10矿井监控系统313327.docx
《10矿井监控系统313327.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《10矿井监控系统313327.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
10矿井监控系统313327
第十章矿井监控系统
第一节矿井安全监控系统
一、概述
1、矿井安全生产条件
（1）矿井瓦斯：
瓦斯等级为低瓦斯。
（2）本矿井自燃倾向性等级为容易自燃～自燃发火倾向性煤层。
（3）本矿井为有爆炸性危险的煤层。
（4）本地区属地温正常区。
2、设备的选型原则
监测、监控设备的选择符合以下原则：
（1）设备必须符合有关国家标准和行业标准，经过国家煤矿安全监察局授权的有资质的检测检验机构联检合格，取得煤矿矿用产品标志。
（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。
（5）为防止雷电通过矿井安全监测、监控系统引起井下瓦斯爆炸，系统设备必须具有防雷保护。
（6）为防止人为取消断电功能，保障煤炭安全生产，系统设备必须具有断电状态和馈电状态监测、报警、显示、存储和打印报表功能。
（7）传输设备符合《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）。
（8）用于监测、监控系统误码率不大于10-8，最大巡检周期不大于30s。
（9）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连接，严禁与调度电话电缆或动力电缆等共用。
（10）系统必须具有断电状态和馈电状态监测、报警、显示、存储和打印报表功能；中心站主机不少于2台，1台备用。
3、系统选择
鑫瑞矿井已装备重庆煤科总院生产的KJ90型煤矿安全生产监测监控系统，此次兼并重组将此系统升级为KJ90NA型系统，升级后的系统满足鑫瑞煤矿对安全监测监控的要求。
地面中心站通过信号电缆采用总线形式与井上、下分站互联。
系统可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。
设计时选定具有煤矿矿用产品安全标志的安全监控系统，并按规定配置相应设备。
二、中心站设置
1、中心站配置
监测监控中心站机房位于联合建筑内，机房用电设备为二级负荷供电，并有良好接地。
机房防尘、防火，并远离电磁辐射干扰的场所设置。
监控中心站主要设备如下：
（1）监测监控主机2台，主机为工控机，双机热备。
（2）配置交流稳压电源和UPS电源，确保系统的可靠运行；
（3）网络安全服务器1台，交换机1台，录音电话1台，用作矿领导、通风安全、调度等工作站的信息共享。
2、中心站供配电要求
中心站用电设备属于二类负荷，两回电源分别引自工业场地变电所不同母线段，中心站供电由低压开关以220V向其供电。
中心站应设专用可靠的供电线路。
计算机系统的电源设备应提供稳定可靠的电源。
供电电源设备的容量应具有一定的余量。
计算机系统的供电电源技术指标应按GB/T2887-2011《计算机场地通用规范》中第4.7条的规定执行。
机房须配备电源稳压设备，为计算机主机和终端配备UPS备用电源。
计算机系统接地应采用专用地线。
专用地线的引线应和大楼的钢筋网及各种金属管道绝缘。
计算机机房应设置应急照明和安全出口的指示灯。
3、通信
地面中心站主机连续不断地轮流与各个分站进行通信，每个分站接收到主机的询问后，立即将该分站接收的各测点的信号传给主机，各分站又不停地对接收到的各传感器信号（开关量、模拟量）进行检测变换和处理，时刻等待主机的询问，以便把检测的参数送到地面。
需要对井下设备进行控制时，主机将控制命令与分站巡检信号一起传给分站，由分站输出通过远动开关控制设备。
监控主机将接收到的实时信号进行处理和存盘，并通过本机显示器、电视墙、模拟盘等外设显示出来。
可显示各种工艺过程模拟盘、测量参数表、各种参数的实时或历史曲线、柱状图、圆饼图等，也可通过打印机打印各种报表，或通过绘图仪绘制各种图表和曲线。
4、安全防护
（1）矿井监测监控机房安全防护符合《电子信息系统机房设计规范GB50174-2008》、《建筑物防雷设计规范GB50057-2010》及《建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-2012》中的防雷措施：
