阳泉市旧街煤炭监控系统设计方案.docx
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阳泉市旧街煤炭监控系统设计方案
山西南娄集团阳泉盂县秀南煤业有限公司
安全监控系统升级改造
设计说明书
上海永晋自动化仪表有限公司
2008年5月26日
秀南煤业有限公司安全监控系统设计书
根据国务院安委办[2006]21号文件《关于加强煤矿安全监控系统装备联网和维护使用工作的指导意见》、煤安监技装〔2007〕29号文“国家煤矿安全监察局关于贯彻落实《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》的通知”和阳泉市煤炭工业局相关文件的要求，依据煤矿提供的矿井概况和采掘工程平面图，根据《煤矿安全规程》和AQ1029-2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》，对该煤矿装备矿井安全生产监控系统的选型、设计、安装、调试及管理提出了实施意见。
具体内容如下：
1.设计依据
2.1满足新版《煤矿安全规程》关于装备矿井监控系统的有关规定
2.2满足AQ1209-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范的要求
2.3满足AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求的要求
2.4满足市局及县局文件规定要求
2.5满足煤矿的现场实际情况和矿方提出的具体要求
2矿井概况及选型
2.1矿井概况
山西南娄集团阳泉盂县秀南煤业有限公司位于南娄镇秀寨村附近，为单独保留矿井，始建于1990年，是南娄集团的全资子公司，开采9#-15#煤层，井田面积为3.4433平方公里，服务年限为13.3年。
2.2装备监控系统的必要性及选型
《煤矿安全规程》第158条规定，“所有矿井必须装备矿井安全监控系统。
矿井安全监控系统的安装、使用和维护必须符合本规程和相关规定的要求。
”
矿井安全监控系统的连续测控范围广，煤矿的采、掘、机、运、通等生产环节都可纳入测控范围，能为矿山安全生产提供科学的决策依据，特别是高瓦斯矿井，预防瓦斯事故是煤矿安全生产工作的重点，装备煤矿安全监控系统是十分必要的。
上海永晋自动化仪表有限公司生产的KJ99N煤矿安全监控系统是一套具有先进性、实用性、稳定性、灵活性为一体的安全监控系统，结构简单合理、选项灵活、系统构成可大可小，兼容性强。
所以矿方选用KJ99N监控系统对现有系统进行升级改造，不仅可以满足煤矿使用要求，而且可以将原有部分设备充分利用，减少投资，经济适用。
3．矿井监控系统的配置方案
3．1系统组成
KJ99N系统的组成分地面和井下两大部分。
地面部分由监控主机、网络设备、KJ99N-J矿用数据传输接口、UPS不间断电源、避雷器、打印机和KJ99N软件包组成；井下部分主要由KJ99N-F井下分站、KDW-0.1/600矿用隔爆兼本质安全型电源箱、甲烷、风速、一氧化碳、温度、压力、开停、风门、馈电等各种配套矿用传感器和专用信号电缆组成。
矿用传输接口
KJ99N
各种矿用传感器
闭锁的磁力开关
电源箱
井下分站
电源箱
井下分站
打印机
监控主机
3．2系统地面设备配置方案
1.根据要求，地面中心站须配置2台监控主机，推荐使用工控机或商用电脑。
电脑配置应能满足监控系统的运行要求，又要尽可能选用当前主流机型，保证计算机的硬件支持在几年时间内不被淘汰。
所以，我们选用当前性能价格比较高的品牌电脑。
2.为满足数据报表、统计、分析和管理的要求，地面中心站须配置1台A4幅面的激光打印机。
3.为实现地面中心站计算机与井下分站之间本安电路与非本安电路的隔离和信号的传输，须配置KJ99N-J矿用数据传输接口。
4.为避免地面通信线路雷击而引起非本安因素入井，须配备防雷击保护装置。
5.为保证中心站主机、通信接口和网络终端等设备的连续稳定工作的要求，应配备在线式不间断电源，当交流停电时至少维持2小时以上供电。
3.3系统井下设备配置方案
1.采煤工作面
根据《煤矿安全规程》第169条关于“低瓦斯矿井的采煤工作面，必须在工作面设置甲烷传感器；高瓦斯和煤（岩）与瓦斯突出矿井的采煤工作面，必须在工作面及其回风巷设置甲烷传感器，在工作面上隅角设置甲烷传感器，依照矿方提出的具体要求，在回采工作面机电硐室必须设置1台KJ99N-F井下分站（可配接设备容量为6个模拟量传感器输入、4个开关量传感器输入和6个控制量输出）。
