鹤壁煤矿安全监控系统设计措施范本.docx
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鹤壁煤矿安全监控系统设计措施范本
煤矿安全监控系统
设计方案
鹤煤集团三矿
二00七年一月
（注意：
下页及以后的橙色字部分要根据各矿的实际情况修改>
一、矿井相关情况：
1.1矿井概述
鹤煤三矿井采用一对立井开拓，开采井田范围：
南北宽约2.5km，东西长约4km，设计生产能力45万t/a，核定生产能力80万t/a，现开采的3煤、16煤的煤层平均厚度分别为8.8m、1.14m，分为自燃、易燃煤层，煤尘均具有强爆炸危险，矿井为低瓦斯矿井。
矿井采用中央并列式通风，副井<井筒长204m）进风、主井<井筒长240m）回风，地面两台4-72-11NO20B型离心式主要通风机做抽出式通风。
井下消防水源采用地面400m3储水池静压供水，地面副井口附近还有一座200m3备用水池，来满足井下消防之用。
现-258m一个生产水平，二个采区布置，三个采煤工作面，五个掘进工作面，均为炮采炮掘，且所有采煤工作面及煤、半煤岩巷道掘进均安装了甲烷断电仪，正常运行。
1.2系统运行环境
鹤煤三矿属中温带大陆性干旱—半干旱季风气候。
冬季寒冷，夏季炎热，春季风沙频繁，昼夜温差悬殊，降雨量小蒸发量大。
1．安装地点：
矿井地面及井下
2．海拔高度：
地面+1300～+1600m，井下+850～+1380m
3．安装环境：
多尘、潮湿，煤尘具有爆炸性
4．环境温度：
地面-20℃～45℃
5．湿度：
90%
6．耐震能力：
按7度震区设防
二、系统装备及标准和规定：
为了保障煤矿安全生产，按照《煤矿安全规程》和AQ6201-2006等有关要求，鹤煤集团三矿决定装备以井下环境监测为主的安全监测监控系统一套，且系统装备必须符合以下标准：
（1>.《煤矿安全规程》2006年版
（2>.《矿井通风安全质量标准化标准》
（3>.《矿井通风安全监测装备使用管理规定》
（4>.《煤矿监控系统总体设计规范》
（5>.《煤矿监控系统中心站软件开发规范》
（6>.《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》
（7>.《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》
（8>.《煤矿安全质量标准化标准》
（9>.《煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ6201-2006>》2006.05
（10>.《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029-2007>》2007.04
（11>.《MT/T1004-2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件》
（12>.《MT/T898-2000煤矿信息传输装置》
（13>.《MT/T772-1998煤矿监控系统主要性能测试方法》
井筒中和井下只准采用矿用隔爆型或本质安全型设备，对于各类控制、测量、通信、信息传输等电气设备应优先采用本质安全型设备，其有关技术标准不得低于中国国家标准GB3836.1~4-83.并具有煤安标志。
井下设备的防护等级应不低于IP54
井上设备的防护等级应不低于IP52
三、监测监控系统配置
矿井设一套监测监控系统（含终端屏显系统>，该系统是实时监控的网络化结构，具备完善的安全监测管理功能，对全矿井下环境参数进行实时数据采集、传输、处理、显示、记录、打印。
以确保人员及设备的安全，全面提高矿井的经济效益和社会效益。
要求监控装置的工作时间为365d，每天24h，即全年连续工作。
1、硬件配置
1.1地面中心站
监测主机2台<备用1台）
针式打印机2台
地面中心站UPS电源系统1套<断电后延时供电时间≥2h）
1.2分站：
<井下分站32台，地面总回风分站1台，地面瓦斯抽放泵站分站3台）
井下分站应采用矿用本质安全型、矿用隔爆兼本质安全型。
井下分站电源箱应能适应AC660V或AC380V输入电源电压。
电压波动范围90~110%<地面），75~115%<井下）。
应具有接收各种标准信号的能力即：
数字串行码、200~1000Hz
应具备接收其它通信接口信息的能力。
