

（1）KJ90NA监控系统已在地面中心站主机、局域网、远程数据终端、地面计算机外围、井下分站、本安电源、矿用传感器和断电器等软硬件方面形成了系列产品；

（2）井下分站包围通用分站、基本分站、瓦斯专用分站、断电仪分站、火灾基站、束管分站，种类齐全，选用灵活；

（3）全部软硬件技术均由抚顺分院独立自主开发，可有效保证系统软硬件技术不断发展完善和推陈出新，始终走在国内前列不遭淘汰。

2、系统连网的兼容性

（1）采用开放式MicrosoftSQL数据库结构，数据库开放、公开、共享，不同系列之间可互访数据；

（2）有别于传统的监测、监控系统和生产监控、调度系统，系统采用先进的GIS技术、网络通讯技术和数据技术，可配置专用火灾预测预报、煤自燃发火预测、瓦斯突出预测和通风系统优化决策等软件包；

（3）已独家实现了与北京KJ4、重庆KJ90、常州KJ95等主要厂家的系统成功联网以及抚顺分院长期推广的ASZ-II型矿井火灾束管监测系统，KJF火灾监控系统，BZJC型瓦斯泵站监控系统和FDZB----1A型风电瓦斯闭锁系统的成熟连网。

3、功能强大的系统应用软件

系统软件运行MicrosoftWindows95/98/2000或NT4.0中文操作平台，采用VisuaIC++6.0、MicrosofAccess2000和SQL7.0数据库编制。

软件功能丰富，数据库开放，易于不同系统间联网和数据互访，充分利用多进程和多线程技术实时并发处理多任务。

软件版本；

KJ90NA1.6版中心站软件

KJ90NA1.4版局域网软件

KJ90NA1.1版远程终端软件

（1）分站生成、修改、挂起和唤醒功能。

系统具有在不中断正常检测功能的条件下由用户生成、修改各种监测参数；

（2）软件具有手动控制功能。

断电/复电控制、分站生成或修改命令具有优先级功能；

（3）系统通信测试、异常、报警和断电提示统计；

（4）图形生成和显示功能嵌入最新MapInfo地理信息系统软件技术

（5）实时数据以标签形式多屏显示；

（6）数据查询、曲线查询、报警查询和断电查询功能齐全；

（7）对已删除测点的数据具备恢复查询功能；

（8）采用TCP/IP网络协议实现局域网、远程数据终端与中心站间的实时通信和实时数据查询；

（9）报表打印和数据整理系统完整。

报表的格式、内容可由用户自由编制并修改；

（10）100%支持鼠标和键盘操作。

软件具有在线帮助功能。

4、终端与中心站界面一致，免修改性

（1）实现局域网、远程数据终端与中心站之间实时通信和实时数据查询，界面内容与中心站一致；

（2）在同一网络内保持测点修改同步；

（3）终端界面免修改。

5、信息传输可靠

（1）采用最适合矿井信息传输的FSK技术；

（2）接收、发送滤波技术；

（3）发、收回波消除技术；

（4）数字卷积纠错编码；

（5）具备独特的防雷击技术；

（6）输入输出安全隔离；

（7）抗干扰能力强，工作可靠，误码率低；

（8）采用双线无极性传输。

6、监控分站高度智能化

（1）配接各种传感器的种类、数量、量程、断电点、复电点、报警点等均由地面中心站下装生成，分站自动记忆，免编程；

（2）通用分站的应用功能完全由地面中心站设置，自动记忆；

（3）监控分站自动识别配接传感类型；

（4）地面中心站或系统瘫痪时，井下分站可按中心站原定义独立工作；

（5）死机自复位和申请初始化功能；

（6）可配接KJFA-1系统调试电话。

7、监控分站多样性和免编程实用性

（1）通用分站可通过中心站定义为环境与生产监控分站，电力监控分站，井下水泵房监控分站，瓦斯泵站监控分站等等，通用性强；

（2）基本分站，单点断电仪和多点断电仪分站可根据工作面测点数量和类型灵活选用；

（3）分站配接设备的免编程，为井下安装、运行和维护提供了极大的方便。

8、本安电源的可靠性和通用性

（1）本安电源输出容量大于国内现有系统中使用的本安电源；

（2）独特的线性稳压技术克服了载流本安电源“恢复”不稳定，以及带各种传感器负载能力的局限性；

（3）系统中使用的本安电源板型一致，参数一致，通用性能；

（4）备用电池自动投入，确保智能设备正常工作，无掉电复位现象。

9、监测仪表和控制设备的配套性

系统配接的监测仪表和控制设备齐全配套；

系统实现了分站与中心站间的电话通讯，便于系统维护。

二、技术指标

1、KJ90NA监控中心

（1）信息传输速率；

2400bps;

（2）最大监控容量；

64个分站，1024个模拟量输入512个开关量输入，512个继电器输出；

（3）系统循控时间；

≯30S，可由用户自主设置；

（4）数据通信方式；

FSK移频键控两芯无极性传输；

（5）死机率；

软件连续运行产生的死机率≯1次/720小时；

（6）精度；

软件在处理满量程数值数据时，产生的相对误差≯0.5%；

（7）挂接局域网终端数；

≯254个。

2、KJFS-1数据通信接口装置

置于地面控制中心，为一般兼本质安全型。

（1）供电电压；

AC220

（2）工作电压；

DC9V;

（3）工作电流；

≤70MA

（4）信号线最大短路电流：

≤20MA；

（5）信号正常工作电压：

0.2～6V

（6）数据传输速率：

与地面中心站传输速率为2400bps,与分站间数据传输速率为1200bps；

（7）最大通信距离：

≮15KM.

