阜平煤矿监测监控专项设计.docx
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阜平煤矿监测监控专项设计
第一章矿井基本概况
一、矿井地理位置
冀中能源邯郸矿业集团阜平矿业有限公司（以下简称阜平煤矿），原为保定永安煤业有限公司炭灰铺煤矿。
阜平煤矿位于阜平县大台乡炭灰铺村东部破寺村一带，距阜平县城约40km，行政区划隶属大台乡炭灰铺村管辖，矿区范围北起上洞村南，南至椿树台，西起炭灰铺，东至木柳柱。
矿区中心地理坐标：
东经114°24’53”，北纬39°00’39”。
本矿区地处太行山腹地，地形条件复杂，山高谷深。
区内最高海拔1200m，最低海拔600m，属中低山区。
阜平县城有通往石家庄、保定、大同等地的三级公路。
县城至矿区有简易公路：
矿区与邻近主要村庄都有简易车道，可行中小型农用车辆。
另外，阜平县经曲阳县可至定州站上“京广铁路”，也可经涞源县城“京原线”，两向汽运距离均为200km左右。
二、井田面积
根据河北省国土资源厅颁发的采矿许可证，本矿井井田范围由10个坐标连线圈定，矿区面积1.5457km2，开采标高668~320m。
三、开拓方式、开采方法
该矿井为生产矿井，2001年3月破土动工，采用立井开拓方式，共建有两个立井井筒，单水平上山开采方式。
矿井原设计生产能力9万吨/年，2004年矿井进行了生产系统改造设计，在南翼施工一直径3m的主立井，原主井作为副井，原副井作为专用回风井，形成了主井、副井、风井的开拓系统。
由于开拓系统已形成，技术改造不再做开拓方式方案的比选，仍采用立井单水平上山开拓方式。
原水平运输大巷布置在+420m水平，井底车场采用环形式井底车场。
井下车场、水平大巷目前均已形成，不再重新划分。
根据井田内煤层厚度、赋存条件及矿井装备状况，设计确定6#煤层采煤方法为‘走向长壁采煤法’，全部跨落法管理顶板。
采用综采放顶煤回采工艺。
四、开采技术条件
瓦斯：
据河北省煤矿安全生产监督管理办公室以冀煤安办（2007）37号文下发的《关于保定市辖区煤矿2007年度矿井瓦斯等级鉴定结果的批复》，该矿6#煤层瓦斯绝对涌出量1.79m3/min，相对涌出量7.88m3/t；二氧化碳绝对涌出量0.79m3/min，相对涌出量3.43m3/t，鉴定为低瓦斯矿井。
煤尘：
据河北省煤田地质研究所第0890032号煤层煤样检验报告数据，矿井6#煤层无煤尘爆炸性。
煤的自燃倾向性:
据河北省煤田地质研究所第0890032号煤层煤样检验报告数据，矿井6#煤层煤的自燃倾向性等级为Ⅲ类，不易自燃。
第二章安全监测监控系统设计依据
1、《煤矿安全规程》。
2、《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2005）。
3、《国家安全监管总局、国家煤矿安监局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》（安监总煤装【2010】146号）。
4、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用规范》（AQ1029-2007）。
5、《河北省煤矿安全质量标准化标准及考核评级办法》。
6、该矿提供的有关图纸、文字材料及意见。
第三章安全监测监控系统
第一节安全监测监控系统设置要求
为了安全生产、高产高效、提高煤矿自动化水平，充分发挥安全监测监控系统的作用，根据现行《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》和《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）等的相关要求，结合该矿井的建设规模，选择矿井安全监测监控系统。
一、环境监测：
主要监测井下各种有害气体及工作的作业条件，如：
甲烷（瓦斯）气体、一氧化碳、风速、温度、负压、烟雾等。
二、安全监控：
监控井上下主要设备的运行状态参数。
如地面主通风机、井下局部通风机等的运行状态和参数。
三、安全监控中心和测点设置：
矿井安全监测监控中心设置在矿调度室内。
矿井安全方面的测点按现行相关规程、规范要求，结合本矿井的开采技术条件和安全条件、矿井开拓布置及地面总平面布置、采区机械配备布置、井下巷道开拓布置及机电硐室、矿井通风系统等进行测点设置。
为了保证安全监测监控系统可靠运行，配备有相应的维修仪表。
第二节安全监测监控系统选择
