35矿井安全监测监控设计.docx
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35矿井安全监测监控设计
郑煤集团芦沟煤矿三五井
安全监测监控系统设计
编制单位：
郑煤集团芦沟煤矿三五井
编制日期：
2013年1月25日
会审记录表
名称
郑煤集团芦沟煤矿三五井
安全监测监控系统设计
会审地点
会审时间
主持人
地测防治水
生产技术科
通风科
安全科
机电科
调度室
生产矿长
安全矿长
机电矿长
总工程师
总经理
目录
第一章概况···········································2
第二章安全监测监控系统的选择·························3
第三章安全监测监控和传输设备选择·····················4
第四章监测设备各类传感器布置·························7
第五章矿井各类传感器装备量··························10
第六章矿井安全监测监控系统运行可靠性分析············11
附件：
一、安全监控布置图
二、附件一
三、附件二
郑煤集团芦沟煤矿三五井安全监测监控系统设计
第一章概况
三五井位于新密市岳村镇芦沟煤矿东3.0Km处，井田边界北部为李家窝正断层，南部为魏寨正断层，东部以17勘探线为界，西部与芦沟煤矿E21采区相邻。
开采煤层为二1煤层，煤尘不具有爆炸危险性，煤层属Ⅲ类不易自燃煤层，矿井相对瓦斯涌出量3.5～4.5m3/t,绝对瓦斯涌出量1.0～2.0m3/min，矿井瓦斯等级为瓦斯矿井。
井田东西长约600～1600m，南北宽约1800m，井田面积为1.4766km2，矿井保有地质储量为1528.7万t，可采储量为828.5万t，开采标高为-180～-540m。
矿井设计生产能力为0.30Mt/a，服务年限20.1a。
矿井采用双立井单水平上下山开拓，走向长壁采煤方式采煤。
矿井通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式，副井进风、主井回风，主井安装两台FBCDZ№22/2Χ160kW型轴流式对旋防爆风机，一备一用，目前矿井总进风量1883m3/min,总回风量1913m3/min。
矿井为双回路供电方式，主井选用2JK-2Χ1.25/11.5型单绳缠绕式双滚筒提升绞车，副井选用2JK-3Χ1.5/20型绞车，各种保护齐全、灵活可靠运行正常。
排水系统，矿井设计正常涌水量418m3/h，最大涌水量627m3/h，布置内外环水仓总容量4124m3，中央泵房安装5台MD280-65Χ8型离心水泵，两趟Φ325mm排水管路经付井排至地面。
主排水泵经过联合排水试验，最大排水能量达到1014.5m3/h，满足《规程》要求。
第二章安全监测监控系统的选择
一、安全监测监控系统设置要求
1、矿井灾害种类和程度
本矿井属瓦斯矿井（详情见附件一），该井田二1煤层煤尘无爆炸危险性（详情见附件二）。
二1煤层属于不易自燃煤层。
为了能够准确、及时的反映井下瓦斯、风速、温度等环境参数，达到对灾害的早期预测、预防安全事故的发生，并对井下主要生产环节的设备工作状态参数，为生产调度及时提供各种设备的运行状况，进而有效的指挥生产。
根据《煤矿安全规程》158条的有关规定，矿井设置一套安全监测监控系统。
2、矿井安全监测监控系统设置的条件和要求
矿井安全监测监控系统中心设置在地面调度室内。
矿井安全方面的测点均按《煤矿安全规程》、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）的相关要求配置，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置。