甲烷传感器的安装位置示意图如图1，其中：
1）工作面回风侧距工作面〈10m处设置一台工作面瓦斯传感器T1。
2）在工作面回风道距采区回风巷全负压风流汇集处10--15m处设置一台回风瓦斯传感器T2。
。
3）在工作面上隅角安装甲烷传感器T0。
4）甲烷传感器应垂直悬挂，距顶板（顶梁、屋顶）不得大于300mm而距巷道侧壁（墙壁）不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。
当此工作面的任何一台瓦斯传感器超限并达到断电门限时，可由井下分站（含电源箱）输出继电器断电控制信号，切断工作面所有非本安电气设备的电源。
图1
为了在地面中心站监视设备运行情况，如皮带、工作溜等，可配接机电设备开停传感器，及时反映相关设备的开停情况。
同时要在实施闭锁的相关动力开关的负荷侧安装馈电传感器，用来监测闭锁的实施情况，一但在实行闭锁后发现动力开关还有输出电压，则是馈电异常，会自动报警并记录。
2.掘进工作面监测（包括开拓工作面）
根据《煤矿安全规程》第170条关于“低瓦斯矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须在工作面设置甲烷传感器；高瓦斯、煤（岩）与瓦斯突出矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须在工作面及其回风流中设置甲烷传感器”和“掘进工作面采用串联通风时，必须在被串掘进工作面的局部通风机前设置甲烷传感器”的规定，在掘进工作面机电硐室处（或安装局部扇风机和各种机电设备开关的地点）设置一台井下分站，在距掘进工作面5m处设置1台瓦斯传感器，在掘进工作面回风流距回风巷10-15m处设置1台瓦斯传感器，如果属于串联通风，在风机前应设置甲烷传感器T3。
传感器布置示意图如图2。
图2
如果是双巷掘进，要增设混合处瓦斯传感器，应按照图3示意安装。
图3
瓦斯电闭锁：
当工作面瓦斯超限达到断电门限时，可由分站输出断电控制信号，切断工作面所有非本安电源。
由于瓦斯超过规定浓度而切断电源的电气设备，必须在瓦斯浓度降低到规定值以下时方可进行人工送电。
风电闭锁：
每台风机应安装相应的设备开停传感器，当发现风机停风时要切断相应动力开关的电源；为了避免掘进工作面风机停风后造成的大量瓦斯积聚后的一风吹现象，当监测到掘进工作面因停风导致瓦斯超过3%的浓度时，要闭锁其风机开关，不能直接启动风机。
排放瓦斯必须有专职人员在现场监护，人工强行解锁后方可供风排放瓦斯。
为了监视风机的开停或动力设备的运转情况，应当配接所使用局扇的开停传感器和动力设备的馈电传感器，以便监视井下机电设备的运行情况和断电闭锁的执行情况。
3.根据《煤矿安全规程》第175条关于“装备矿井安全监控系统的矿井，每一个采区、一翼回风巷及总回风巷的测风站应设置风速传感器，主要通风机的风硐应设置压力传感器；瓦斯抽放泵站的抽放泵吸入管路中应设置流量传感器、温度传感器和压力传感器，利用瓦斯时，还应在输出管路中设置流量传感器、温度传感器和压力传感器；装备矿井安全监控系统的开采容易自燃、自燃煤层的矿井，应设置一氧化碳传感器和温度传感器；装备矿井安全监控系统的矿井，主要通风机、局部通风机应设置设备开停传感器，主要风门应设置风门开关传感器，被控设备开关的负荷侧应设置馈电状态传感器。
”的规定，每个矿井应安装风速传感器、压力传感器、主扇开停和风门传感器。
如果属于易燃煤层的矿井要安设一氧化碳和温度传感器，如果具有瓦斯抽放的矿井，要安装用于抽放监测的管道甲烷传感器、管道温度传感器、管道压力传感器和流量传感器。
4.矿井通信电缆及传感器电缆采用煤矿专用阻燃信号电缆。
5.根据传感器数量、电缆接头数量须配备相应数量的矿用本安接线盒。
3.4系统井下测点配置方案
本煤矿现有一对生产井口，现井下有回采工作面2个，掘进工作面2个，地面具有瓦斯抽放监测；并要求对矿井总回风的瓦斯、风速等环境参数进行监测。
根据矿井现场情况，回采工作面使用2台井下分站，掘进工作面使用2台井下分站，地面主扇机房和井底总回风各使用1台井下分站。
共配接瓦斯传感器21台、设备开停传感器10台、馈电传感器3台、风速传感器2台、负压传感器1台、风门传感器4台、一氧化碳传感器2台和温度传感器2台。
设备详细配置情况见以下附表：
1号地面分站，安装地点：
风机房
通道