阜平矿业公司为瓦斯矿井，按照现行《煤矿安全规程》、《煤炭工业矿井设计规范》、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）等规程、规范的要求，阜平矿业公司设置矿井安全监测监控系统。
《煤矿安全规程》规定，防爆型煤矿安全监控设备之间的输入、输出信号必须为本质安全型；安全监控设备必须具有故障闭锁功能；矿井安全监控系统必须具有甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能；当主机或系统电缆发生故障时，系统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，系统必须保证正常工作时间不小于2h；系统必须具有防雷电保护；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；中心站主机应不少于两台，一台备用。
阜平矿业公司选用KJ102N型煤矿安全监测监控系统。
系统配套的监控设备的种类、数量、性能均符合《煤矿安全规程》等有关规定。
该系统具有很强的联网功能，可配接多台图形工作站和网络终端。
KJ102N监测监控系统采用KJF47A型防爆兼本安型监控分站。
系统主要监测内容为瓦斯、风速、一氧化碳、二氧化碳、氧气、温度、负压、烟雾、风筒开关、设备开停、馈电状态等，连续监测井下采煤工作面、掘进工作面、主要风道的环境参数，通风系统等主要机电设备运行状态的工况信息。
第三节中心站设置
该系统地面中心站设置在矿井调度室，中心站负责系统配置和监测数据的处理、存储、显示及打印，联网功能使系统可配接多台远程终端。
井下分站采集矿用传感器监测的各种数据，传送到地面中心站，并接受地面中心站的指令，实现断电控制等功能。
中心站主机两台，一台备用。
KJ102N系统由监控中心站、监控分站和相应传感器组成。
地面中心站由工业监控主机（工控机）、备用监控主机、接入服务器、网络终端、图形工作站、打印机、通信接口、稳压电源、UPS电源、防雷装置、显示器、大屏幕等设备及系统软件组成。
该系统在矿井调度指挥中心设置两台监控主机。
调度中心机房的设计必须满足国标GB2886-83《计算机站场地技术》的要求，以确保中心站设备的安全运行。
系统属两级分布式结构，由监控主机及其外设传输接口、井上下分站、传感器和信号电缆等组成，系统可对瓦斯、风速、一氧化碳、二氧化碳、氧气、温度、负压、烟雾等井下参数及局部通风机的开停、主要风门的开闭状况进行连续监测，对掘进工作面实现“三专两闭锁”，此外还对固定设备、采掘设备、供电系统等的开停工况、馈电开关状况及其它相关参数进行连续监测。
系统的控制分为两级，第一级为就地控制，如分站根据事先设定好的断电瓦斯报警限值，实现超限就地控制，也可根据规范要求组成风电瓦斯闭锁并独立工作；第二级为通过键盘或鼠标通过地面主机实现远距离控制，在需用对井下设备进行远距离控制时，主机半控制命令与分站巡检信号一起传给分站，再由分站输出传给运行设备。
监控主机对接受到的信号实时信息进行处理和存盘，并将各种生产过程模拟量、测量参数表及各种参数的实时和历史曲线进行显示或打印相关报表。
第四节分站及传输电缆设置
传输设备及器材的选用应符合国家及行业的有关规程、规范。
遵循先进、成熟、适用、可靠的原则，选用通过国家技术监督局认证的检验机构的检验，并取得“MA标志准用证”的产品，确保系统安全可靠运行。
KJ102N监测监控系统采用KJF47A监控分站，该分站具有功能齐全、体积小、外形美观、可靠性高等优点。
监控站以w78E58单片机为核心，以及一些功能较强的外围芯片构成。
它具有一个串行通信口，可与监控系统地面中心站的通信接口进行数据通信。
具有6路模拟量输入、6路开关量输入、6路开关量输出及1路通信线路。
它可根据中心站的配置，可在安全监控、瓦斯抽放监控及风电闭锁三种工作模式下工作。
监控站为矿用隔爆兼本质安全型，可长期应用于煤矿井下含有瓦斯及煤尘等爆炸气体的危险场所。
选用MHYUP-1×4×7/0.37型矿用阻燃通信电缆经副井井筒敷设至井下；井下分站间主传输电缆选用MHYUP1×4×7/0.37矿用聚乙烯绝缘阻燃聚氯乙烯护套单层镀锌钢线编织铠装信号电缆，沿巷道墙壁敷设至井下各分站；传感器电缆选用MHYUP1×4×7/0.37型聚乙烯绝缘阻燃聚氯乙烯护套屏蔽信号通信软电缆。
电缆每隔100m作一黄色标志。
电缆的敷设、连接方式均应符合《煤矿安全规程》的规定。
系统在主扇风机房设置地面分站。