机房接地系统的设置满足人身安全、设备安全及电子信息系统正常运行的要求；机房交流功能接地、保护接地、直流功能接地、防雷接地等各种接地共用接地网，各系统分别采用40×4mm2热镀锌扁钢与接地网连接，接地电阻不大于1欧姆；机房内做等电位联结，并设置等电位联结端子箱。
计算机机房的相对湿度应符合GB/T2887中的相关规定。
在易产生静电的地方，可采用静电消除剂和静电消除器。
（2）电力电缆在引入机房设备箱处需安装电源浪涌保护器。
（3）中心站机房应设置火灾自动报警系统，并应符合现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范GB50116-2013》及《建筑设计防火规范GB50016-2014》的有关规定。
（4）中心站机房内应设置卤代烷灭火器。
室内除纸介质等易燃物质外，禁止使用水、干粉或泡沫等易产生二次破坏的灭火剂。
（5）联网主机和终端机均装备防火墙等网络安全设备。
三、分站及传输电缆设置
1、传输电缆敷设
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连接，严禁与调度电话电缆或动力电缆等共用。
根据MT818标准进行选型，中心站至分站传输采用信号电缆，所有电缆均为阻燃型电缆。
主传输电缆选择MHYV321×4×1/1.38mm型；
传输电缆选择MHYVR1×4×7/0.52mm型；
传感器电缆选择MHYVR1×4×7/0.43型。
2、分站及传感器设置
井下配置KJ90-F16型监控分站，井下各类传感器均就近接入分站，井下分站与地面中心站的信号传输由矿用信息传输接口完成。
井下传感器布置符合AQ1029-2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》的相关要求。
3、隔爆电源的设置地点、安装方式，断电范围
（1）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高瓦斯矿井的采煤工作面和回风巷内；③掘进工作面内。
（2）安装方式
隔爆电源一般设置在无淋水、顶板支护可靠的巷道内。
（3）断电范围：
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。
四、甲烷传感器的设置
1、甲烷传感器的设置要求
井下甲烷传感器要避开淋水点，以防失灵。
甲烷传感器垂直悬挂在巷道上方风流稳定的位置，距顶板（顶梁、屋顶）不得大于300mm，距巷道侧壁（墙壁）不得小于200mm，并安装维护方便，不影响行人和行车。
（1）综采工作面甲烷传感器的设置
1501采煤工作面共安装3个甲烷传感器：
1#甲烷传感器安设在工作面回风上隅角内；2#甲烷传感器安设在工作面回风顺槽内距工作面≤10m处；3#甲烷传感器安设在距一水平5煤采区回风大巷13m处的1501回风顺槽内。
（2）综掘机工作面传感器的设置
1502运输顺槽掘进工作面共安设2个甲烷传感器：
1#甲烷传感器安设在距掘进迎头≤5m风筒对侧；2#甲烷传感器安设在距1502工作面第一联巷13m处的1502胶带运输顺槽内。
1502回风顺槽掘进工作面共安设2个甲烷传感器：
1#甲烷传感器安设在距掘进迎头≤5m风筒对侧；2#甲烷传感器安设在距1502工作面第一联巷13m处的1502回风顺槽内。
下组煤三采区辅运大巷掘进工作面共安设2个甲烷传感器：
1#甲烷传感器安设在距掘进迎头≤5m风筒对侧；2#甲烷传感器安设在距大巷13m处的下组煤三采区辅运大巷内。
下组煤三采区运输大巷掘进工作面共安设2个甲烷传感器：
1#甲烷传感器安设在距掘进迎头≤5m风筒对侧；2#甲烷传感器安设在距大巷13m处的下组煤三采区运输大巷内。
（3）下组煤三采区回风大巷、5煤总回风巷及下组煤回风大巷（沿8号煤顶板）的测风站设置甲烷传感器；
（4）掘进机和采煤机自带机载式甲烷便携仪；
（5）井下5煤煤仓及主斜井井底煤仓设置甲烷传感器；
（6）地面动筛车间及原煤仓内设置甲烷传感器。
（7）避难硐室内、外分别设置甲烷传感器。
2、甲烷传感器的报警、断电、复电值及断电范围相见下表10-1-1。
表10-1-1甲烷传感器报警、断电、复电值及断电范围
设置地点
报警浓度（%）
断电浓度（%）
复电浓度（%）
断电范围
采煤工作面
≥1.0
≥1.5
＜1.0
工作面及其回风巷全部非本质安全型电气设备
回采工作面上隅角
≥1.0