在满负荷情况下，分站备用电池应能独立供电＞2h，
分站要有逻辑判断、数据处理功能和存储功能。
当分站与地面主机脱机时，应能独立工作，并能实现全部原有功能。
分站与中心站、分站与传感器之间传输的信号应是本安型。
应具有初始化参数掉电保护功能和输出控制功能，组态灵活、安装维修方便。
1.3传感器及控制器
应采用本质安全型<控制器可采用防爆兼本安型）
断电器控制输出回路的接点容量为AC127V5AAC660V4A
甲烷传感器、CO传感器应具有超限就地报警显示功能<声光报警）
应输出标准信号即：
数字串行码、200~1000Hz<推荐采用数字型）
1.4系统检修专用工具和专用测试仪器仪表各一套。
2、软件
软件应用平台包括操作系统软件、应用软件、数据库及外部系统通讯协议等。
2.1系统软件
操作系统WINDOWSXP
2.2应用软件
安全监测监控系统应用软件1套，具有以下功能：
A.适时地完成信息采集和处理。
B.具有适当的存储容量，并能存储一定数量的实时数据和历史数据。
C.对采集和处理的信息进行显示。
D.打印输出处理信息。
E.对被控的设备发出控制指令。
F.对系统本身的运行状态和故障状态进行自诊断。
G.具有图形显示功能。
四、系统主要性能及技术指标
1、系统应具有甲烷、风速、压差、CO、温度、煤流主要煤仓煤位等模拟量监测，馈电状态、设备开停、风筒开关、烟雾等开关量监测和累计量监测功能。
2、系统应具有甲烷浓度超限声光报警和断电/复电控制功能。
3、系统应具有甲烷风电闭锁功能：
3.1掘进工作面甲烷浓度达到1.5%CH4时，系统应能切断掘进工作面内的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面甲烷浓度低于1.0%CH4时，系统应能自动解锁。
3.2掘进工作面间回风流中的甲烷浓度达到1.0%CH4时，系统应能切断掘进巷道回风区域内的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面回风流中的甲烷浓度低于1.0%CH4时，系统应能自动解锁。
3.3当排除掘进工作积聚甲烷使回风流中甲烷浓度达到1.0%CH4时，装置应能切断回风区域内全部非本质安全型电气设备电源并闭锁；同时发出声、光报警信号，当回风流中甲烷浓度低于1.0%CH4时，系统应能自动解锁。
3.4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，系统应能切断供风区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当局部通风机恢复正常工作或风筒中的风速大于规定值时，系统应能自动解锁。
3.5停风区中最高瓦斯浓度不超过1.0%，且在局部通风机及其开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.5%时，方可人工开启局部通风机。
3.6与闭锁控制有关的设备<含主机、甲烷传感器、设备开停传感器等）故障或断电时，系统应能切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；与闭锁控制有关的设备接通电源1min内，系统应继续闭锁该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源；当与闭锁控制有关的设备正常并稳定运行后，系统应能自动解锁。
4、系统应具有断电状态监测功能。
断电状态监测就是系统对被控设备的馈电状态进行实时监测，当馈电状态与系统发出的断电/馈电命令不一致时，报警并记录相应测点的甲烷浓度、断电/馈电命令、监测的馈电状态、被控设备的地点和名称等。
5、系统应具有中心站手动遥控断电/复电功能，断电/复电响应时间应不大于系统巡检周期，中心站手动遥控断电/复电功能是防止瓦斯超限违章作业的措施之一，当瓦斯超限时，中心站值班人员可通过系统切断有关区域的电源，待瓦斯浓度降低，通风系统工作正常后，中心站值班人员可通过系统有关区域复电。
中心站手动遥控断电/复电功能，由中心站发送命令，传输系统传至相应分站，因此，断电/复电响应时应不大于系统巡检周期。
6、系统应具有异地断电/复电功能。
异地断电/复电功能是解决接于A分站甲烷等被测超限时，控制接于B分站的被控设备断电，以提高系统的灵活性。
