某礦安全監(jiān)測監(jiān)控及其裝備設計

1、某礦安全監(jiān)測監(jiān)控及其裝備設計第一節(jié) 概述一、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設置要求1、設置的重要性煤礦生產的主要特點之一是井工生產，井下環(huán)境差，瓦斯易于集聚，容易引起瓦斯和煤塵爆炸而釀成事故，另一特點是大型機電設備多，如提升機（絞車）、膠帶運輸機、通風機、壓風機等電氣設備，這些設備的正常運轉與否，對礦井安全生產影響極大，管理人員及時了解和掌握井下環(huán)境各有關參數不清和設備運轉的狀態(tài)，具有極其重要的意義。礦井安全監(jiān)控是保障煤礦安全生產的重要措施之一。隨著礦井監(jiān)測、監(jiān)控技術的發(fā)展，礦井監(jiān)測、監(jiān)控設備在煤礦安全生產中發(fā)揮著越來越重要的作用。近20年來，我國主要國有、地方煤礦都安裝了各種礦用環(huán)境、生產監(jiān)控系統(tǒng)，這些技

2、術和裝備極大地改變了我國煤礦安全生產的面貌，已成為主要的安全生產設備之一。2、設置的條件和要求礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是指對煤礦井上、下的環(huán)境參數及有關生產環(huán)節(jié)的機電設備運行狀況進行檢測，用計算機對采集的數據進行分析處理，對設備、局部生產環(huán)節(jié)或過程進行控制的一種系統(tǒng)。根據國務院安全生產委員會文件安委辦200621號關于加強煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)裝備聯(lián)網和維護使用工作的指導意見、國家煤礦安全監(jiān)察局關于貫徹落實煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范的通知、中華人民共和國安全生產行業(yè)標準AQ62012006煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術要求和煤礦安全規(guī)程（2009年版）的要求，礦井必須裝備安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，本設計按照煤

3、礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范（AQ1029-2007）的規(guī)定，將監(jiān)控設備甲烷、饋電、設備開停、風壓、風速、一氧化碳、煙霧、溫度、風門、風筒等傳感器安裝到位。安裝數量、地點和位置符合要求。中心站要裝備2套主機，1套使用，1套備用，確保系統(tǒng)24小時不間斷運行,以便及時準確地反映井下各監(jiān)控點的環(huán)境參數和生產設備運行狀況。二、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)選擇1、開采技術條件和安全條件2、安全監(jiān)測監(jiān)控設備系統(tǒng)選擇安全監(jiān)測、監(jiān)控的選型，應充分體現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性、先進性、開放性、可擴展性、經濟性，滿足礦井生產能力，及時有效獲得監(jiān)測監(jiān)控等管理信息的需要，同時還要考慮礦井近、遠期的發(fā)展、產品的更新與升級換代、售后服務

4、、傳輸接口等多方面的因素，根據礦井的災害種類及程度，確定設置集中固定式連續(xù)安全監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)。礦井現(xiàn)已有KJ91N煤礦安全生產綜合監(jiān)控系統(tǒng)。第二節(jié) 安全監(jiān)測、監(jiān)控和傳輸設備選擇KJ91N煤礦安全生產綜合監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)測主機及其外設傳輸接口、傳輸電纜、分站和各種傳感器組成。系統(tǒng)融計算機網絡技術、監(jiān)測監(jiān)控技術、程控調度通信技術于一體，監(jiān)控礦井上、下各類安全生產參數及電量參數，匯接管理多個安全與生產環(huán)節(jié)子系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對瓦斯、風速、負壓、一氧化碳、氧氣濃度、溫度、風門開關等環(huán)境參數及水位、壓風機風壓和機電設備開停等相關參數和運行情況進行連續(xù)監(jiān)測。一、監(jiān)測、監(jiān)控設備選擇1、監(jiān)測、監(jiān)控設備選型原則（1）設

