六大系统设计 监测和人员定位.docx
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六大系统设计监测和人员定位
第一章监测监控系统
第一节监测监控系统现状
矿井装备一套由北京神舟鼎天有限公司生产的KJ83N型煤矿安全监测监控系统；该系统于2007年5月份开始安装使用，经过多次升级维护，2010年将系统改造为数字化分站，现正常使用。
升级后的监控系统能满足国家下发的安全生产行业标准AQ6201-2006的要求和符合《煤矿安全规程》中的规定。
该系统能对井下生产现场的瓦斯、一氧化碳、温度、风速、主要风门开关、风机开停、设备开停、负压、水位、粉尘等情况进行实时监控。
系统现装备主机、备用机各1台，调制解调器1台，数据传输接口1台，监控分站10台，风速传感器3台，瓦斯传感器14台，一氧化碳传感器5台，风筒传感器3台，风门开关传感器7台，开停传感器26台，温度传感器11台，远程断电传感器3台，风压传感器2台，水位传感器5台，粉尘传感器2台。
当井下出现有害气体超限时，系统会自动声光报警；如井下发生停电事故，监控设备仍可利用自身电源，连续工作2小时以上，对矿井生产现场进行24小时不间断监测，可有效地防止重特大事故的发生，为矿井的安全生产提供了可靠保障。
监测监控系统地面中心站设在矿井调度室，24小时有人值班。
第二节监测监控系统设计
一、基本要求
1、煤矿企业必须按照《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）的要求，建设完善监测监控系统，实现对煤矿井下甲烷和一氧化碳的浓度、温度、风速等的动态监控。
2、煤矿安装的监测监控系统必须符合《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201—2006）的规定，并取得煤矿矿用产品安全标志。
监测监控系统各配套设备应与安全标志证书中所列产品一致。
3、甲烷、馈电、设备开停、风压、风速、一氧化碳、烟雾、温度、风门、风筒等传感器的安装数量、地点和位置必须符合《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）要求。
监测监控系统地面中心站要装备2套主机，1套使用、1套备用，确保系统24小时不间断运行。
4、煤矿企业应按规定对传感器定期调校，保证监测数据准确可靠。
5、监测监控系统在瓦斯超限后应能迅速自动切断被控设备的电源，并保持闭锁状态。
6、监测监控系统地面中心站执行24小时值班制度，值班人员应在矿井调度室或地面中心站，以确保及时做好应急处置工作。
7、监测监控系统应能对紧急避险设施内外的甲烷和一氧化碳浓度等环境参数进行实时监测。
二、设备仪器选型
充分利用矿井现有的由北京神舟鼎天有限公司生产的KJ83N型煤矿安全监测监控系统。
该系统满足国家下发的安全生产行业标准AQ6201-2006的要求，符合《煤矿安全规程》中相关的规定
三、监控系统设施设备布置
1、监测主机：
地面中心站设在矿调度室，主机、备用机各1台；主机为工控机，双机热备份；集线器1台；服务器1台；彩色网络图形终端1台；打印机1台；分离式背投影装备一套。
2、采煤工作面
工作面甲烷传感器安装在回风流中距工作面小于或等于10m处，工作面回风巷中设置甲烷传感器，设置在距离回风口10～15m的范围内。
图1-1-1采煤工作面甲烷传感器的设置
3、掘进工作面
掘进工作面设瓦斯、温度、风筒开关，设备（局扇）开停传感器，每个掘进工作面均配备一套风电瓦斯闭锁装置。
掘进工作面均设置双甲烷传感器，迎头5m范围内设置1个，距离掘进面回风口10-15m范围内设置1个。
图1-1-2掘进工作面甲烷传感器的设置
4、避难硐室
每个避难硐室分别设置2处分站，能够全面监测避难硐室内、外环境参数。
1分站：
监测生存硐室、过渡硐室内环境参数，共配备传感器9个。
其中：
过渡硐室内布置氧气传感器2个，一氧化碳传感器2个；生存硐室内设氧气传感器1个，甲烷传感器1个，二氧化碳传感器1个，一氧化碳传感器1个，温度传感器1个。
