《安全监测监控课》课程设计报告.docx
《《安全监测监控课》课程设计报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《安全监测监控课》课程设计报告.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
《安全监测监控课》课程设计报告
中国矿业大学
《安全监测监控课》课程设计报告
组员姓名
学号
班级
成绩
薛晓磊
21056128
安全05-1
杨进宽
21056129
安全05-1
张帆
21056130
安全05-1
张连刚
21056131
安全05-1
张艳鹏
21056132
安全05-1
郑东波
21056133
安全05-1
本组人员的工作分工情况：
薛晓磊：
负责整理资料
张帆：
负责资料的收集
张连刚：
负责资料的收集
郑东波：
负责查阅设备和仪表的类型和价格
张艳鹏：
负责查阅设备和仪表的类型和价格
杨进宽：
负责校验资料和设计内容的校对
第一章矿井概况
1．1矿区概述
1．2采煤
1．3掘进
1．4通风
1．5瓦斯
1．6发火期
第二章熟悉有关的煤矿安全法规和设计规范
第三章确定监控所需传感器的种类及数量。
第四章确定分站的容量和数量。
第五章确定传输方式、电缆长度和接线盒的种类和数量。
分析比较各厂家监控系统的功能及特点，确定具体的煤矿监控系统型号。
第六章绘制监控系统配置图。
第七章系统概算（绘制系统配套清单及价格表）。
第一章矿井概况
1．1矿区概述
本矿井设计生产能力为240万t/a，服务年限为55.14a。
本矿井采用立井单水平上下山方式开拓，第一水平为+855m。
主井井筒直径为6.5m，净断面积为33.18㎡；副井井筒直径为7.5m，净断面积为44.18㎡。
井下煤炭主要采用胶带输送机运输；辅助运输采用架线式电机车牵引矿车运输，带区采用无极绳绞车牵引1.5t固定式矿车、5t材料车、1.5t平板车运输。
矿井为低瓦斯矿，煤尘有爆炸危险。
矿井工作制度为“三八”制，提升设备年工作日为330天。
由于矿井的井型较大，所以主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼提升设备、材料、运送人员。
1.1．1矿区的地理位置
汾西矿业集团新峪煤矿有限责任公司，位于山西省吕梁地区孝义市兑镇镇，在孝义市城西20
处，距介休城约45
。
地理坐标东经111°35′12″～111°39′03″，北纬37°00′40″～37°07′29″。
1.1.2矿区的地形特点
矿区位于吕梁山中段，汾河中游西岸，属黄土高原中丘陵地貌，矿区最高点位于南部海拔标高1150.2
，最低点位于矿区中北部的兑镇河谷，海拔标高847.50
。
相对高差302.7
，矿区地势形态为南部中部相对较高，北部东部相对较低，区内沟谷纵横呈“V”字型发育，沟谷基本呈南北向，新生界的黄土主要分布在山梁垣上，基岩一般多出露在沟谷中，纵观全区其地貌特征为中等切割至轻微切割的中低丘陵类型。
1.1.3矿区的交通条件
矿区交通便利，南同蒲铁路介（休）西（泉）支线从矿区边界穿过，并设有兑镇车站，往西至阳泉曲车站。
新整修的省道孝午公路沿兑镇河北岸，经井田南部通过；经水峪至胡家窑线与太原至柳林307国道相接。
公路通过矿区往东通大运高速公路及108国道，铁路公路可达全国各地，见图1-1交通位置图，附矿区距邻近主要城市距离见表1-1。
图1-1矿区交通位置图
1.1．4矿区的气候条件及地震情况
