煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案

1、注：本文檔版權(quán)歸原作者所有。現(xiàn)僅供網(wǎng)友學習交流，勿作他用，否則后果自負。第一章 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的概述1.1 歷史發(fā)展及國內(nèi)外現(xiàn)狀對煤礦井下危險源進行實時監(jiān)測和預警，是煤礦最早關(guān)注的項目。從20世紀60年代后期開始，工業(yè)發(fā)達國家開始研制礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。主要有法國OLDHAM公司的CTT6340U集中監(jiān)控系統(tǒng)；波蘭的CMM20M和CMM1監(jiān)控系統(tǒng)，英國MINOS(Mine Operation System)，德國FH公司的TF200H信息傳輸系統(tǒng)和ZM400遙控系統(tǒng)，美國的DJN6400系統(tǒng)以及加拿大康斯培克公司的MINl600安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)。在煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中，影響較大的是20世紀70年

2、后期由英國煤管局組織開發(fā)，分別由不同公司生產(chǎn)的MINOS系統(tǒng)。該系統(tǒng)最早應(yīng)用于煤礦環(huán)境監(jiān)測，后來擴展了許多生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控的功能。例如，煤倉監(jiān)測、帶式輸送機控制等。但總體上講，該監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)仍是以監(jiān)測功能為主，附加簡單邏輯控制功能。 我國監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較晚，80年代初，從波蘭、法國、德國、英國和美國等（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200）引進了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)，裝備了部分煤礦；在引進的同時，通過消化、吸收并結(jié)合我國煤礦的實際情況，先后研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等監(jiān)控系統(tǒng)，在我國煤礦

3、已大量使用。實踐表明，安全監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)和管理起到了十分重要的作用，各局礦已作為一項重大安全裝備。由于當時相當一部分監(jiān)控系統(tǒng)由于技術(shù)水平低、功能和擴展性能差、現(xiàn)場維修維護和技術(shù)服務(wù)跟不上等原因，或者已淘汰、或者停產(chǎn)。因此造成相當一部分礦井無法繼續(xù)正常使用已裝備的系統(tǒng)。特別是近年來由于老系統(tǒng)服務(wù)年限將至，已無繼續(xù)維修維護的必要，系統(tǒng)面臨更新改造的機遇。隨著電子技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和企業(yè)自身發(fā)展的需要，國內(nèi)各主要科研單位和生產(chǎn)廠家又相繼推出了KJ90、KJ95、KJ101、KJF2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等監(jiān)控系統(tǒng)，以及MSNM、WEBGIS等煤礦安全綜合化

4、和數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測管理系統(tǒng)。同時，在“以風定產(chǎn)，先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控”十二字方針和煤礦安全規(guī)程有關(guān)條款指導下，規(guī)定了我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。因此，大大小小的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家如雨后春筍般的不斷出現(xiàn)，為用戶提供了更多的選擇機會、也促進了各廠家在市場競爭條件下不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)意識。最近幾年來，我國對煤礦安全生產(chǎn)空前重視，成立了專門的煤礦安全監(jiān)察機構(gòu)，煤礦安全監(jiān)察局推動了各煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的工作，將各煤礦的關(guān)鍵監(jiān)測參數(shù)傳送到煤礦安全監(jiān)察分局，監(jiān)察人員可以實時地查看各煤礦的監(jiān)測數(shù)據(jù)，再通過其他必要的人工檢查、核查，可全面地掌握各煤礦的安全生產(chǎn)情況，提高了煤礦

5、安全監(jiān)察工作的有效性。1.2我國煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平 1.2.1 系統(tǒng)中心站 環(huán)境監(jiān)測。主要監(jiān)測煤礦井下各種有毒有害氣體及工作面的作業(yè)條件，如高濃度甲烷氣體、低濃度甲烷氣體、一氧化碳、氧氣濃度、風速、負壓、溫度、巖煤溫度、頂板壓力、煙霧等。 生產(chǎn)監(jiān)控。主要監(jiān)控井上、下主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各種生產(chǎn)參數(shù)和重要設(shè)備的運行狀態(tài)參數(shù)，如煤倉煤位、水倉水位、供電電壓、供電電流、功率等模擬量；水泵、提升機、局扇、主扇、膠帶機、采煤機、開關(guān)、磁力起動器運行狀態(tài)和參數(shù)等。 中心站軟件。具有測點定義功能；具有顯示測量參數(shù)、數(shù)據(jù)報表、曲線顯示、圖形生成、數(shù)據(jù)存儲、故障統(tǒng)計和報表、報告打印功能。其中，部分系統(tǒng)可實現(xiàn)局