井下在副井下井口、主井下井口、胶带机头硐室、回风巷测风站、采煤工作面、开拓掘进工作面、避难硐室等地点设分站。
通过各类传感器对有关矿井安全、环境等参数进行监测监控，实时监控地面及井下安全状况。
井下安全监测监控系统干线电缆由副井井筒引至矿井地面调度中心。
分站配备备用电源，当分站的交流电源断电时，可连续供电2h以上。
井下分站应安设在便于人员观察、调试、支护良好的进风巷道或硐室中。
井下各分站电源箱均为矿用本安兼隔爆型。
第五节传感器设置
一、甲烷传感器的设置
设计严格依照《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）的规定配置各类井上下传感器。
甲烷传感器应垂直悬挂在巷道上方风流稳定的位置，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷道侧壁不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。
甲烷传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围必须符合表3-5-1的规定。
甲烷传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围
表3-5-1
甲烷传感器设置地点
甲烷传感器编号
报警浓度
断电浓度
复电浓度
断电范围
采煤工作面上隅角
≥1.0%CH4
≥1.5%CH4
<1.5%CH4
工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备
采煤工作面
≥1.0%CH4
≥1.5%CH4
<1.0%CH4
工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备
采煤工作面回风巷
≥1.0%CH4
≥1.0%CH4
<1.0%CH4
工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备
采煤机
≥1.0%CH4
≥1.5%CH4
<1.0%CH4
采煤机电源
掘进工作面
≥1.0%CH4
≥1.5%CH4
<1.0%CH4
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%CH4
≥1.0%CH4
<1.0%CH4
掘进巷道内全部非本质安全型电气设备
掘进机
≥1.0%CH4
≥1.5%CH4
<1.0%CH4
掘进机电源
采区回风巷
≥1.0%CH4
—
—
总回风巷
≥0.75%CH4
—
—
回风流中的机电硐室的进风侧
≥0.5%CH4
≥0.5%CH4
<0.5%CH4
机电硐室内全部非本质安全型电气设备
矿用防爆特殊型蓄电池电机车内
≥0.5%CH4
≥0.5%CH4
<0.5%CH4
机车电源
井下煤仓上方
≥1.5%CH4
≥1.5%CH4
<1.5%CH4
储煤仓运煤的各类运输设备
1）回采工作面
分别在工作面上隅角、工作面回风巷距工作面不超过10m处、工作面回风巷距回风大巷10~15m处设置甲烷传感器。
采煤机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。
2）综掘、普掘、开拓掘进工作面
掘进工作面在工作面混合风流距工作面不超过5m处、工作面回风流距回风大巷10~15m处设置甲烷传感器。
综掘工作面掘进机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。
3）采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷测风站设置甲烷传感器。
4）设在回风流中的机电硐室进风侧必须设置甲烷传感器，本设计回风流中没有机电硐室。
5）矿用防爆特殊性蓄电池电机车必须设置车载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。
6）井下煤仓上方设置甲烷传感器。
二、其它传感器的设置
1）一氧化碳传感器的设置
一氧化碳传感器应垂直悬挂在巷道的上方风流稳定的位置，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，不影响行人和行车。
2）风速传感器的设置
采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷的测风站应设置风速传感器。