本区气候属暖温带大陆性半干旱半湿润气候，春季风大雨少干旱，夏季多雨炎热，秋季温暖湿润，冬季寒冷少雪，四季分明，年平均气温在10.3℃左右，一月份最低平均气温-10.5℃，最低-23℃。
七月份气温最高，最高可达39℃，平均降雨量约500
，雨水多集中在7-9月份，占全年降雨的60-80%；年蒸发量为1800-1900
。
每年十一月至次年四月为冻结期，最大冻土深度0.74
。
春、冬两季多刮西北风，夏、秋以东北风为主。
根据1978年5月2日山西省抗震工作办公室、山西省建委，山西省地震局“关于颁发山西省地震基本裂度区划分图及说明的通知”，本地区裂度为6度。
1.1．5矿区的水文情况
本区内地表水属黄河流域汾河水系，井田南面是兑镇河，河床宽150-200
，部分地段河床已压缩到60
，河床与地形坡度基本一致。
一般流量甚微，仅暴雨时较大，属季节性河流，受季节影响较大，雨季山洪汇集，河水猛涨，旱季河水流量较小，甚至干涸。
1.1．6矿区的电源和水源
矿井用电采用双回路供电系统，一回引自集团公司自备电厂后庄变电站的内部电网，电压110
，输电距离2
；一回引自华北电网兑镇变电站，电压110
，输电距离2
。
矿区建有自备水源地，取奥陶系灰岩岩溶地下水，水质经化验符合国家有关规定。
新峪矿共有九口水源深井，总出水量为250
，是新峪矿工业用水和生活用水主要来源，主要用于锅炉房、澡堂、食堂及工人村生活用水等。
为矿区的进一步发展提供了水源保证。
1．1．7煤层埋藏条件
井田内含煤地层主要为上古生界石炭系太原组及二叠系山西组，含煤岩系总厚度为143.92
，共含煤层12层，煤层总厚为16.28
，含煤系数为9.5%，计算储量煤层为3层，即2#、9#及10#煤层，总厚度为13.7
。
1．2采煤方法
汾西新峪煤矿，年生产能力为240万吨，设计服务年限55年。
矿井为立井单水平开拓，主井、副井、风井各一个，采用中央边界式通风，副井进风、风井回风。
煤炭运输方式为胶带输送机运输，辅助运输方式采用轨道运输。
矿井主采煤层为2#、9#和10#。
带区为前进式，煤层开采为下行式。
采煤方法为倾斜长壁综合机械化一次采全高全部垮落法。
矿井年工作日为330天，每天净提升时间为16小时。
回采、掘进工作面均采用，“三八”制劳动组织形式。
由于开采条件优越，所以本矿井采区布置采用带式布置方式。
工作面推方向和推进度
为减少巷道维护工程量以及获得良好的通风效果，回采工作面的通风类型为U型后退式通风。
煤层的采煤工艺为倾斜长壁综采一次采全高全部垮落采煤法
可采储量
表2-8 矿井储量总汇表
煤层
工业储量（
）
永久煤柱损失（
）
设计开采损失（
）
设计开采储量（
）
2#
40.95
24.57
16.38
6.14
3.86
9#
14.29
8.57
5.71
1.6
10#
69.43
41.66
27.77
14.12
7.77
合计
118.3
70.98
47.31
20.26
9.07
162.93
确定矿井的年生产能力为240万
1．3掘进方式
带区内巷道主要有三种：
岩巷、煤巷和半煤岩巷。
掘进带区车场时，采用钻爆法施工，挂腰线掘进；掘进煤巷和半煤岩巷时，采用配套综掘设备进行落、装煤岩，通过桥式胶带转载机和可伸缩带式输送机运输煤岩。
分带轨道斜巷和分带运输斜巷均为沿空掘巷。
煤巷掘进主要采用综掘，支护方式采用锚网支护。
1．4通风方式
通风方式：
中央并列式
主通风机的工作方法为抽出式。
中央边界式通风，副井进风、风井回风。
表4-7 井筒风速验算表
井筒名称
风量（
）
断面（
）
风速（
）
允许风速（
）
验算结果
最低
最高
副井
69.7
44.18
1.6
——
8
符合规定
风井
69.7
15.9
4.2
——