二、安全监测监控系统选择
1、开采技术条件和安全条件
本矿井属瓦斯矿井，该井田二1煤层煤尘无爆炸危险性。
二1煤层属于不易自燃煤层。
2、安全监测监控系统设备选择
依据矿井的灾害种类及程度，结合矿井的建设规模，确定监测系统的类型及监测参数种类。
本矿建设规模0.30Mt/a，安全监测与生产监控合并。
修改设计后，矿井选用KJ95N型煤矿安全监测监控系统。
根据本矿井的灾害种类、程度及生产需要，系统重点对矿井的瓦斯、通风系统、设备工况、负压、风门开关、电力参数等进行监测监控。
本监控系统可汇接多个安全与生产环节子系统。
第三章安全监测监控和传输设备选择
一、监测设备选择
1、监测设备选型的原则
依据《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）和相关规定和相关专业的设计资料确定选择瓦斯、一氧化碳、风速、负压、设备开停、风门开关、馈电状态、温度、烟雾、水位、煤位、粉尘等类型传感器并确定其设置地点，传感器采用符合煤矿井下环境的标准通用型传感器。
2、监测设备各设置地点和布置
根据本矿井的开采技术条件和安全要求以及相关的文件规定，监测设备设置地点有：
地面通风机房、井底水泵房、井底变电所、各风门、回采工作面上隅角、总回风巷的测风站、回采工作面上下巷、煤巷掘进工作面等。
各类传感器的布置详见第三节。
二、监控设备选型
1、监控设备选型的原则
监测监控系统设备必须选用经过安全检验并取得煤矿矿用产品安全标志的产品。
井下设备应具有防爆、防潮能力,以保证设备本身的使用安全和可靠工作。
经过多年来的技术发展，煤矿安全监测监控系统技术已经较为成熟。
在系统和设备选择上，应充分尊重建设单位的意见，选择技术先进并经实践证明使用效果较好的监测监控系统，本矿井选用KJ95N型煤矿监控系统。
2、监控总站和各分站主要设备的功能、型号及数量
监控系统由1个地面监控总站及井下5个监控分站组成（型号为KJF16B型）。
监控总站的组成及功能：
（1）监控主机（工控机）2套（含显示器及打印机），双机热备方式工作。
主机对瓦斯、一氧化碳、风速、负压等环境参数实时采集、处理、存储、显示、超限报警和打印；主机在不中断监测的条件下，完成对传感器的定义、定义值的修改和报表、曲线、图形的生成和修改；随时统计各分站的通讯、供电、报警、断电/复电和被测机电设备的运行状态;具备累计量采集和显示功能；以曲线的形式实时显示系统所有模拟量的趋势走向及当前状态和数值；传感器超限或开关量输入状态变化时,地面中心站具备优先级控制功能。
监控主机以工作站的形式接入矿井计算机网络系统，使相关人员可及时了解掌握矿井安全及生产的各种信息。
（2）数据传输接口1台（型号为MT8000型），完成地面主机与井下分站之间的信号传递和完全隔离，传输接口输出分地面和井下，以免地面分站影响井下分站的信息传输。
（3）图形工作站1套，以便更直观地显示多个工艺流程模拟图、监测曲线等。
（4）UPS3000VA不间断电源2台，确保系统的可靠供电。
每个监控分站的组成及功能：
（1）分站与主机按一定的通信规约进行通信；能方便地与多种传感器、执行器配接，完成数据采集预处理、信息编码传输、超限报警断电、远方控制、就地控制、自检测试、就地显示等功能;当主机或系统电缆发生故障时，分站可作为智能断电仪独立工作，按照预先设定的报警、断电要求实现控制功能。
分站具有风、瓦斯、电闭锁功能及故障闭锁功能：
分站发生故障而失电时，切断监视区域的非本安电源并闭锁。
瓦斯传感器故障或断电时,分站切断相应被控设备的非本安电源并闭锁;掘进工作面瓦斯≥0.8%或局部通风机停止时，分站切断掘进巷道内全部非本安电源并闭锁，同时驱动声光报警器。