断电/复电响应时间应大于2倍系统巡检周期。
7、系统应具有备用电源。
当电网停电后，系统应能对甲烷、风速、负压、一氧化碳、局部通风机开停、风筒状态等连续监控时间应不小于2h。
8、系统应具有自检功能。
当系统中传感器、分站、让站、传输电缆等设备发生故障时，报警并记录故障时间、故障设备，以供查询打印。
9、系统主机应双机备份，并具有手动切换功能<自动切换功能可选），当工作主机发生故障时，备份主机投入工作，保证系统的正常工作。
10、系统应具有实时存盘功能。
存盘内容包括：
①甲烷、风速、负压、一氧化碳等重要测点模拟量的实时监测值；②模拟量统计值<最大值、平均值、最小值）；③报警及解除报警时间及状态；④断电/复电时间及状态；⑤断电/复电逻辑关系不符报警时间及状态；⑥设备开/停时间及状态；⑦累计量值；⑧设备故障/恢复正常工作时间及状态等。
在这些存盘工程中，除重要监测点模拟量的实时测控值存盘记录应保持24h外，其余均应保存3个月以上，并具当系统发生故障时，丢失上述信息的时间长度应不大于5min。
11、系统应具有列表显示功能。
模拟量及相关显示内容包括地点、名称、单位、报警门限、断电门限、复电门限、监测值、最大值、最大值、平均值、断电/复电命令、馈电状态、超限报警、断电逻辑不符报警、传感器故障、封锁与解锁等。
开关量显示内容包括地点、名称、开/停时刻、状态、工作时间、开停次数、传感器状态、封锁与解锁等。
12、系统应具有模拟量曲线和历史曲线显示功能。
在同一坐标上用不同颜色显示最大值、平均值、最小值3种曲线。
在一屏上，同时显示不小于3个模拟量，并设时间标尺，可显示出对应时间标尺的模拟量值。
13、系统应具有柱状显示功能，以便直观地反映设备开机率。
显示内容包括地点、名称、最后一次开/停时刻和状态、工作时间、开机率、开/停次数、传感器状态、封锁与解锁等，并设时间标尺。
14、系统应具有模拟动画显示功能，以便形象、直观、全面地反映安全生产状况，显示内容包括工艺流程模拟图、相应设备开停状态、相应模拟量数值等。
15、系统应具有系统设备布置图显示功能，以便及时了解系统配置、运行机构、分站、电控箱、主站和电缆等设备的设备名称、位置和运行状态等。
16、系统应具有报表、曲线、柱状图、模拟图、初始化参数等召唤打印能力，以便于报表分析。
17、系统应具有人机对话功能，以便于系统生成、参数修改、功能调用。
18、系统应具有防雷措施，防止雷电击毁设备，引起井下瓦斯爆炸。
19、系统应具有抗干扰措施，防止架线电机车火花。
大型机电设备启停等无线通讯设备电磁干扰影响系统正常工作。
20、系统分站应具有初始化参数掉电保护功能，以防分站停电后，初始化参数丢失。
21、分站显示功能
显示分站电源的工作状态显示分站接入的开入/开出状态，模拟量数值。
显示分站传感器的故障
显示分站控制电源的状态
显示分站的通信状态
22、传输
22.1传输系统：
系统巡检周期应不超过30S。
22.2传输距离：
主站距分站距离不小于15km，分站至传感器距离不小于2km。
23、电源
地面AC220V，50Hz；井下AC127V，660V，50Hz。
电压波动范围：
地面90~110%，井下75~115%。
电源故障时，备用电源24、适应的环境条件
井下环境温度0~40℃，相对湿度98%；地面环境温度-15~40℃
井下装置要符合中国爆炸环境电器设备的使用要求，有相应的防爆合格证和产品检验合格证及下井许可证、煤安标志。
五、监测监控现场具体装备：
为防止井下瓦斯、煤尘、火灾等事故危害人身和设备安全，在井下各采煤工作面、掘进头及主要巷道、机电硐室等处设置甲烷、温度、烟雾、一氧化碳、风速、负压等各类环境监测传感器，在风门处设风门开关，在风筒上设风筒开关，对井下环境、火灾、通风设施的状况进行监测，并经分站将监测信息传送到地面中心站，经处理后显示、传输，供有关人员及时全面掌握井下环境状况，达到对各类灾害的早期预测、预报、处理，避免事故的发生。
1、各种传感器的装备地点及数量
根据《煤矿安全规程》等有关规定和煤矿安全管理需要，井上、下主要作业场所及需要配备的传感器种类、数量详见表1
表1：
主要设备清单
序号
名称
规格型号
单位
数量
1
主机备机
研华工控P42.8G/1G/160G、19"液晶、声卡、麦克风、音箱/操作系统
台
2
2
图形机
研华工控P42G/1G/160G、19"液晶、声卡、麦克风、音箱/操作系统