5、備必須符合有關國家標準和行業(yè)標準如AQ 62012006煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術要求、GB3836爆炸性環(huán)境用防爆電氣產品、MT209煤礦通信、檢測、控制用電工電子產品通用技術條件、MT210煤礦通信、檢測、控制用電工電子產品本試驗方法、煤礦安全生產監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)總體設計規(guī)范、煤礦安全生產監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計規(guī)范，通過煤炭行業(yè)標準化歸口審查和國家技術監(jiān)督局認證的檢測機構的型式檢驗。用于爆炸環(huán)境的煤礦安全監(jiān)控設備，還必須通過國家技術監(jiān)督局認證的檢測機構防爆檢驗，并取得“防爆合格證”，同時還應取得原煤炭工業(yè)部“煤礦安全儀器裝備定點生產許可證”。（2）優(yōu)先選用本質安全型設備。（3）安全監(jiān)測、監(jiān)控設備必

6、須具有故障閉鎖功能。（4）安全監(jiān)測、監(jiān)控設備必須具備瓦斯斷電儀和瓦斯風電閉鎖裝置的全部功能。當主機和系統(tǒng)發(fā)生故障時，必須保證瓦斯斷電儀和甲烷風電閉鎖裝置的全部功能。當電網停電后，安全監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)必須保證正常工作時間不小于2h。（5）為防止雷電通過礦井安全監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)引起井下瓦斯爆炸，系統(tǒng)設備必須具有防雷保護。（6）為防止人為取消斷電功能，保障煤炭安全生產，系統(tǒng)設備必須具有斷電狀態(tài)和饋電狀態(tài)監(jiān)測、報警、顯示、存儲和打印報表功能。（7）所有監(jiān)測設備的外殼防護等級不低于IP54。（8）所有監(jiān)測監(jiān)控設備必須工作穩(wěn)定、性能可靠、反應靈敏、抗干擾能力強。2、監(jiān)測監(jiān)控設備設置地點和布置KJ91N煤礦安全

7、監(jiān)測系統(tǒng)由地面中心站、地面分站、井下分站、本安電源、各種參數傳感器、傳輸電纜、系統(tǒng)軟件等組成。（1）地面中心站地面中心站設在該礦辦公房內，其監(jiān)測主機采用兩臺高性能、高穩(wěn)定性的主控機，互為備用，主機通過傳輸接口與礦井地面井下各分站通信，監(jiān)測主機配置一臺打印機，同時兩臺主機都插有網卡，監(jiān)測主機的信息可以全部上網，同時還有傳輸接口、交流穩(wěn)壓電源、UPS、中心站軟件等，系統(tǒng)容量64臺分站級設備。 （2）地面分站地面設一號分站，主要對主通風機房、絞車房、風硐等處的瓦斯、風速、溫度、一氧化碳、壓差等進行監(jiān)測，采用KJ91A-F-12型為礦用隔爆兼本安型。 （3）井下分站在井下設3個分站，采用KJ91A-F

8、-12型為礦用隔爆兼本安型。二號分站設在-180m水泵房，主要對水泵房內設備開停、設備饋電狀態(tài)、溫度等進行監(jiān)測，并對-100m、-130m回風石門內的瓦斯、風速等進行監(jiān)測；三號分站和四號分站均設在-150m運輸石門內，主要對采煤工作面和備用工作面、-130m回風石門、-130m平巷、掘進工作面等處的瓦斯、風速、設備饋電狀態(tài)、風機開停、風筒狀態(tài)、風門開啟等進行監(jiān)測。具體布置見礦井安全監(jiān)測監(jiān)控接線圖8-1。井下分站采用的KJ91A-F-12型，該分站以美國德州半導體公司usp430系列16位單片機為核心，可實現(xiàn)信號系集、處理、控制和通訊功能。具有16路輸入口，可配接16路模擬量或開關量傳感器（模擬