2分站：
监测避难硐室外部环境参数，共配备传感器4个，设氧气传感器1个，甲烷传感器1个，二氧化碳传感器1个，一氧化碳传感器1个。
5、其他地点
地面风硐：
设置负压传感器。
总回风巷：
设置瓦斯、温度、风速传感器。
设置地点应巷道平直，前后10m无阻碍，巷道无分叉。
机电硐室：
设置设备开停、温度传感器。
主要进回风巷风门处：
设置风门状态传感器。
皮带运输巷：
设置烟雾、温度、一氧化碳传感器。
设置在皮带滚筒下风侧10-15m。
四、各类传感器的报警、断电及有关参数
1、甲烷传感器
甲烷传感器安装在井下回采工作面、掘进头、巷道硐室等处，用于连续监测井下气体中甲烷含量，当甲烷含量超限时，应具有声光报警功能，同时由有关设备切断相应范围的电源。
表1-2-1甲烷传感器参数要求
安装地点
报警值
断电值
复电值
显示与输出的误差
采煤工作面
≥1%CH4
1.5%CH4
<1%CH4
0.01%
掘进工作面
≥1%CH4
1.5%CH4
<1%CH4
0.01%
回风巷测风站
≥0.75%CH4
0.01%
变电所
≥0.05%CH4
0.5%CH4
<0.5%CH4
0.01%
装载站
≥0.5%CH4
0.5%CH4
<0.5%CH4
0.01%
地面主扇风室
≥1%CH4
0.01%
传感器的测量范围：
0～4％CH4连续可测。
传感器的测量误差：
对0～1％范围为±0.1％CH4；
对1～2％范围为±0.2％CH4；
对2～4％范围为±0.3％CH4；
报警值0.5～1.5％可调；
传感器的响应时间应不大于15s；
光信号应能在20m内清晰可见。
2、温度传感器
温度传感器安装在井下工作面，测量其环境温度以保证适宜的工作环境。
测量范围：
-5～+45℃
测量精度：
±1°
表1-2-2温度传感器参数要求
安装地点
测量范围
报警值
显示精度
采煤工作面
0~45℃
26℃
0.1℃
掘进工作面
0~45℃
26℃
0.1℃
变电所
0~45℃
30℃
0.1℃
3、风速传感器
风速传感器安装在井下各主要风道，测量其风速，以保证井下各井巷中的风流速度符合规程要求。
测量范围：
0.25～18m/s
测量精度：
满量程的±2％
表1-2-3风速传感器参数要求
安装地点
容许风速
测量范围
显示精度
进风测风站
<8m/s
0~12m/s
0.1m/s
回风测风站
<8m/s
0~12m/s
0.1m/s
采煤工作面
0.25~4m/s
0~8m/s
0.1m/s
地面主扇风室
<15m/s
0~20m/s
0.1m/s
4、风压传感器
风压传感器安装在矿井主扇风室内，用以连续监测矿井风压。
测量范围：
0～-5kPa（表压）测量精度：
≤±1％
五、各类传感器的装备量
根据汶河煤矿生产布置及避险系统的建设要求，须配备的分站及各类传感器数量如下表所示：
表1-2-4安全监控分站、传感器布置统计表
分站编号
安设位置
矿井安全监控系统传感器（单位：
个）
甲烷
风速
风筒
风门
开停
温度
断电
风压
水位
粉尘
CO
CO2
氧气
中心站
1
主通风机房
2
2
2
+36m水平
2
4
2
1
3
-195m水平
1
1
2
4
2
1
1
4
-300m水平
2
2
2
4
2
1
2
5
-450m水平1
3
1
1
6
-450m水平2
2
1
1
2
1
1
7
-520m水平
3
1
1
8
三采区
4
1
2
2
1
1
9
采煤面
6
2
1
1
2
10
二采区
3
1
2
1
11
三采井底车场
3
1
12
一、二采区避难硐室1
1
1
3
1
3
13
一、二采区避难硐室2
1
1
1
1
14
三采区避难硐室1
1
1
3
1
3
15
三采区避难硐室2
1
1
1
1
合计
25
4
5
7
26
13
3
2
5
2
14
4
8
六、监控分站布置
结合矿井现有监控分站，根据避难硐室的设置情况，设计矿井监控分站布置如下：
采掘工作面、机电硐室内分站设置
（1）主通风机监控分站:
设在主通风机房。
共配备传感器4个，其中开停传感器2个；风压传感器2个。
（2）+36m水平监控分站:
设在+36m水平水仓。
共配备传感器9个，其中开停传感器4个，温度传感器2个，风门传感器2个，水位传感器1个。
（3）-195m水平监控分站:
设在-195m水平水仓。
共配备传感器12个，其中开停传感器4个，风门状态传感器2个，甲烷传感器1个，风速传感器1个，水位传感器1个，温度传感器2个，一氧化碳传感器1个。
（4）-300m水平监控分站:
设在-300m水平水仓。
共配备传感器15个，其中开停传感器4个，风门状态传感器2个，甲烷传感器2个，风速传感器2个，水位传感器1个，温度传感器2个，一氧化碳传感器2个。
（5）-450m水平监控分站1:
设在-450m水平水仓。
共配备传感器5个，其中开停传感器3个，水位传感器1个，温度传感器1个。
（6）-450m水平监控分站2:
设在-450m水平水仓。
共配备传感器8个，其中开停传感器2个，风门传感器1个，远程断电传感器1个，甲烷传感器2个，风筒传感器1个，粉尘传感器1个。
（7）-520m水平监控分站:
设在-520m水平水仓。
共配备传感器5个，其中开停传感器3个，水位传感器1个，温度传感器1个。
（8）三采区监控分站:
设在三采区总回风巷。
共配备传感器6个。
甲烷传感器2个，开停传感器2个，远程断电传感器1个，风筒传感器1个。
还需安设甲烷传感器2个，风筒传感器1个，一氧化碳传感器1个，风速传感器1个。
（9）采煤面监控分站：
设在-410水平四层上山。
共配备传感器10个，甲烷传感器4个，一氧化碳传感器2个，温度传感器2个，远程断电传感器1个，粉尘传感器1个。
还需安设甲烷传感器2个。
（10）二采区监控分站:
设在-438十一层上山。
共配备传感器7个，甲烷传感器3个，开停传感器2个，远程断电传感器1个，风筒传感器1个。
（11）三采井底车场监控分站：
设在-450m水平北石门。
共配备传感器4个，其中甲烷传感器3个，风筒传感器1个。
避难硐室内分站设置
1、一、二采区避难硐室
1分站：
监测生存硐室、过渡硐室内环境参数，共配备传感器9个。
其中过渡硐室内布置氧气传感器2个，一氧化碳传感器2个；生存硐室内设氧气传感器1个，甲烷传感器1个，二氧化碳传感器1个，一氧化碳传感器1个，温度传感器1个。
2分站：
监测避难硐室外部环境参数，共配备传感器4个，设氧气传感器1个，甲烷传感器1个，二氧化碳传感器1个，一氧化碳传感器1个。
2、三采区避难硐室
1分站：
监测生存硐室、过渡硐室内环境参数，共配备传感器9个。
其中过渡硐室内布置氧气传感器2个，一氧化碳传感器2个；生存硐室内设氧气传感器1个，甲烷传感器1个，二氧化碳传感器1个，一氧化碳传感器1个，温度传感器1个。
2分站：
监测避难硐室外部环境参数，共配备传感器4个，设氧气传感器1个，甲烷传感器1个，二氧化碳传感器1个，一氧化碳传感器1个。
综上所述，汶河煤矿设计设置监控分站15处，其中避难硐室4处，采区及机电硐室设置11处。
当矿井的采掘地点发生变化时，矿井监控系统分站及传感器应应及时进行相应的调整。
七、运行管理
1、煤矿应建立监控系统管理机构，并配备足够人员。
2、安全监控值班人员应经过培训合格，持证上岗。
3、煤矿应建立以下账卡及报表：
（1）安全监控设备台账；
（2）安全监控设备故障记录表；（3）检修记录；（4）巡检记录；（5）传感器调校记录；（6）中心站运行记录；（7）安全监控日报；（8）报警断电记录月报；（9）甲烷超限断电闭锁及甲烷风电闭锁测试记录；（10）安全监控设备使用情况月报表。
4、煤矿应建立安全监控设备维修室，负责本矿井安全监控设备的安装、调校、维护既简单的维修工作。
5、煤矿必须绘制监控系统设备布置图及断电控制图，并根据采掘工作面的变化情况及时修改。
第三节结论
根据《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）的要求，矿井监控系统须完善以下几个方面：
1、三采区皮带上山掘进面混合风流处、回风流处各设置一个甲烷传感器。
2、三采区回风巷中设一氧化碳、风速传感器、风筒传感器。
3、11119工作面回风流中设甲烷传感器、2418工作面上设甲烷传感器。