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、能准确计算风量的地点。
当风速低于或超过《煤矿安全规程》的规定值时，应发出声、光报警信号。
3）负压传感器的设置
主要通风机应设置负压传感器。
4）烟雾传感器的设置
带式输送机滚筒下风側10-15m处应设置烟雾传感器。
5）温度传感器的设置
温度传感器应垂直悬挂在巷道上方风流稳定的位置，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，并应不影响行人和行车，安装维护方便。
机电硐室内应设置温度传感器，报警值为34℃。
6）开关量传感器的设置
主要通风机、局部通风机必须设置设备开停传感器。
矿井和采区主要进回风巷道中的主要风门必须设置风门传感器。
当两道风门同时打开时，发出声光报警信号。
掘进工作面局部通风机的风筒末端宜设置风筒传感器。
为监测被控设备瓦斯超限是否断电，被控开关的负荷侧必须设置馈电传感器。
7）井下避难硐室传感器的设置
在避难硐室内外分别设置氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳传感器，对避难硐室内外环境进行监测。
矿井监测监控系统图见附图CZ0540-274-01，矿井监测监控传感器布置见附图CZ0540-274-02。
三、分站、传感器的配备
结合本矿井的开采技术条件和安全条件、矿井开拓布置、采区机械配备布置、井下巷道开拓布置及机电硐室、矿井通风系统等进行系统选型和测点设置，井上下共设6台安全监测监控分站，分站所带各类传感器共46个，并留有相应的备用分站及传感器。
详见阜平矿业公司矿井安全监控系统监控点传感器配置表3-5-2。
KJ102N型矿井安全监测监控系统设备配置见表3-5-3。
阜平矿业公司矿井安全监控系统监控点传感器配置表
表3-5-2
序号（分站号）
安全生产监控传感器配置地点
传感器或执行器名称、数量
甲
烷CH4
一氧化碳CO
风速V
负压FY
温度T
烟雾Y
开停KT
馈电状态KD
风门开关FM
风筒FT
二
氧
化
碳
CO2
甲烷断电仪DDY
一
地面
1
主通风机风硐及风机房配电室
1
4
二
井下
2
副井井底及附近
1
3
主井底煤仓上下口
2
1
4
永久避难硐室
4
5
3
5
临时避难硐室
6
总回风巷
1
1
7
采区、中央变电所
2
8
综采工作面
3
1
9
掘进工作面1
2
2
2
10
掘进工作面2
1
2
1
回风大巷扩修3
2
1
1
2
采区轨道上山风门
2
6201采区回风风门
2
小计
15
5
2
1
4
9
4
3
6
49
备用
2
1
1
1
2
2
2
1
2
14
合计
17
6
3
2
6
11
6
4
8
63
KJ102N型监测监控系统设备配置表
表3-5-3
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
监控主机
台
2
2
打印机
HP-1500
台
1
3
大屏幕显示系统
套
1
4
系统软件
与监测监控系统配套
套
1
5
监控分站
台
6
备用2台
6
甲烷传感器
台
15
7
甲烷断电仪
台
6
8
一氧化碳传感器
台
5
9
风速传感器
台
2
10
风压传感器
台
1
11
温度传感器
台
4
12
烟雾传感器
台
0
13
开停传感器
台
9
14
馈电状态传感器
台
0
15
风门开闭状态传感器
台
4
16
风筒开关
台
0
17
二氧化碳传感器
台
3
18
接线盒
个
100
19
矿用阻燃屏蔽信号电缆
MHYUP-1×4×7/0.37
m
10000
20
21
22
23
24
25
26
27
28
冀中能源邯郸矿业集团阜平矿业有限公司
安全监测监控系统专项设计
说明书
冀中能源邯郸矿业集团科迈工程设计有限公司
2012年12月
冀中能源邯郸矿业集团阜平矿业有限公司
安全监测监控系统专项设计
说明书
工程编号：
CZ0540
经理：
孟保明
总工程师：
王立志
项目负责人：
武兵伟
冀中能源邯郸矿业集团科迈工程设计有限公司
2012年12月
目录
第一章矿井基本概况1
第二章安全监测监控系统设计依据3
第三章安全监测监控系统4
第一节安全监测监控系统设置要求4
第二节安全监测监控系统选择4
第三节中心站设置5
第四节分站及传输电缆设置6
第五节传感器设置7
附图目录
序号
章次
图名
备注（比例）
1
监控系统网络图
2
传感器布置图
升级会员 