6、域網(wǎng)絡(luò)連接功能，并采用國際通用的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)終端與中心站之間實時通信和實時數(shù)據(jù)查詢。 隨著計算機軟件技術(shù)日新月異的發(fā)展，目前，各廠家的系統(tǒng)應(yīng)用軟件正不斷更新版本，如KJF2000系統(tǒng)中心站應(yīng)用軟件版本2.40和MSNM局域網(wǎng)絡(luò)終端應(yīng)用軟件版本1.1的操作界面全部實現(xiàn)了可視化和圖形化功能，而且具備礦井采空區(qū)火災早期預測預報和專家決策分析功能；具備皮帶運輸機全線火災監(jiān)測功能；具備井下瓦斯抽放監(jiān)控功能。 1.2.2 局域網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用軟件。撫順分院開發(fā)率先開發(fā)的WEBGIS數(shù)字化礦山安全監(jiān)測監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用軟件版本1.10，采用人性化設(shè)計，利用Web GIS技術(shù)使得大到省煤礦

7、安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局、礦業(yè)集團公司所轄各礦井分布位置，小到各礦采區(qū)工作面實際尺寸及設(shè)備實際使用位置，以任意無級縮小或無級放大圖形的形式達到圖形和數(shù)據(jù)的無縫集成和瀏覽；提供完備的安全監(jiān)測與安全信息管理和監(jiān)管功能；建立煤礦基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、對主要圖紙（通風系統(tǒng)圖、采掘工程平面圖、井下運輸系統(tǒng)、抽排水管路系統(tǒng)圖、電氣系統(tǒng)布線圖等）實現(xiàn)動態(tài)瀏覽；實現(xiàn)安全信息的共享和設(shè)備隱患排查；安全信息的網(wǎng)上公開（公司內(nèi)部）；安全隱患排查及信息發(fā)布（如對各礦下達整改通知）等。與WEBGIS安全監(jiān)測系統(tǒng)相配合，可實現(xiàn)對礦井通風系統(tǒng)安全性分析、診斷、評價、管理及通風網(wǎng)絡(luò)調(diào)整的科學決策。1.2.3煤礦監(jiān)控系統(tǒng)井下分站。 盡管各廠家

8、的監(jiān)控系統(tǒng)井下分站形式多樣，但基本上具備了如下功能： 開機自檢和本機初始化功能； 通信測試功能； 分站設(shè)程控功能（實現(xiàn)斷點儀功能、風電瓦斯閉鎖功能、瓦斯管道監(jiān)測功能和一般的環(huán)境監(jiān)測功能等）； 死機自復位功能且通知中心站； 接收地面中心站初始化本分站參數(shù)設(shè)置功能(如傳感器配接通道號、量程、斷電點、斷電點、報警上限和報警下限等)； 分站自動識別配接傳感器類型（電壓型、電流型或頻率型等）； 分站本身具備超限報警功能； 分站接收中心站對本分站指定通道輸出控制繼電器實施手控操作功能和異地斷電功能。 1.2.4系統(tǒng)配接的各種傳感器控制器 傳感器的穩(wěn)定性和可靠性是煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)能正確反映被測環(huán)境和設(shè)備參數(shù)

9、的關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品。目前國內(nèi)生產(chǎn)和用于煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器主要有瓦斯、一氧化碳、風速、負壓、溫度、煤倉煤位、水倉水位、電流、電壓和有功功率等模擬量傳感器，以及機電設(shè)備開停、機電設(shè)備饋電狀態(tài)、風門開關(guān)狀態(tài)等開關(guān)量傳感器，以上傳感器的開發(fā)和應(yīng)用基本滿足了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控的需要，但國產(chǎn)傳感器在使用壽命、調(diào)校周期、穩(wěn)定性和可靠性方面與國外同類產(chǎn)品相比還有很大差距，某些傳感器（如瓦斯傳感器）的穩(wěn)定性還不能滿足用戶的需要。 實踐表明，綜合評價我國現(xiàn)有煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)及配套傳感器等設(shè)備的現(xiàn)場應(yīng)用效果，煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90、天地科技股份公司常州自動化分公司的KJ95、煤炭科學研究總院撫順分