台
1
3
系统软件
KJ101N
套
1
4
UPS电源
3KVA/2h
台
1
5
语音报警
套
1
6
防雷过压保护器
台
4
7
矿用监控分站
KJ101N-F1,KJ101N-F2
台
25
8
甲烷传感器
KJ101-45B
台
49
9
烟雾传感器
台
12
10
温度传感器
KGW100--100℃
台
30
11
风速传感器
GFT150.3--15m/s
台
20
12
负压传感器
KGY50--5kpa
台
5
13
一氧化碳传感器
GTH5000--500ppm
台
40
14
设备开停传感器
KGT8
台
30
15
风门开关传感器
KGE8
台
40
16
差压传感器
KGY5
台
3
17
风筒开关传感器
GFT5
台
30
18
馈电状态传感器
KGT19
台
30
19
馈电断电器
KJ101N-GD
台
30
20
传感器电缆
4芯
km
10
21
传输线缆
4芯
Km
20
22
采样气囊
20L
个
10
23
传感器线接线盒
2通
个
150
24
传感器线接线盒
3通
个
160
25
示波器
台
1
26
CO标准气体
CO纯度1000PPM
瓶
3
27
甲烷校验标准气体
40L瓦斯纯度2.0％<±0.1％）
瓶
3
28
CO标准气体
8LCO纯度1000PPM
瓶
10
29
甲烷校验标准气体
8L瓦斯纯度2.0％<±0.1％）
瓶
10
30
工具
含组合工具、万用表
套
2
31
辅材
套
1
32
工作台
套
1
33
打印机
A3针式
台
2
注：
以上传感器数量是据实统计，装用时至少考虑20%的备用量，要求甲烷、一氧化碳传感器具有超限声、光报警及甲烷故障断电功能，风速、风压、温度传感器上有数字显示。
2、上述设备具体安装地点表
安装地点见表2
表2：
设备安装地点
计算机
打印机
音箱
UPS电源
避雷器
监控分站
继电器箱
甲烷
负压
温度
流量
一氧化碳
压差
风速传感器
声光报警器
管道甲烷
断水保护器
开停传感器
馈电传感器
风门传感器
风筒风量
氧气
二氧化碳
计算机室
2
2
1
1
1
地面总排风井
地面瓦斯泵房
掘进工作面1
掘进工作面2
。
。
。
。
。
。
掘进工作面N
采煤工作面1
采煤工作面2
......
采煤工作面N
洞室
合计
<注意：
表2中的统计数量要与表1中的数量完全吻合）
3、安全监控系统图
附图
4、安全监控断电系统图
附图
6、?
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6-8?
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2?
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6.2?
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KJ101N?
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200-1000?
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KJ101N?
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6.3?
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2006?
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KJ101N?
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DPSK?
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2006?
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6.4?
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:
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