传感
器
安装
位置
报警点
断电点
复电点
监测地点和内容
关联
断电通道
模一
瓦斯
总回风
0.7%
总回风巷道风流甲烷浓度
01C01
模二
风速
总回风
总回风巷道风速
01C01
模三
一氧化碳
总回风
24ppm
总回风一氧化碳浓度
01C01
模四
温度
总回风
30℃
总回风巷道温度
01C01
模五
负压
风机房
风硐中的负压
01C01
模六
开一
开停
在用主扇
风机开停运行状态
01D01
开二
开停
备用主扇
皮带开停备用状态
01D02
开三
风门
联络风门1
风门开关
01D03
开四
风门
联络风门2
风门开关
01D04
开五
开停
在用主扇
风机开停运行状态
01D05
开六
开停
备用主扇
皮带开停备用状态
01D06
控一
近程
控二
近程
控三
远程
控四
远程
2号井下分站，安装地点：
配电室
通道
传感
器
安装
位置
报警点
断电点
复电点
监测地点和内容
关联
断电通道
模一
瓦斯
配电室
0.5
0.5
0.4
02C01
模二
温度
配电室
30
30
30
02C01
模三
瓦斯
02C02
模四
瓦斯
02C02
模五
瓦斯
02C01、02C02
模六
开一
开停
水泵开关
水泵开停状态
02D01
开二
开停
水泵开关
水泵开停状态
02D02
开三
馈电
开四
馈电
控一
近程
02A01、02A02
02A05
控二
近程
02A03、02A04
02A05
控三
近程
02A01、02A02
02D01
控四
近程
02A03、02A04
02D02
控五
远程
控六
远程
3号井下分站，安装地点：
主水仓
通道
传感
器
安装
位置
报警点
断电点
复电点
监测地点和内容
关联
断电通道
模一
瓦斯
水仓
0.5
0.5
0.4
水仓瓦斯浓度
03C01
模二
温度
水仓
30
30
30
水仓温度
03C01
模三
瓦斯
03C01
模四
瓦斯
03C01
模五
一氧
模六
温度
开一
馈电
开关负荷侧
水泵设备开停状态
03D01
开二
开停
开关负荷侧
水泵设备开停状态
03D02
开三
开四
控一
近程
03A01
03A02
03A03
03A04
控二
近程
控三
近程
控四
近程
控五
远程
控六
远程
4号井下分站，安装地点：
9202工作面
通道
传感
器
安装
位置
报警点
断电点
复电点
监测地点和内容
关联
断电通道
模一
瓦斯
9202工作面
0.8
1.2
0.7
9202工作面瓦斯浓度
模二
瓦斯
9202工作面回风
0.8
0.8
0.7
9202工作面回风瓦斯浓度
模三
瓦斯
混合风流
0.8
0.8
0.7
9202全部电气设备
模四
模五
模六
开一
开停
开二
开停
开三
风门开停
联络风门
风门开关状态
04D03
开四
风门开停
联络风门
风门开关状态
04D04
控一
近程
控二
近程
控三
近程
控四
近程
控五
远程
控六
远程
5号井下分站，安装地点：
15#煤库
通道
传感
器
安装
位置
报警点
断电点
复电点
监测地点和内容
关联
断电通道
模一
瓦斯
15#煤库
0.5
0.5
0.4
15#煤库瓦斯浓度
05C01
模二
模三
模四
模五
模六
开一
开停
开停
监测皮带开停状态
05D01
开二
开停
开三
风门
开四
风门
控一
近程
控二
近程
控三
近程
控四
近程
控五
远程
控六
远程
6号井下分站，安装地点：
9#溜煤眼
通道
传感
器
安装
位置
报警点
断电点
复电点
监测地点和内容
关联
断电通道
模一
瓦斯
9#溜煤眼
0.5
0.5
0.4
06C01
模二
一氧化碳
皮带上
监测皮带一氧化碳
06C02
模三
烟雾
皮带下
监测皮带烟雾
06C03
模四
模五
模六
开一
皮带开停
溜煤眼
皮带设备开停状态
06D01
开二
皮带开停
皮带上
皮带设备开停状态
06D02
开三
开四
开五
开六
控一
控二
控三
控四
7号井下分站，安装地点：
9201工作面
通道
传感
器
安装
位置
报警点
断电点
复电点
监测地点和内容
关联
断电通道
模一
瓦斯
9201工作面
0.8
1.2
0.7
9201工作面瓦斯浓度
07C01
模二
瓦斯
9201工作面回风
0.8
0.8
0.7
9201工作面回风瓦斯浓度
07C02
模三
瓦斯
9201上隅角
0.8
1.2
0.7
9201上隅角瓦斯浓度
07C03
模四
温度
9201工作面
30
30