≥1.5
＜1.0
工作面及其回风巷全部非本质安全型电气设备
回采工作面回风巷
≥1.0
≥1.0
＜1.0
采面及其回风巷道内全部非本质安全型电气设备
掘进工作面
≥1.0
≥1.5
＜1.0
掘进巷道内全部非本质安全型电气设备
掘进工作面回风流
≥1.0
≥1.0
＜1.0
掘进巷道内全部非本质安全型电气设备
总回风巷
≥0.7
采区回风巷
≥1.0
≥1.0
＜1.0
回风巷道内全部非本质安全型电气设备
采煤机
≥1.0
≥1.5
＜1.0
采煤机及工作面刮板输送机电源
掘进机
≥1.0
≥1.5
＜1.0
掘进机电源
井下煤仓上方
≥1.5
≥1.5
＜1.5
贮煤仓运煤的各类运输设备
五、其它传感器的设置
1、风速传感器的设置
在下组煤三采区回风大巷、5煤总回风巷及下组煤回风大巷（沿8号煤顶板）的测风站分别设置风速传感器，共3个。
风井井筒内设风速传感器1个。
风速传感器设置在巷道前后10m内无分支风流、无拐弯、无障碍、断面无变化、能准确计算风量的地点。
回风大巷风速传感器允许风速≤8m/s；风井井筒内风速传感器的允许风速≤15m/s。
2、一氧化碳传感器的设置
1501综采工作面共安设2个一氧化碳传感器，其中工作面上隅角安设1个一氧化碳传感器，安设位置为工作面上隅角；工作面回风流合流处安设1个甲烷传感器，安设在距回风合流点10～15m处。
在下组煤三采区回风大巷、5煤总回风巷及下组煤回风大巷（沿8号煤顶板）的测风站分别设置1个一氧化碳传感器，共3个。
主斜井带式输送机、5煤采区运输巷（沿5号煤顶板）带式输送机、下组煤运输大巷（沿8号煤顶板）带式输送机及1501工作面运输顺槽的带式输送机滚筒下风侧10m~15m处分别设置1台一氧化碳传感器，共4个。
地面原煤仓分别设置一个一氧化碳传感器，共2个。
一氧化碳传感器垂直悬挂，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，并安装维护方便，不影响行人和行车。
一氧化碳传感器报警浓度为≥0.0024%CO。
3、温度传感器的设置
在1501综采工作面回风流合流处安设1个温度传感器，安设在距回风合流点10～15m处。
采煤工作面温度传感器的报警值为26℃，采煤工作面的空气温度超过30℃时，采煤工作面停止作业。
皮带机头硐室、上组煤主变电所及水泵房、下组煤主变电所及水泵房等主要机电硐室温度传感器吊挂在设备下风测，报警值为30℃，机电设备硐室的空气温度超过34℃时，机电设备硐室工作人员停止作业。
温度传感器应垂直悬挂，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响人和行车。
4、烟雾传感器的设置
大巷带式输送机及顺槽胶带输送机滚筒下风侧10-15m处设置烟雾传感器。
5、其他传感器的设置
主要通风机、局部通风机及一水平主排水泵房水泵分别设置1台设备开停传感器；
各掘进工作面局部通风机的风筒末端设置风筒压力传感器；
主要进回风巷中的主要风门设置风门开关传感器。
当两道风门同时打开时，发出声光报警信号；
各断电范围内被控开关的负荷侧设置断电器；
掘进工作面及采煤工作面分别设置1个粉尘传感器；
地面通风机房内两台通风机的风硐内分别设置1个负压传感器。
6、紧急避险设施内外环境监测
（1）根据《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》，紧急避险设施应配备独立的内外环境参数检测或监测仪器，在突发紧急情况下人员避险时，能够对避险设施过渡室内的O2、CO，生存室内的O2、CH4、CO2、CO、温度、湿度和避险设施外的O2、CH4、CO2、CO、温度进行检测或监测，在无任何外界支持的情况下额定防护时间不低于96小时。
且按照相关要求，所配备的仪表应该有不低于1.2倍的防护系数。
（2）在整个额定防护时间内，井下永久避难硐室及采掘工作面的临时避难硐室内部环境中O2含量应在18.5%-23.0%之间，CO2浓度不大于1.0%，CH4浓度不大于1.0%，CO浓度不大于0.0024%，温度不高于30℃，湿度不大于85%。
井下永久避难硐室及采掘工作面的临时避难硐室内外配套有环境监测系统，该系统可接入矿井安全监测监控系统，将数据上传至调度中心，使调度中心能实时了解井下永久避难硐室及采掘工作面的临时避难硐室内外的环境参数。