15
符合规定
1．5．1矿井瓦斯、煤尘及自燃情况
矿井瓦斯相对涌出量为0.44
，属低瓦斯矿井；煤尘的爆炸性指数在38％以上，煤尘有爆炸危险性，煤尘有自燃发火危险性，属二类自燃，；二氧化碳相对涌出量为3.44
，二氧化碳为高等级矿井。
1．6．1煤层发火期：
发火期一般为6个月。
第二章熟悉有关的煤矿安全法规和设计规范
安全规程规定：
工作面和回风巷道的瓦斯浓度不高于1%，总回风巷道的瓦斯不高于0.75%。
工作面的风速小于4m/s
风峒内的风速小于10m/s
工业卫生标准规定：
矿井内CO的浓度不大于24ppm,
呼吸性粉尘中SiO2浓度含量的大于10%时，其浓度小于2g/m3;SiO2浓度含量的小于10%时，其浓度小于10g/m3
设计规范：
矿井在本着安全的基础上，要尽量降低成本。
第三章确定监控所需传感器的种类及数量
测量风速：
超声波涡旋风速仪
设备名称
设备型号
单位
数量
瓦斯传感器
KG9701A
台
80
一氧化碳传感器
GTH500（B）
台
60
温度传感器
GW50（A）
台
60
风速传感器
KGF15
台
20
压力传感器
GF5F（A）
台
20
开停传感器
GT-L（A）
台
40
馈电/断电器
KDG3K
台
40
第四章确定分站的容量和数量。
系统组成:
中心站、调制解调器、数据分站、各种传感器、机电控制设备
基本容量：
64个数据分站，
最大可扩展到128个分站。
分站容量：
8路模入，
8/12路开入，8路开出。
系统总量：
模入量512个，
开入量512个，开出量512个。
信息传输：
有线时分制
调制方式：
频移键控
传输速度：
2400比特/秒
传输距离：
20公里
系统结构：
树状形
我国煤矿监控系统大多采用集散型结构、树状网络，以大容量（测点数）、多参数（测量参数的类别）、多功能、时分制传输方式为主。
传感器：
瓦斯、CO、风速、温度、差压、烟雾等环境参数；煤仓煤位、水仓水位、机组位置、皮带运煤量、风机风压、机电设备的开停等生产参数；皮带速度、皮带跑偏、轴承温度等机电设备的状态参数；电压、电流、功率等电量参数等等。
技术指标：
中心站至最远测点的距离≮10Km
传感器至分站的传输距离≮1Km
系统巡检时间≯30S
控制执行时间≯30S
系统误差≯1％
时分制监测系统的误码率≯10-6
甲烷传感器设置地点
报警浓度
断电浓度
复电浓度
断电范围
采煤工作面
≥
1.0%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
矿井的掘进工作面
≥
1.0%CH4
≥
1.5%CH4
＜
1.0%CH4
进风巷、工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备
采煤工作面回风平巷
≥
1.0%CH4
≥
1．5%CH4
＜
1.0%CH4
工作面和回风巷内全部非本质安全型电气设备
矿井总回风巷
≥
0．75%CH4
≥
1．0%CH4
＜
0．75%CH4
工作面和回风巷内全部非本质安全型电气设备
第五章确定传输方式、电缆长度和接线盒的种类和数量。
分析比较各厂家监控系统的功能及特点，确定具体的煤矿监控系统型号。
传输方式：
频移键控信号传输：
用数字信号（基带脉冲）调制的载波信号称为健控信号，数字调制的载波信号的频率是离散的（即频移），故又称为频移键控信号。
频移键控传输的发送与接收均需要调制解调器，设备较复杂，但信道利用率高，抗干扰力强，适用于大型监测系统。
电缆长度要求：
从地面中心站到井下分站，采用PUYVR-4或PUYVR39型电缆时，最大传输距离为20Km。