30
07C04
模五
一氧化碳
9201工作面
24ppm
07C05
模六
开一
馈电
开关负荷侧
9201工作面设备开关状态
07D01
开二
开停
开关负荷侧
9201工作面设备开关状态
07D02
开三
开四
控一
近程
控二
近程
控三
近程
控四
近程
控五
远程
控六
远程
8号井下分站，安装地点：
机轨合一巷
通道
传感
器
安装
位置
报警点
断电点
复电点
监测地点和内容
关联
断电通道
模一
瓦斯
机轨合一巷工作面
0.8
1.2
0.7
机轨合一巷工作面瓦斯浓度
08C01
模二
瓦斯
机轨合一巷工作面回风
0.8
0.8
0.7
机轨合一巷工作面回风瓦斯浓度
08C02
模三
03C01
模四
03C01
模五
模六
开一
开停
风机开关负荷侧
风机开关状态
08D01
开二
开停
风机开关负荷侧
风机开关状态
08D02
开三
开四
控一
近程
控二
近程
控三
近程
控四
近程
控五
远程
控六
远程
10号井下分站，安装地点：
9#总回风
通道
传感
器
安装
位置
报警点
断电点
复电点
监测地点和内容
关联
断电通道
模一
瓦斯
9#总回风
0.8
0.8
0.7
9#总回风瓦斯浓度
10C01
模二
一氧化碳
9#总回风
24ppm
9#总回风一氧化碳浓度
10C2
模三
温度
9#总回风
30
9#总回风环境温度
10C03
模四
模五
模六
开一
开停
开二
开停
开三
风门开停
开四
风门开停
控一
近程
控二
近程
控三
近程
控四
近程
控五
远程
控六
远程
11号井下分站，安装地点：
南采区皮带巷口
通道
传感
器
安装
位置
报警点
断电点
复电点
监测地点和内容
关联
断电通道
模一
一氧化碳
皮带下风侧
24ppm
皮带一氧化碳浓度
11C01
模二
温度
皮带下风侧
皮带有烟无烟
11C02
模三
模四
模五
模六
开一
开停
皮带开关负荷侧
皮带设备开停状态
11D01
开二
开停
开三
风门
开四
风门
控一
近程
控二
近程
控三
近程
控四
近程
控五
远程
控六
远程
根据煤矿当前的现有设备情况以及需要升级改造的要求，需要对监控系统主软件、数据传输接口、井下分站及电源箱、矿用甲烷传感器进行升级改造，需要对馈电传感器进行补充。
本着经济实用的原则，当前使用的温度、压力、开停、风门等传感器仍然可以沿用。
详细配置清单如下：
4.监控系统设备配置清单
单位：
元
序号
设备名称
型号
单位
数量
单价
金额
备注
1
监控主机
商用
台
2
6000
0
原有
2
矿用数据传输接口
KJ99N-J
台
1
6000
6000
更新
3
打印机
激光
台
1
1500
0
原有
4
监控软件
KJ99N
套
1
10000
0
免费升级
5
避雷装置
台
1
1000
0
原有
6
UPS电源
台
1
4800
0
原有
7
井下分站
KJ99N-F
台
10
9500
95000
更新
8
矿用隔爆兼本质安全型电源箱
KDW-0.1/660
台
6
9500
57000
更新
9
甲烷传感器
GJC40（A）
台
24
2300
55200
更新
10
矿用机电设备开停传感器
KGT9-A
台
10
450
0
原有
11
馈电开关传感器
GKT127～1140-V-C
台
5
900
4500
新增
12
矿用风门开关传感器
GFK30～80-I
台
8
500
0
原有
13
风速传感器
GFD15
台
6
4800
0
原有
14
压力变送器
KGY200A（G）
台
2
3500
0
原有
15
温度变送器
KGW200A（G）
台
6
2500
0
原有
16
煤矿用电化学式一氧化碳传感器
KGA3
台
8
5000
0
原有
设备材料总计
217700
5、投资概算
1设备材料合计：
217700元
2设计费免费
监控系统改造总投资：
217700元
6、监控系统的功能特点和主要技术指标
6．1系统软件功能
●可监测高、低浓度甲烷、一氧化碳、风速、压力、温度等模拟量环境气体参数和各种开停量参数，并可根据设置在超限时进行声光报警、实时控制。
●具备实时数据显示、分站状态显示窗口、超限测点显示窗口、提示信息显示窗口、报警窗口、断电窗口、测点关联窗口、软件监视窗口等。
●测点超限可一控多、多控一、不同分站间互相控制与手动控制，可用软件定义来实现较为复杂的逻辑控制功能。
●超上限控制、超下限控制、开停状态控制灵活选择。
●可
升级会员 