9、量、開關、可任意互換）。具有8路斷電控制輸出，其中近程2路，遠和6路，能實現(xiàn)就地斷電和遠程斷電控制。（4）傳感器傳感器為本質安全型，瓦斯等傳感器具有超限就地報警顯示功能（聲光報警）傳感器能輸出標準信號，可根據需要選擇電流、電壓、頻率、開關或通訊信號。二、傳輸方式及器材選型系統(tǒng)傳輸方式RS-232C移頻鍵控(FSK)信號，傳輸速率1200bps，采用2芯無極性電纜，主站到分站最大傳輸距離不大于15km，分站到傳感器距離不大于1.5km。下井傳輸電纜沿混合井敷設PUYV39l型礦用信號鎧裝電纜，分站到傳感器采用PUYVR型礦用信號軟電纜。所有電纜均為阻燃型，電纜及其連接器件均能滿足其相應使用環(huán)境的

10、要求。第三節(jié) 監(jiān)測設備各類傳感器布置一、回采工作面?zhèn)鞲衅鬟x型及配置該礦井為低瓦斯礦井，工作面實行“U”形通風，在采煤工作面上隅角、采面上部平巷距回采面10m處、工作面回風巷距風流匯合1015m處，設置高低濃度組合式瓦斯傳感器各一個。采煤工作面上隅角和采面上部平巷距回采面10m處瓦斯傳感器報警濃度值為1%，斷電濃度值為1.5%，斷電范圍為工作面及回風巷內全部非本質安全型電氣設備，復電值為1%。工作面回風巷距風流匯合1015m處瓦斯傳感器報警濃度值為1%，斷電濃度值為1.0%，斷電范圍為工作面及回風巷內全部非本質安全型電氣設備，復電值為1%。二、掘進工作面?zhèn)鞲衅鬟x型及配置1、在掘進工作面混合風流處

11、（距迎頭5m以內）設置瓦斯傳感器一個；2、在工作面回風流中（回風巷道口以里1015m處）設置瓦斯傳感器一個；3、在掘進工作面局部通風機的風筒末端設置風筒傳感器一個；4、在掘進工作面配電點設置局扇開停傳感器一個，饋電開關盒傳感器一個。工作面的風機、饋電開關與瓦斯?jié)舛葮嫵闪孙L電、瓦斯電閉鎖。掘進工作面瓦斯傳感器報警濃度值為1.0%，斷電濃度值為1.5%，斷電范圍為掘進巷道內全部非本質安全型電氣設備，復電值為1.0%。掘進工作面回風流中瓦斯傳感器報警濃度值為1.0%，斷電濃度值為1.0%，斷電范圍為掘進巷道內全部非本質安全型電氣設備，復電值為1.0%。三、其他地點傳感器選型及配置1、機電硐室-180

12、m水泵房設置溫度傳感器、設備開停傳感器和饋電狀態(tài)傳感器各一只。溫度傳感器的報警值為34。風速傳感器的報警值按照煤礦安全規(guī)程的要求。2、回風巷設測風站（1）測風站設置地點在采區(qū)的回風巷和總回風巷內設置測風站。（2）測風站內設置甲烷傳感器、風速傳感器各一只。采區(qū)回風巷甲烷傳感器報警濃度值為1.0%，斷電濃度值為1.0%，斷電范圍為采區(qū)回風巷內全部非本質安全型電氣設備，復電值為1.0%。總回風巷甲烷傳感器報警濃度值為0.7%。風速傳感器的報警值按照煤礦安全規(guī)程的要求。4、礦井主要通風機風硐風硐內設置風速傳感器、壓差傳感器、甲烷傳感器各一只。5、其他根據礦井通風系統(tǒng)，需要設置2道主要風門，在每處風門的

13、位置各設置風門開啟傳感器；礦井主要通風機房內設置設備開停傳感器2只。各類傳感器的安裝、報警、斷電范圍及復電要求應按煤礦安全規(guī)程和煤炭部煤安字(1995)第562號文頒發(fā)的礦井通風安全監(jiān)測裝置使用管理規(guī)定執(zhí)行。采、掘作業(yè)規(guī)程或安全技術措施應對傳感器種類、數量、安裝要求、被控范圍、便攜式瓦斯報警儀懸掛位置等做出明確規(guī)定。圖8-1 礦井安全監(jiān)控接線圖第四節(jié) 礦井各類傳感器裝備量一、礦井傳感器裝備標準（一）礦井設計生產能力、開拓、采掘布置及工作面數目（二）礦井瓦斯等級、煤層自燃發(fā)火傾向性等安全條件（三）礦井生產管理水平及操作要求礦井設有安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)KJ91N，在生產管理上應嚴格按煤礦安全規(guī)程、礦井