3、KJ90-1通用分站

（1）信息传输速率：

1200bps

（2）最大传输距离≥15KM;

（3）模拟量输入：

8个；

（4）开关量输入：

（5）控制量输出：

8个

（6）模拟量类型：

电压型：

0～10V或0～5V

电流型：

1～5MA或4～20ma

频率型：

200～1000HZ;

（7）开关量类型：

各种接点型

0/5MA两状态电流型；

（8）控制量类型：

0/3～12∨（DC）隔离的电流信号。

4、KJ90-2基本分站

（1）模拟量输入：

4个；

（2）开关量输入：

（3）控制量输出：

（4）模拟量基本误差±

1%；

（5）内置传感器本安电源：

3路；

（6）内置断电控制器：

4路；

三、系统组成

本矿KJ90NA型煤矿安全监控系统由地面中心站，局域网，网络终端，通信接口装置，各种分站，传感器等设备组成，并通过KJ90NA的安全生产监控软件来实现其监控功能。

地面中心站经过KJFS-1型通信接口装置，以通信电缆与地面及井下分站相连形成系统。

中心站主机以移频键控方式与各分站通信，巡检各分站，发布监控指令，接受分站采集的各类监测数据，并将这些数据处理后通过局域网送到终端工作站，为各级生产，安全管理人员实时提供，矿井各类环境参数，安全形势各生产系统运行情况。

各类生产技术指标等安全管理数据，以供决策参考。

四、分站布置

该矿井系统设计的KJ90NA型煤矿安全监控系统。

（1）KJ90-1通用分站：

KJ90-1通用分站属于矿用本质安全型井下分站，是根据矿井安全监控新标准、新规程（2009年版）以及相关的煤炭行业标准设计的；

是抚顺分院专门为KJ90NA矿井安全生产综合监控系统配套使用而设计的智能型井下通风分站。

它用于煤矿井下，适用于有瓦斯、煤尘等爆炸性气体混合物的场合；

采集和显示井下各种环境参数、生产状态、机电设备运行状态以及进行井下机电设备控制；

接受地面安全场所中监控主机发出的各种控制命令，以及将采集来的各种数据和被控设备状态反馈给安全场所中的监控主机。

此外，分站的电源箱采用24节1.2V/7AH镍氢蓄电池串联构成两组电池，作为备用电池：

当交流电源工作时，电源处于浮充电状态；

当交流电源掉电时，备用电源时自动投入工作，使分站及其配接的传感器能够不间断连续工作。

供电时间≧2H。

分站主要由8路模拟量数据采集、8路开关量输入、8路控制量输出、数据显示、分站地址码选择、数据通信和单片微机等各功能模块组成；

配接的各钟传感器的种类、数量、‘量程、断电点、复电点、报警点等均由地面中心站监控主机自动生成、自动记忆、免编程；

分站的应用功能完全由地面中心站监控主机设置和操纵，一旦地面中心站或系统瘫痪，分站仍可按中心站的定义独立工作。

模拟量输入模块对各参数实时采集；

开关量输入模块实时反映设备开停、风门开关等状态；

空置量输出模块可对任一监测点发出控制命令，并在紧急情况下由中心站发出控制命令，任意切断部分或全部可控制范围内设备电源。

主要技术指标：

☆信息传输速率：

1200BPS

☆最大传输距离≥15KM

☆模拟量输入：

☆开关量输入：

☆控制量输出：

☆模拟量类型：

1～5NA或4～20mA

200～1000HZ

☆开关量类型：

各种接点型

0/5MA两状态流型

-5MA/0/5MA三状态电流型

☆控制量类型：

0/3～12V（DC）隔离的电流信号

（2）KJ90-2基本分站

KJFI-2基本分站属于矿用隔爆兼本质安全井下分站，其工作原理和技术指标与KJ90-1通用分站基本相同，只是模拟量输入类型为200-1000Hz频率四路，开关量输入和控制量输出均为4路。