10、院的KJF2000和北京瑞賽公司的KJ4/KJ2000等系統(tǒng)無論在軟硬件功能、穩(wěn)定性和可靠性、專業(yè)技術(shù)服務(wù)能力、企業(yè)性質(zhì)和生產(chǎn)規(guī)模等方面幾本代表了我國煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平。 1.3目前礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)使用的現(xiàn)狀目前雖有不少礦井都裝備了安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，但很多都沒有充分發(fā)揮出應(yīng)有的作用，一些礦井只重視對生產(chǎn)方面的監(jiān)測而忽視對安全方面的監(jiān)控。其實，安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是最關(guān)鍵的技術(shù)是對瓦斯的監(jiān)測監(jiān)控，礦井只要生產(chǎn)，就隨時會有瓦斯產(chǎn)生，靠工人檢測只能是間斷性的，而礦井監(jiān)控系統(tǒng)不僅能時時連續(xù)監(jiān)測，還能對瓦斯超限信號及時進行報警和斷電控制，對保證礦井安全起著人工無法替代的作用。近年來發(fā)生的幾起特大

11、瓦斯爆炸事故，多數(shù)是因為領(lǐng)導對安全監(jiān)控系統(tǒng)重視不夠，管理不到位，投入不足，造成瓦斯積聚沒能及時進行斷電控制而發(fā)生的。因此，管好用好礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，真正發(fā)揮其應(yīng)有的作用，是有效預防瓦斯事故的關(guān)鍵。1.4 煤礦現(xiàn)在存在的問題礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)滿足了機械化采煤的需要，但這些系統(tǒng)均存在著控制功能差、通用性差、性能價格比低等問題，這既不符合監(jiān)測與控制并重、硬件通用、軟件兼容、現(xiàn)場總線監(jiān)控與多媒體技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢，又滿足煤炭高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的需要。這主要 在如下幾個方面：1）現(xiàn)有礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)均針對某一監(jiān)控對象開發(fā)，其為單一的多參數(shù)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，包括環(huán)境安全、軌道運輸、帶式輸送、提升運輸、供電

12、系統(tǒng)，從而造成硬件不通用、軟件不兼容、信道不共享、信息不共享。一個礦井要實現(xiàn)全面監(jiān)測監(jiān)控，則需要裝備環(huán)境安全、軌道運輸、帶式輸送、提升運輸、供電系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、礦山壓力、煤與瓦斯突出、大型機電設(shè)備、健康狀況等數(shù)個互不兼容的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，從而造成設(shè)備重復投資、電纜重復敷設(shè)、維護人員增加，浪費大量人力、物力和財力。2）現(xiàn)有監(jiān)測礦井監(jiān)控系統(tǒng)均在同一技術(shù)水平上重復開發(fā)，若需進行新領(lǐng)域的監(jiān)測監(jiān)控，又需重新開發(fā)，開發(fā)周期長，在開發(fā)過程中浪費大量的人力物力和財力。3）現(xiàn)有礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)均沒有將數(shù)據(jù)、文字、聲音、圖像等多種媒體統(tǒng)一監(jiān)測、傳輸，難以提高信息的利用率。4）現(xiàn)有礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)均沒有針對礦井機電一

13、體化和一定監(jiān)控的功能，這主要表現(xiàn)在沒有用于機電一體化的、體積小、功能齊全的本質(zhì)安全型嵌入式職能監(jiān)控站和便攜式一起接入的移動監(jiān)控網(wǎng)。5）現(xiàn)有礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議暈自我定義，互不兼容，沒有符合礦井電氣防爆等特殊要求的總線標注，從而造成不同廠家的設(shè)備無法接入，無法共享傳輸電纜。6）現(xiàn)有礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)均采用主從式傳輸。這種傳輸方式的可靠性受地面主站設(shè)備及主千電纜影響很大，當?shù)孛嬷髡驹O(shè)備或主干電纜發(fā)生故障時，將會造成整個系統(tǒng)癱瘓。當該傳輸方式用于環(huán)境安全、軌道運輸、帶式輸送、供電系統(tǒng)等單一方面監(jiān)控時，一邊不回出現(xiàn)主站瓶頸效應(yīng)；當用于全礦井多方面綜合監(jiān)控時，由于信息量的增加，必然會出現(xiàn)嚴重的主站瓶