掘进工作面瓦斯低于0.6%或局部通风机开时，分站对被控设备解锁。
（2）隔爆兼本质安全型电源1台，向分站供电；交流停电时，额定负载条件下，电池供电不小于4h。
三、传输设备及器材选型
1、传输设备及器材选型的原则
监控系统必须具有防雷电保护；矿井安全监控设备之间必须使用专用阻燃电缆或光缆连接，严禁与调度电话电缆或动力电缆等共用；监控系统井筒电缆芯对数应留有50%～100%的备用量。
2、传输设备及器材型号、数量
监控总站的数据传输接口,将井上和井下线路分开；监控系统下井电缆设有避雷器，防止井上雷电串入井下。
传输线路选用经检验合格的并符合煤矿井下环境的矿用阻燃信号电缆，构成全矿井的监测监控系统传输网络。
监控系统传输采用专用线路，沿副井筒敷设1条矿用阻燃信号电缆，型号为MHYDV-1×4×1.0型，井下铺设的监控电缆型号为MHYVR-1×4×7/0.37。
第四章监测设备各类传感器布置
本矿井属瓦斯矿井，该井田二1煤层煤尘无爆炸危险性。
二1煤层属于不易自燃煤层。
井下布置有21071回采工作面和21021上、下副巷及21071迁巷掘进工作面。
21071回采工作面采用”U”型通风，不存在串联通风。
根据上述开采技术条件，修改设计后，井下采、掘工作面及其他地方传感器的布置按《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）的相关规定进行布置。
一、回采工作面传感器选型及配置
井下配有1个21071回采工作面，21071下副巷为进风巷，21071上副巷为回风巷，传感器布置如下：
1、在21071工作面上副巷（距采煤工作面10m处）设置瓦斯传感器1个，其报警值为≥0.6%;断电值为≥0.8%、断电范围为工作面及其回风巷中全部非本质安全型电器设备，复电值为＜0.6%；
2、在21071工作面上隅角设甲烷传感器1台，其报警值为≥0.6%;断电值为≥0.8%、断电范围为工作面及其回风巷中全部非本质安全型电器设备，复电值为＜0.6%；
3、在21071工作面上副巷（距回风口15m处）设置瓦斯传感器1个，其报警值为≥0.6%;断电值为≥0.8%、断电范围为工作面及回风巷中全部非本质安全型电器设备，复电值为＜0.6%；
4、在21071上副巷（距回风口15米处）设置一氧化碳传感器1台，其报警值为≥0.0024%;
4、在21071工作面上副巷设置风速传感器1台，当风速低于或超过《煤矿安全规程》的规定值时，发出声光报警信号。
5、21071工作面上副巷馈电开关处设馈电状态传感器1台；
6、21071下付巷设设备开停传感器1台，采煤工作面总馈电开关（放在运输巷入口）负荷侧设馈电状态传感器1台。
二、掘进工作面传感器选型及配置
井下配有21071上、下副巷和21071迁巷3个煤巷掘进工作面，每个掘进工作面传感器选配如下：
1、在距掘进工作面5m处，设置瓦斯传感器1个，并实现瓦斯风电闭锁，其报警值为≥0.6%;断电值为≥0.8%、断电范围为掘进巷道及其回风流内全部非本安电器设备，复电值为＜0.6%；
2、在掘进工作面回风流中（距回风口15m处）,设置瓦斯传感器1个并实现瓦斯风电闭锁，其报警值为≥0.6%;断电值为≥0.8%、断电范围为掘进巷道内全部非本安电器设备，复电值为＜0.6%；
3、在掘进工作面回风流中（距回风口15米处）设置一氧化碳传感器各1台，其报警值为≥0.0024%;
4、掘进工作面馈电开关处设馈电状态传感器和断电器各1台；
5、掘进工作面配备双风机，每台局部通风机均设置开停传感器1台，工作面中的送风、电器设备和瓦斯浓度构成风、电、瓦斯闭锁。
三、其它地点传感器的选型及配置