该分站可实现风电闭锁和断电仪功能（一点至四点），即可独立工作、又可与KJ90NA监控系统联网通信，实现自动在线监控。

内部设有两组容量为4Ah的可充电电池组，保证交流供电电源掉电时，自动投入到电池组的工作，使分站及其配接的传感器能够不间断连续工作。

模拟量输入：

4个

开关量输入：

控制量输出：

模拟量基本误差：

±

1％

内置传感器本安电源：

3路

内置断电控制器：

4路

五、传感器选型及配置

主要监控部位设在采煤面、掘进工作面和总回风巷。

传感器选用与KJ90NA配套的各类传感器。

在掘进工作面及掘进回风巷道内设有甲烷传感器、一氧化碳传感器、设备开停传感器、温度传感器和风筒开关。

在采煤工作面及采煤工作面回风巷内设有甲烷传感器、一氧化碳传感器、风速传感器、温度传感器、负压传感器。

甲烷、一氧化碳、温度、风速等传感器设置在巷道上方，垂直悬挂，距顶板不大于300mm，距巷道壁不小于200mm的地方。

各种传感器的分布位置详见传感器布置表。

1、甲烷传感器

选用KG9701型低浓度甲烷传感器，它可以连续自动的将井下甲烷浓度转换成标准信号传送给并联设备，具有就地显示瓦斯浓度值，超限声光报警功能。

具有性能定，测量精确，线性度好，影响速度快，结构坚固，易维护，故障自校自检等特点，测量范围0～4%CH4，报警点范围0.5～2..5%CH4连续可调，输出信号：

2000-1000HZ，1～5MA，本安供电电压9-21V（DC），工作电流90MA。

2、一氧化碳传感器

选用GTH500（B）型一氧化碳传感器，能连续监测和就地显示CO浓度值，超限声光报警，对各种内，外因火灾实现就地监测和遥控。

具有测量范围大，寿命长，精度高，可靠性好等优点。

本安供电电压9～21V（DC），工作电流﹤85MA，监测范围0～500PPMCO,输出信号2000-1000HZ，1～5MA。

3、压力传感器

选用GF5F（A）型矿用压力传感器，矿用本安型，可实现对矿井风机，风门，通风巷道等压力的连续监测。

能就地显示出被测压力值，并输出与被测压力成比例信号供检测系统采集。

其测量范围0～3KPɑ,JIN精度±

1%，信号输出1-5MA,200-1000HZ，供电电源：

电压12-21，电流＜70A。

4、开停传感器

选用KJFK-1型开停传感器，矿用本安型，是用于煤矿等具有瓦斯煤尘爆炸危险场所的各种机电设备开停状态的连续实时监测。

具有体积小，质量轻，感应灵敏度高，免干扰能力强，安装维修方便，工作稳定可靠等特点。

电源电压10-23V，最大工作电流10MA，工作方式为连续工作，输出信号0MA/+5MA。

最大传输距离不大于1.5KM。

5、风速传感器

选用GFW15型风度传感器，矿用本安型，用于煤矿井下风速的测量。

具有遥控调校功能，能很方便的进行安装调校，还具有更好的信号远传功能。

该传感器实用方便，检出量不受环境温度，气压，粉尘和电磁干扰影响，具有测量精确度高，范围广，维护方便等优点。

测量范围0.3～15M/S,基本误差≤0.3%，工作电压18～24VDC，工作电流≤70ADC，显示方式就地显示，输出信号1-5MADC,200-1000HZ。

6、风门传感器

选用KJFM-1型风门传感器，矿用本安型，实用于煤矿井下通风系统风门的开闭状态，输出多种信号制，具有现场方面，风门“开”，“闭”状态的指示。

可与各类监控系统配套使用。

输出方式：

开关量输出，有一组常开触点，触点容量12VDCX100MA，测量范围0-40MM.

7、温度传感器

选用GW50（A）型温度传感器，矿用本安型，实用于煤矿等具有瓦斯煤尘爆炸危险的场所对温度的连续实时监测，能同时输出温度模拟信号，并就地显示温度测量值。

可与KJ90NA等各种监控系统配套使用。

、其供电电压12～21VDC，最大工作电流＜40MADC,输出信号制：

1-5MADC,200-1000HZ,测量范围0～100℃，测量误差±

0.5℃。

8、馈电传感器

选用KGT-1型感应式馈电传感器，矿用本安型，主要用于实时连续监视煤矿等具有瓦斯煤尘爆炸危险各种机电设备（风机、水泵、运输机、局扇等）是否有工作电源，从而向监控系统返回其断电控制执行情况，防止井下假断电。

其工作电源：

12～24VDC；

输出信号：

1/5MADC、0～5VDC。

六、断电仪的选型，安装及断电范围

矿井选用与KJ90NA监控系统配套的KJ90-3型单/双点断电仪，该断电仪具有实现瓦斯断电仪和瓦斯风电闭锁装置的全部功能，因此不再重复设置专用的断电仪。

本安电源供电距离≮1KM，开关量输入2个，最高电压≮10V，电流脉冲信号I≮10MA，开关量类型：

有源接点型。

本矿井下需断电仪4台，其中1设在+806移动变电站掘进工作面局扇配电点处，断电范围为+806掘进工作面及回风巷内全部非本质安全型电气设备、另1台分别设在+806移动变电站，断电范围采煤工作面进风巷，运输设备，还有1台断电范围为回采工作面全部非本质安全型电气设备，最后一台设在+832水平风门馈电处断电范围为+832回风巷全部非本质安全型电气设备。

七、传输电缆

本设计安