14、頸效應(yīng)。雖然可以通過提高傳輸速度的方法來避免或減少瓶頸效應(yīng)。但經(jīng)過理論分析和試驗表明:采用礦用電纜，系統(tǒng)傳輸距離為10km時，最大傳輸速率可為4800bps(在無中繼條件下)。7)現(xiàn)有礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)軟件均為某一特定系統(tǒng)開發(fā)，通用性差，難以滿足環(huán)境安全、軌道運輸、帶式輸送、提升運輸、供電系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、礦山壓力、火災、水災、煤與瓦斯突出、大型機電設(shè)備健康診斷等多方面綜合監(jiān)測監(jiān)控的需要。8)現(xiàn)有監(jiān)控分站均為某一監(jiān)控目的而開發(fā)，功能單一，用戶難以通過簡單的操作實現(xiàn)環(huán)境安全、軌道運輸、帶式輸送等多方面底層監(jiān)控目的。9)現(xiàn)有傳感器及執(zhí)行機構(gòu)一般采用星形結(jié)構(gòu)與監(jiān)控分站連接(除個別系統(tǒng)外)，這種結(jié)構(gòu)雖然可

15、使用一根多芯電纜既給傳感器及執(zhí)行機構(gòu)供電，又傳遞信號，但由于電纜復用率低，需鋪設(shè)大量的電纜，導致系統(tǒng)投資大，維護不便。10）現(xiàn)有傳感器及執(zhí)行機構(gòu)一般需經(jīng)監(jiān)控分站接人系統(tǒng)（個別除外)，這樣雖然便于監(jiān)控分站實現(xiàn)就地控制，但當個別傳感器和執(zhí)行機構(gòu)距離監(jiān)控分站較遠、距離系統(tǒng)電纜較近時，就顯得十分不合理，既不便于系統(tǒng)維護，又增加了系統(tǒng)電纜投資。11)現(xiàn)有傳感器輸出信號為模擬信號(頻率型、電流型和電壓型)和開關(guān)量信號，采用模擬信號和開關(guān)量信號很難實現(xiàn)傳感器及執(zhí)行機構(gòu)的電纜多路復用。12)現(xiàn)有傳感器的電路均針對某一種傳感元件設(shè)計，僅能實現(xiàn)標校、顯示、聲光報警等基本功能，不能實現(xiàn)同一電路可以配接不同傳感元件(

16、如監(jiān)測甲烷濃度的黑白元件，監(jiān)測溫度的半導體元件等)的功能，不便于用戶維護?，F(xiàn)有傳感器不能實現(xiàn)多參數(shù)監(jiān)測。若研制多參數(shù)傳感器，如甲烷和風速二參數(shù)傳感器，既能測出監(jiān)測點甲烷濃度，又可測出監(jiān)測點風速，便于通風調(diào)度;一氧化碳和溫度二參數(shù)傳感器，既能測出監(jiān)測點的一氧化碳濃度，又可測出監(jiān)測點的溫度，便于監(jiān)測自然發(fā)火情況。這樣，可以減少傳感器的數(shù)量，降低設(shè)備成本，便于安裝與維護。13）控制功能(特別是地面遠程控制功能)難以滿足減少井下危險環(huán)境從業(yè)人員的需要。1.5我國煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題1.5.1不規(guī)范 由于現(xiàn)有廠家的監(jiān)控系統(tǒng)幾乎都采用各自專用通信協(xié)議，所以，很難找到兩個相互兼容的系統(tǒng)。目前，信息