4、三采区井底车场掘进面设3个甲烷传感器，1个风筒传感器，需增加1个分站。
5、避难硐室设甲烷传感器3个，一氧化碳传感器5个，氧气传感器5个，温度传感器1个，湿度传感器1个，二氧化碳传感器3个，分站2个。
6、矿井配备传感器、分站等安全监控设备备件，应根据“六大系统”设计数量及时调整，保证备用数量不少于应配备数量的20%。
7、进一步规范完善相关的报表、台帐。
第二章人员定位系统
第一节人员定位系统现状
汶河煤矿现使用的人员定位系统系济南新云鹏有限公司生产的KJ214型人员定位系统；该系统于2007年11月份开始安装使用。
系统由识别卡、位置监测分站、主机（含显示器）、系统软件、服务器、打印机、大屏幕、UPS电源、网络接口和电缆组成，具有人员位置监测和管理功能。
现井下有7个分站，696个识别卡。
矿井在人员出入井口、重点区域出入口等地点设置有分站，并能满足监测携卡人员出入井、出入重点区域的要求；巷道分支处设置有分站，并能满足监测携卡人员出入方向的要求。
第二节人员定位系统设计
一、基本要求
1、系统应由中心站主机、传输接口、传输分站、识别卡、电源箱、电缆、接线盒、避雷器和其他必要设备组成。
2、矿井各个人员出入井口、重点区域出入口、限制区域等地点均应设置分站，并能满足监测携卡人员出入井、出入重点区域、出入限制区域的要求；巷道分支处应设置分站，并能满足监测携卡人员出入方向的要求。
煤矿紧急避险设施入口和出口应分别设置人员定位系统分站，对出、入紧急避险设施的人员进行实时监测。
3、系统应具有显示、打印、查询、报警功能。
4、中心站及入井电缆的入井口处应具有防雷措施。
5、系统应符合《煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件》（AQ6210-2007）的要求。
6、系统应符合《煤矿井下作业人员管理系统适用与管理规范》（AQ1048-2007）的要求。
二、设备仪器选型
选用矿井现有的由济南新云鹏生产的KJ214人员定位系统，该系统已取得煤矿安全标志准用证，证号为：
MFD090042；有效期：
2009.9.3~2012.9.3；系统中选用的设备及型号如下：
系统型号：
KJ214；
中心站主机：
EVOC；
分站型号：
KJ214-F；防爆形式：
ExibI，煤安证号：
20069000；
识别卡：
KJ214-K，防爆形式：
ExibI，煤安证号：
MFD090041；
电源箱：
KDW29，防爆形式：
Exd[ib]，煤安证号：
MAA070024；
传输电缆：
MHYV5*2*0.5；煤安证号：
MIA080067。
以上设备均取得煤矿安全标志准用证，适用于煤矿井下的作业环境。
三、主要技术指标：
（1）最大位移速度不得小于5m/s；
（2）并发识别数量不得小于80；
（3）漏读率不得大于10-4；
（4）最大传输距离：
识别卡与分站之间的无线传输距离不小于10m；分站至传输接口之间最大传输距离应不小于10km；分站至传输接口之间可串入可靠的中继器（或类似产品），但所串的中继器（或类似产品）最多不超过2台；
（5）最大监控容量：
系统允许接入的分站数量宜在8、16、32、64、128中选取；被中继器等设备分隔成多段的系统，每段允许接入的分站数量宜在8、16、32、64、128中选取；识别卡数量应不小于8000个；
（6）系统最大巡检周期应不大于30s；
（7）误码率应不大于10-8；
（8）存储时间：
携卡人员出/入井时刻、出/入重点区域时刻、出/入限制区域时刻、进入识别区域时刻、出/入巷道分支时刻及方向、超员、超时、工作异常、卡号、姓名、身份证号、年龄、职务或工种、所在区队班组、主要工作地点等记录应保存1年以上。
当主机发生故障时，丢失上述信息的时间长度应不大于5min；分站存储数据时间应不小于2h；
（9）画面响应时间：
调出整幅画面85%的响应时间应不大于2s，其余画面应不大于5s；
（10）双机切换时间：
从工作主机故障到备用主机投入正常工作时间应不大于5min；
（11）识别卡电池寿命：
不可更换电池的识别卡的电池寿命应不小于2年。