安全生产监控系统图见CA1529-274-1，安全生产监控巷道及采区传感器布置图见CA1529-274-2，安全生产监控断电控制图见CA1529-274-3。
六、分站、传感器的备用
所有传感器的备用数量应≮20%，对所有的传感器设置台账，设备台帐应注明设置地点、传感器类别和使用，备用量，保证对每一个传感器性能状态进行跟踪监测。
井下各类传感器装备量见表10-1-2（注：
（1）本表分别为矿井移交时和达产时井下采区及大巷各类传感器及分站的装备量；
（2）本表中不包括采煤机、综掘机机载式甲烷断电仪及紧急避险设施内外的环境监测传感器）。
表10-1-2监测监控点传感器和执行器配置表
传感器名称
分站设置地点
甲烷
温度
一氧
化碳
风速
设备
开停
风筒
开关
风门
粉
尘
远
动
开
关
声光报警器
负压
煤位
烟雾
水位
5煤采区辅运巷（1FZ）
2
1
2
2
1
1
1
5煤采区辅运巷（2FZ）
2
2
2
1
1
5煤采区泵房（3FZ）
1
3
1
2
1501运输顺槽（4FZ）
2
2
1
4
5煤采区辅运巷（5FZ）
2
1
2
2
4
5煤采区变电所（6FZ）
1
1
1
6
1
1
1
下组煤主水泵房（7FZ）
1
1
3
1
2
下组煤主变电所（8FZ）
1
6
1
下组煤三采区辅运大巷普掘（9FZ）
2
1
1
1
1
下组煤三采区运输大巷普掘（10FZ）
3
1
1
1
1
1
1
下组煤运输大巷机头硐室（11FZ）
2
2
1
1
1
通风机房（D1FZ）
2
1
2
筛分车间（D1FZ）
3
1
2
1
备用
5
2
3
2
4
2
1
2
5
3
1
1
1
1
合计
24
7
13
7
18
8
5
7
23
12
3
3
5
5
第二节其它安全生产监控系统
一、井下胶带输送机监控系统
鑫瑞矿井井下主运输采用胶带运输方式，设置综采工作面胶带输送机1条、集中运输巷胶带输送机1条、上组煤一采区运输大巷胶带输送机2条。
为保证矿井胶带运输的安全，提高运输效率，设置皮带保护控制器，皮带保护选用KTC101型矿用胶带输送机监控系统，核心设备为工业控制机。
每条胶带配置速度、堆煤、跑偏、温度、烟雾、纵撕传感器和拉线急停闭锁、通信信号等装置。
系统采用分级分布式结构，具有远程控制、本机集控、单机控制、就地检修等多种运行模式，实现胶带输送机间的联锁，完成对胶带输送机的监测、控制、保护与报警等功能，应用灵活，功能完善，形成集散型监控系统。
二、井下作业人员管理系统
设计新选用一套KJ161型矿用井下作业人员管理系统。
该系统由地面中心站、KGE37B型无线编码发射器、KJF80型无线数据监测分站（包括KJF80.1监测站处理器和最多8个KJF80.2A无线接收器）、CFC1信号测录仪、报警装置、KDW16A隔爆兼本安型不间断电源箱等设备组成，该系统通过矿用通信电缆接入地面调度中心。
1、KGE37B型无线编码发射器
（1）井下工人每人配备一盏固定矿灯，每盏矿灯中安装一个KGE37B型无线编码发射器，记录对应的矿灯号及编码发射器的编号及其使用者的信息，并将相关信息输入到人员监测软件的人员档案中。
全矿井井下工人人数为497人，共配置497个KGE37B型无线编码发射器。
（2）为需要监测的车辆配备一个KGE37B型无线编码发射器即可实现对车辆的监测。
2、KDW16A本安电源
每台KJF80型无线数据监测分站分别配置1台KDW16A型本安电源，为井下无线数据监测站供电，其后备电池可保证在交流电停电情况下，无线数据监测站可连续供电4小时以上。
3、分站
无线数据监测分站安装于人员主要经过的巷道中，根据矿井井下巷道、硐室的分布情况及紧急避险路线，设计在井下设置6个KJF80无线数据监测分站，具体位置为：
一采区水泵房、1501运输顺槽掘进工作面入口、上组煤主变电所、上组煤一采区辅运大巷（东翼）、下组煤主变电所、下组煤四采区辅运大巷。
在下列地点设置KJF80.2A无线接收器：
矿井主立井、副斜井、管道立井的井口及井底，井下主要巷道的分支处，1501采煤工作面运输顺槽、回风顺槽的入口及中部，各掘进巷道，上组煤主变电所，一采区水泵房，下组煤主变电所，永久避难硐室的入口和出口等位置。
KJF80无线数据监测分站电源引自附近配电点。
4、传输电缆：
分站与分站之间的主传输电缆：
MHYBV-1×4×1/1.0mm；
分站与接收器电缆：
MHYV-1×4×7/0.52mm。
三、煤炭产量监控系统
设计在鑫瑞矿井投产后，设置一套BH—WTA型产量监测系统。