从井下分站到传感器，采用PUYV39-1或PUYVP-4型电缆时，最大传输距离为2Km。
接线盒：
KP5001A2或KP5001A3
电缆长度：
实际所需长度/70%
接线盒的数量：
接线的个数点/70%
KJ4系统性能特点
1、传感器供电：
分站电源KDW2A×8路21V、350mA，最多可供6个传感器，最远传输距离2km。
2、传感器信号制式：
模拟信号1-5mA;4-20mA;0-1V;0-5V。
开关信号±5mA；0、5mA。
频率信号200-1000Hz。
3、系统结构：
树状传输结构。
现场总线传输。
4、中心站集中监控：
E型分站最大可监控512个量。
5、分站集中监控：
一个分站可监控半径两公里内24个量。
6、智能分散监控：
通过转换器可以将任何一种信号制式的传感器或子系统接入主系统。
7、控制输出：
本安控制、非本安控制；异地控制、手控、程控。
8、质量认证：
KJ4系统是ISO9001质量体系认证产品。
9、抽放监测：
KJ4系统配有抽放监测软件包，分站兼有抽放瓦斯监控计量功能。
10、分站显示：
发光二极管LED显示，可显示分站监测的工作状态。
11、传感器供电：
分站电源KDW2A×8路21V、350mA，最多可供6个传感器，最远传输距离2km。
12、传感器信号制式：
模拟信号1-5mA;4-20mA;0-1V;0-5V。
开关信号±5mA；0、5mA。
频率信号200-1000Hz。
13、系统结构：
树状传输结构。
现场总线传输。
TF200系统的特点:
1.系统频率范围：
420~9780Hz、52个频道，每一个频道有一个固定频率。
频道分布方程为：
fn=300+120nn=1,2,…..24
fn=3060+240（n-24）n=25,…..52
2.系统传输容量
一对传输线传输52路信号，每增加一对传输线可增加52路信号。
监测系统基本容量为256点，也可扩展为512点。
3．巡检周期不大于10s
4．传输距离不小于18Km
5．载波发送电平—6dbm（385mV）
6.载波发送信号失真度≤0.5%
7.载波发送频率误差≤±0.5%标频
8.接收灵敏度—29dbm（28mV）
9.接收电平范围—6~29dbm（385~28mV）
10．相邻频道选择性＞32db
11．接收通频带
1）1~24频道时：
25~35Hz
2）25~52频道时：
60~80Hz
12．系统传输误差≤1%
13．系统输入信号制
（1）模拟量输入
1）电压型：
0~100mV，0~5V,0~10V;
2）电流型：
0~1mA,0~2.5mA,0~5mA,0~10mA或0~20mA.
（2）频率量输入脉宽在5~15Hz
（3）开关量输入
1）无电位接点（本质安全型）：
直接输入；
2）继电器输入组件：
继电器接点直接输入；
3）本质安全型12V电压组件：
有电压触点输入；
4）采用光电耦合：
直接输入。
（4）计数量输入30波特范围内。
14．系统输出信号
（1）模拟量输出0~1mA,0~2.5mA,0~5mA,0~10mA,0~20mA.
（2）频率量输出5~15Hz
（3）开关量控制输出
1）直接输出（本质安全型）：
12V/40mA
2）采用继电器组件（F2-AR2-2），输出本质安全型无电压触点信号：
触点容量28V/250mA；
3）采用继电器组件（F2-AR2-4），输出非本质安全型无电压触点信号：
触点容量220V/1A，30V/3A。
15．供电电源
（1）发送板12V*DC，每频道小于3mA
（2）接受板12V*DC，每频道小于3mA
（3）V/F转换器12V*DC，每频道小于15mA.