1、上仓皮带巷测风站设甲烷传感器1个，其报警值为≥0.5%;断电范围为上仓皮带巷内及主井和副升井井底全部非本安电器设备；设置风速传感器1个，当风速低于或超过《煤矿安全规程》的规定值时，发出声光报警信号；设一氧化碳传感器1台，报警浓度为0.0024%CO；设温度传感器1台，其报警值为30度。
2、井底煤仓上口设置瓦斯传感器1个，其报警值为≥0.5%;断电值为≥0.5%、断电范围为储煤仓运煤的各类运输设备及其他非本安电器设备，复电值为＜0.5%；
3、在中央变电所和中央水泵房内各设温度传感器各1台，其报警值为30℃；在中央变电所设断电控制器1台，该断电器为集中控制；
4、在地面风机的风硐内设置风速传感器1台；设负压传感器1台；
5、地面通风机房设设备开停传感器2台；
6、副井底测风站设风速传感器1台，当风速低于或超过《煤矿安全规程》的规定值时，发出声光报警信号；
7、各主要风门处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。
井下共设风门传感器5组。
第五章矿井各类传感器装备量
一、矿井传感器装备标准
该矿规模为0.30Mt/a，传感器按瓦斯矿井，可采煤层为不易自燃煤层，按1个回采工作面、3个煤巷掘工作面等配置。
矿井设置的安全生产监测监控系统，在生产管理上应严格按《煤矿安全规程》、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》的有关要求进行。
二、矿井各类传感器的装备量
各类传感器备用量按20%考虑（注：
取值为整数），并适当考虑不可预见因数。
矿井安全与生产监测监控的各类传感器装备量详见表4-1。
矿井安全监测系统传感器布置参考表表4-1
分站编号
瓦斯
T
温度
W
风速
F
负压
-P
设备开停KT
风门
FW
馈电状态KD
断电
DD
一氧化碳
CO
1#分站
1
2
1
3
1
2#分站
3
1
1
4
3
1
1
3#分站
1
2
4#分站
7
1
1
5#分站
2
5
3
1
1
6#分站
1
2
2
小计
13
4
4
1
14
6
4
5
备用（按20%）
3
1
1
1
3
2
1
1
合计
16
5
5
2
17
8
5
6
第六章矿井安全监测监控系统运行可靠性分析
本矿选用的KJ95N型矿井安全与生产监测监控系统是一种将计算机用于煤矿安全生产信息集中监控和管理的系统，该系统类属于分布式总线型树状网络结构。
分站采用工业计算机技术，具有独立进行数据采集，处理和完成相应控制的功能，分站的相对独立性大大地提高了监测监控系统的可靠性。
分站及矿用传感器均为矿用本安兼隔爆型或矿用本安型，符合本安防爆标准，适用于井下瓦斯和粉尘爆炸环境。
分站能配接多种开关量和模拟量传感器，电路特别注重抗干扰能力，可在恶劣的工业环境下可靠地工作。
监测监控系统在地面中心站配备了两台主机，互为备用。
监测监控系统的电源按二级负荷进行设计，有两路独立的电源供电，并配置了UPS电源，保证了系统不间断的工作要求。
监测监控系统的主干电缆由副井引至井下，电缆采用矿用阻燃镀锌圆钢丝铠装信号电缆。
井下主信号电缆采用矿用阻燃钢丝铠装电缆，传感器电缆也采用了矿用阻燃电缆，使信号的可靠性达到了一个较高的水准。
井下分站在布置上均安放在主要的进风巷道的环境相对好的地方，传感器布置在既能满足工况要求又无滴水和相对安全的地方，以保证其工作的可靠性，所有的分站和传感器都具有防爆合格证满足井下使用条件，并且是经使用反映较成熟的产品。
从而确保系统安全可靠运行。
在管理上矿井通风部门负责安全监测工作，配备相应的具有通风和安全监测专业知识的工程技术人员，并建立安全监测员岗位责任制。
所有管理和维护人员都要经过技术培训方能上岗。
附件：
一、安全监控布置图
二、附件一
三、附件二
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