该系统由硬件和软件两部分组成，硬件部分由秤体、数据采集终端和传输部分组成；软件部分由数据采集软件、电子秤计算监控系统、煤矿产量网络监测软件组成。
煤矿产量监测终端以IP设备形式接入网络，通过智能数据自动上传到上级主管单位的产量数据库中，方便山西离柳焦煤集团网络中心通过数据采集传输软件实时接受相关的产量数据，经过处理存入产量数据库。
四、通风机在线监测系统
鑫瑞矿井主井工业场地通风机房设置2台矿用防爆通风机，1台工作，1台备用。
通过通风机在线监控系统完成信号检测和现场操作。
实现通风机监控系统的报警、信息显示、报表统计处理等功能。
五、井下主排水系统
在井下下组煤水泵房及5煤采区水泵房分别选用1套矿用PLC控制装置完成对井下排水泵的参数检测和控制，可真实反映井下水泵房所有水泵和水仓的运行工况，包括有每台水泵运行状态、故障状态、运行时间、各个水仓的水位、电机运行电压和电流、电机温度和水泵流量和压力等参数。
并能够自动根据每台水泵的运行时间进行自动切换，保证设备的有效维护和运行。
六、电力监控系统
矿井电力调度系统的范围包括主井工业场地35kV变电所、井下上组煤主变电所、下组煤主变电所等。
该由地面中心站、现场分站、信息传输介质、网络通讯接口等组成。
利用计算机应用、信息传输、现代控制和传感技术对矿井电力系统范围内的各子系统的设备在调度室对应的上位机上进行集中控制和监视。
七、束管监测系统
1、系统选择
本矿井所开采煤层属容易自燃～自燃发火倾向性煤层。
为防止煤矿自燃火灾和矿井瓦斯事故，选用一套束管监测系统对井下的O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2等气体含量实现24小时连续循环检测，并将数据上传至监控中心，为矿井管理层提供科学的依据。
该系统可分为井上控制部分和井下探测部分。
井上控制部分即地面束管监测中心，建设在通风机房值班室，束管监测中心配置气体采样柜、抽气泵、32路系统输出控制器、束管专用色谱仪、工业用计算机等，可对井下的气体等进行实时监测和有效的控制；井下探测部分由井下采样点构成，在井下合理布置探头，实时采集井下气体浓度信息数据。
系统利用抽气泵和束管将井下各监测点的气体取至地面监测室，通过气路控制装置，依次将各测点气体注入气体分析器，通过计算机数据采集、分析计算、显示打印矿井大气和采空区、密闭区内的一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氧气等气体的浓度信息，然后通过分析上述气体浓度参数及其变化趋势，计算火灾系数，提出矿井自然发火的可能性。
并可将监测数据送入矿井安全监测系统或矿井计算机网络中。
2、监测点布置
监测点主要布置在以下地点：
综采工作面的进回风流各建立一个观测点，并符合井下测风站的要求；综采工作面进回风顺槽，距工作面10m处各布置一根，随工作面开采而移动；采空区监测点，布置在采空区内，沿回风顺槽的非采空侧预埋，抽气口用花管保护，布置在氧化带内，随着工作面的推进而报废，每20m左右埋设一根，用于监测采空区气体变化情况；液压支架后面布置两根；溜煤眼上口下风侧布置一根；东回风大巷内内及总回风巷内各布置一根；井底煤仓上口下风向布置一根；临时监测点应根据矿井实际工作面生产情况、防灭火方法及采空区情况等临时设置。
束管监测系统系统图见A1529-175-1。
3、矿井必须确定煤层自燃发火的标志气体及其临界指标和建立自燃发火预测预报的管理制度，。
所有检测分析结果必须记录在专用的防火记录簿内，并定期检查、分析整理，发现自燃发火指标超标或达到临界值等异常变化时，立即发出自燃发火预报，采区措施进行处理。
八、胶轮车运输监控系统
井下辅助运输采用无轨胶轮车的运输方式。
为保证行车安全，便于行车指挥，提高运输效率，配置1套井下机车运输信号监控系统，控制室配置主、备监控主机、控制柜、电源柜等设备。
在井底车场及辅助运输大巷分叉口处等处配置信号机、车位车号传感器、智能控制箱等设备。
系统采用计算机主控设备，利用专用监控软件，实现进路和信号的联锁，采用显示器显示信号机状态、传感器动作、车辆位置及编号、进路排列等情况，并对车辆闯红灯等进行事故报警。
九、工业电视系统
对牵涉到安全生产的关键环节进行监视，确保安全生产，设置一套矿井工业电视系统，工业电视墙设在矿井调度中心。
通过电视墙，指挥中心管理人员可以实时直观地对煤矿中重要场合的生产和安全状况进行监视。
可以随时了解生产现场的各种情况，及时做出
升级会员 