14、通風安全監(jiān)測使用管理規(guī)定的有關要求進行管理。1、監(jiān)測探頭的安設位置、報警點、斷電點、斷電范圍必須符合規(guī)程規(guī)定，避免瓦斯超限。采用機房手控與現(xiàn)場試驗的方法檢驗斷電功能，確保監(jiān)測數據的準確性和斷電功能靈敏可靠。2、監(jiān)測機房要認真做好監(jiān)測主機和終端屏幕的觀察監(jiān)視工作，并經常調看瓦斯曲線圖進行分析，發(fā)現(xiàn)瓦斯超限和其它異常情況，及時向有關領導及單位匯報，為瓦斯管理提供信息資料。做好安全監(jiān)控聯(lián)網系統(tǒng)的維護和管理，保持網絡信息的正常傳輸。3、提高監(jiān)控系統(tǒng)裝置的質量標準化工作，監(jiān)測線路要用接線盒，杜絕明接頭。4、瓦斯探頭的吊掛位置要符合規(guī)定要求，放炮前必須由放炮員將探頭移到安全地點，炮后再吊掛到規(guī)定的位置。掘

15、進工作面T1探頭要吊掛在距迎頭5m范圍內，并且不得正對風筒出口。5、加強光學瓦斯機、便攜式瓦斯檢測報警儀的維修、調試、充電與收發(fā)工作。每班要清理煤塵，定期校準精度，不符合規(guī)定要求的嚴禁發(fā)放。6、礦長、技術人員、跟班干部、班隊長、放炮員和電鉗工下井時應攜帶便攜式瓦斯檢測報警儀。7、監(jiān)控裝置在井下連續(xù)運行612個月，應將井下部分全部運到地面進行全面檢修。8、礦長、礦技術負責人必須每天審閱礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測日報，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理。9、采區(qū)設計、采掘作業(yè)規(guī)程和安全技術措施應嚴格按煤礦安全規(guī)程第159條規(guī)定，對安全監(jiān)控設備的設置、電纜的敷設、控制區(qū)域等作出明確規(guī)定。10、當電網停電后，安全監(jiān)控系統(tǒng)應

16、能保證正常工作時間不少于2小時。二、礦井各類傳感器的裝備量礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，在井上設有監(jiān)測監(jiān)控中心站，在井上下設有分站，井上下配備有反映安全和生產方面的各類傳感器，傳感器的配置滿足煤礦安全規(guī)程（2009）、每礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范（AQ 1029-2007）相關要求。礦井安全與生產監(jiān)測監(jiān)控各類傳感器數量見表8-1。各類傳感器備用量按使用量的20%配備，取為整數。第五節(jié) 礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)運行可靠性分析一、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)選擇的合理性、先進性礦井采用的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是集環(huán)境安全、信息管理，網絡應用，同時兼容瓦斯抽放等子系統(tǒng)的煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)，產品具有獨特的三級斷電和交叉

17、斷電能力（中心站程控、分站控制和傳感器就地斷電），適合煤礦井下使用，系統(tǒng)可實現(xiàn)全礦及礦區(qū)信息集中遠程共享能力，本礦選用的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)能滿足安全生產的要求。表8-1 礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)傳感器布置傳感器名稱 分站名稱低濃瓦斯CHL高低濃度瓦斯CH4粉塵F煙霧Y溫度T一氧化碳CO風速V負壓h設備開停K風門FM煤位MW水位SW流量Q饋電KD風筒FT1號風機房111332號-180m水泵房212113號-150m 石門1442414號-150m石門25141小計121418682備用量31112221合、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性礦井使用的KJ91N監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)產品應符合原煤炭部“安全標志”的工廠生產技術條件規(guī)定的各項要求以及各項技術標準和相關國家標準。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在地面中心站配備了二臺主機，互為備用，監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的電源按二級負荷進行設