可更换电池的识别卡的电池寿命应不小于6个月；
（12）识别卡电池工作时间：
采用可充电电池的识别卡，每次充电应能保证识别卡连续工作时间不小于7d；
（13）备用电源工作时间：
在电网停电后，备用电源应能保证系统连续监控时间不小于2h；
（14）远程本安供电距离：
远程本安供电距离应不小于2km。
四、设备仪器布置位置及数量
1、主机：
地面中心站设在矿调度室，系统现装备主机、备用机各1台。
主要用来接收监测信号、报警判别、数据统计及处理、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、控制打印输出、与管理网络联接等。
2、位置监测分站（接收器）：
设计全矿井共布置19台，其中地面1台，井下18台。
主要安装在主井、副井、采煤工作面、掘进工作面、避难硐室的出入口及巷道分支处。
通过无线方式读取识别卡内用于人员识别的信息，发送至地面传输接口，并送主机处理。
矿井现设有7个分站，其中地面1台，井下6台。
（1）监测分站：
安设在副井上井口，主要监测矿井全部上下人员。
（2）监测分站：
安设在+36m水平水仓，主要监测+36m水平水仓附近及一级吊挂式人行车区域人员。
（3）监测分站：
安设在-195m水平水仓附近，主要监测-195m水平水仓附近及二级吊挂式人行车区域人员。
（4）监测分站：
安设在-300m水平水仓附近，主要监测-300m水平水仓附近人员。
（5）监测分站：
安设在-450m水平水仓附近，主要监测-450m水平水仓附近人员。
（6）监测分站：
安设-450水平北石门附近，主要监测通过-450水平北石门的人员。
（7）监测分站：
安设在-450水平北石门进风巷内，主要监测通过三采区-450水平轨道上山的人员。
（8）监测分站：
安设在一、二采区永久避难硐室出口处，主要监测通过避难硐室的人员。
（9）监测分站：
安设在一、二采区永久避难硐室出口处，主要监测通过避难硐室的人员。
（10）监测分站：
安设在-450m十三层平巷处，主要监测-450水平火药库修复面的人员。
（11）监测分站：
安设在三水平井底车场掘进面处，主要监测掘进面人员。
（12）监测分站：
安设在三采区皮带巷掘进面处，主要监测掘进面人员。
（13）监测分站：
安设在三采区永久避难硐室出口处，主要监测通过避难硐室的人员。
（14）监测分站：
安设在三采区永久避难硐室出口处，主要监测通过避难硐室的人员。
（15）监测分站：
安设11119工作面进风巷处，主要监测进入采煤面的人员。
（16）监测分站：
安设在11119工作面回风巷处，主要监测通过采煤面附近的人员。
（17）监测分站：
安设在-410四层行人巷处，主要监测进入2418采煤面的人员。
（18）监测分站：
安设在2418回风巷处，主要监测2418采煤面附近的人员。
（19）监测分站：
安设在11层切眼掘进面出，主要监测掘进工作面的人员。
3、识别卡
根据矿井的作业人员数量，现配备KJ225K型人员识别卡696个。
五、运行管理
1、煤矿安全监控管理机构负责煤矿井下作业人员管理系统的安装、使用、调校、维护与管理工作，健全各项管理制度及岗位责任制。
2、健全设施设备台帐及报表，按规定进行填报。
3、绘制设备布置图，表明分站、电源、中心站等设备的位置、接线、传输电缆，并根据实际情况及时修改。
第三节结论
矿井目前已安装了KJ214型人员定位系统，根据《煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件》（AQ6210-2007）的要求，在现有系统的基础上，需完善以下几个方面：
1、分站安设数量不足。
按设计要求需19个分站，矿井现有7个分站，应根据设计要求，增加系统分站。
随着矿井采掘系统的变化，应及时增设人员定位传输分站。
2、人员定位识别卡数量不足，现有696个识别卡，识别卡按下井人数的1.1配备。
3、地面主机无备用机，矿井已报计划联系厂家，实现双机热备。
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