井下分站由F2—SNG12i—36/127/380V电源供电，井上分站由F2—NG12—220V电源供电，井上中心站由中心柜电源220V电源供电。
井下分站和传感器在交流供电电源停电时，可由蓄电池供电，保证系统连续工作。
KJ4系统与TF200系统性能的比较：
1）TF200系统属于频分多路脉冲调制传输监控系统
KJ4系统属于时分脉冲频移键控信号
2）TF200系统可以传输模拟量，开关量，计数脉冲量和控制信号。
TF200系统的关键设备为发送器组件和接收器组件。
3）系统具有双向传输性能，在井下（或井上）分站和中心站，既可同时有发送器，也可同时有接收器，既可接收信号，也可发送信号，只不过每种信息发送频率必须与接收频率一致。
4）TF200系统分站无智能性。
KJ4系统在分站由单片机构成，能够对接受的数据进行处理并对数据传输给地面中心控制站。
综合上述比较内容：
本矿井采用KJ4监测系统
由多台计算机组成局域（LAN）网络系统，包括服务器、实时主机、多任务主机和图形终端、远程终端。
实时主机：
负责通讯、采集数据、预处理，并将采集数据送多任务及。
备用主基础余热设备用状态，可随时切换工作。
多任务主机：
接收主机送来的数据，并将他们组织成文件送入服务器，同时向登录其上的终端送参数。
服务器：
接收多任务寄送来的文件，进行存储、分析和打印，也可以为其它计算机联网使用。
图形终端和远传终端：
接收多任务机的信息，并以动态图形及动态数据方式显示，远传终端安放矿领导处。
调度室模拟盘计算机：
接收网络送来的数据，经过处理后，在模拟盘上显示。
第六章绘制监控系统配置图。
回采工作面瓦斯监测仪表的布置：
要求：
（1）高瓦斯矿井在回风平巷和进风平巷各布置一个瓦斯监测仪
（2）低瓦斯矿井在回风平巷中布置一个瓦斯监测仪
对于掘进工作面瓦斯监测仪表的布置要求：
（1）高瓦斯矿井在掘进巷道的掘进头和掘进尾部各布置一个瓦斯监测仪
（2）低瓦斯矿井只要在掘进巷道的掘进头部布置一个瓦斯监测仪。
区段总回风巷瓦斯监测仪的布置：
在风峒内布置一个瓦斯监测仪。
采区瓦斯监测仪的布置图：
监测仪器的要求：
在使用中的监测仪器占矿井仪器储量的70%，
备用储量占30%。
地面中心站设备配置
地面中心站设备配置
名称
型号
生产单位
工业控制计算机
INTEL86/310-35
-35B
INTEL302i
SYSTEM320/386SX
工控机386/486
美国Intel公司
串行通讯接口板
iSBC351
634所
图形控制板
3HGD-64
634所
彩色图形监视器
CU-20PIDK640×400
日本SHARP
NEC5D/20″
1280×1024
NEC
三菱
汉字终端
SL-I~SL-Ⅳ
北京时林电脑公司
汉字打印机
OKI8320C或CR324024针
日本日冲
调制解调器
KC6001A.B.C.
634所
井下分站的相关设备配置
名称
型号
生产单位
井下分站
KJ2007C
KJ2007C1
KJ2007D
KJ2007D1
KJ2007K
KJ2007F
KJ2007E
634所
隔爆兼本安型电源箱
AP2B
KF1022
KF1016
KDW6
抚顺安全仪器厂
抚顺安全仪器厂
宜兴煤矿电子仪器厂
634所
模拟量优传感器
矿用本安型输出回路
重庆煤研所等
开关量传感器
矿用本安型
输入输出回路
宜兴煤矿电子仪器厂
重庆煤研所
断电控制器
矿用本质安全型控制回路
阳泉矿务局机修厂、抚顺安仪厂、634所
通讯电缆
PUYV39-1或PUYVP-4
PUYVR或YZF
漂阳电缆厂
抚顺电缆厂
第七章系统概算（绘制系统配套清单及价格表）。
图1-2地质综合柱状图
如图通风系统立体图
设计小结
通过本次设计，深刻体会到自己的不足，也认清了自己眼高手低的毛病。
不过通过自己和同学的努力，并在老师的指导下最终完成了设计，并系统的复习了监测的相关知识。
本学习期学习即将结束，专业课的深入学习，更让我们明白了安全在生产生活中的重要性，火灾一直是威胁井下人员和财产的重大隐患，我们必须在学习之用，自己去跟深入的了解，走到现场去看，去学，去想，用方老师所教授的知识，去防范火灾的发生，挽救工人朋友，和国家财产的损失！
希望我们的煤炭事业和安全事业有更辉煌的明天~！
参考文献：
1、《煤矿安全规程》国家安全生产监督管理局，2005
2、《矿井通风安全装备标准》及其说明
3、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》
4、煤矿安全装备产品手册
5、《矿井通风》中国矿业大学出版社黄元平主编
6、《矿井安全监控原理与应用》中国矿业大学出版社煤炭工业部安全司编
7、《采矿学》中国矿业大学出版社徐永圻主编
THANKS!
!
!
致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等
打造全网一站式需求
欢迎您的下载，资料仅供参考
升级会员 