17、傳輸系統(tǒng)的兼容性已成為裝備監(jiān)控系統(tǒng)的各集團公司、礦井進一步補套和擴充系統(tǒng)功能的制約因素，主要是用戶在裝備了某廠家的系統(tǒng)后，在眾多型號、價格不同、功能各具特色的監(jiān)控系統(tǒng)的軟件、硬件（如分站）的補套以及服務(wù)等方面，就別無選擇地依賴于這個廠家。有些礦井為了安全生產(chǎn)的需要，在系統(tǒng)存在嚴重問題和得不到技術(shù)服務(wù)的條件下，不得不廢棄原有系統(tǒng)而另選擇其他的系統(tǒng)。因此，通信協(xié)議不規(guī)范的后果是造成設(shè)備重復購置、系統(tǒng)補套受制于人和不能隨意進行軟硬件升級改造。 1.5.2井下信息傳輸設(shè)備物理接口協(xié)議不規(guī)范 井下信息傳輸設(shè)備物理接口協(xié)議不規(guī)范也是制約用戶進一步補套和擴充系統(tǒng)功能的關(guān)鍵因素。如KJF2000和KJ4/KJ

18、2000系統(tǒng)，盡管兩種系統(tǒng)均采用FSK技術(shù)，以及信息傳輸波特率均為1200bps或2400bps，但其傳輸信息的調(diào)制頻率不同和傳輸信息的收發(fā)電壓幅值不同也造成這兩種系統(tǒng)的分站不能兼容。 1.5.3傳感器等質(zhì)量不過關(guān) 與監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)配接的甲烷傳感器已成為礦井瓦斯綜合治理和災害預測的關(guān)鍵技術(shù)裝備，并越來越受到使用單位和研究人員的普遍重視。 據(jù)統(tǒng)計，國產(chǎn)安全檢測用甲烷傳感器幾乎全部采用載體催化元件，然而，長期以來我國載體催化元件一直存在使用壽命短、工作穩(wěn)定性差和調(diào)校期頻繁的缺點，嚴重制約著礦井瓦斯的正常檢測，與國外同類傳感器比較差距較大。主要問題是： 抗高濃沖擊性能差。在巷道瓦斯涌出量大的情況下元件

19、激活。反復作用的結(jié)果造成零點漂移并使其催化性能下降，抗高濃沖擊性能差是造成元件使用壽命低、穩(wěn)定性差的主要原因； 對過分追求低功耗的元件，在礦井高濕度環(huán)境條件下,CH4在元件表面燃燒生成的水蒸氣易于凝結(jié)在元件表面，降低元件使用壽命； 抗中毒性能差； 載體催化元件制作工藝水低，元件一致性差。 1.5.5現(xiàn)場管理和維護水平有待于加強 盡管國家和各省、地、市煤炭管理部門強制性要求各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，并加大了對礦井安全生產(chǎn)的管理力度，但一些地方國有煤礦，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)小煤礦，多數(shù)由于缺乏專業(yè)技術(shù)人員而不能正常使用和維護已裝備的系統(tǒng)，甚至對系統(tǒng)配接的傳感器根本不進行

20、調(diào)校。 1.5.6市場秩序亟待規(guī)范 大大小小的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的不斷出現(xiàn)，無疑存在著市場競爭條件下初級階段的惡性競爭，其結(jié)果是不僅損壞了廠家的利益，而且由于導致生產(chǎn)企業(yè)的系統(tǒng)研發(fā)后勁不足、技術(shù)支持能力降低，最終將影響產(chǎn)品用戶的正常使用。此外，由于煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)涉及計算機的軟硬件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化管理技術(shù)、系統(tǒng)傳輸設(shè)備的軟硬件技術(shù)、各種傳感器技術(shù)、系統(tǒng)的完善和升級改造技術(shù)、技術(shù)支持和服務(wù)能力等綜合性技術(shù)。因此，在選擇某種系統(tǒng)時必須特別強調(diào)廠家的企業(yè)規(guī)模、研發(fā)能力、系統(tǒng)的技術(shù)水平和技術(shù)支持能力等。 1.6 發(fā)展趨勢a.系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)監(jiān)測監(jiān)控，而且在軟件技術(shù)上應(yīng)研究開發(fā)能根據(jù)被監(jiān)測環(huán)境地點的參數(shù)進行有效的危

21、險性判別、分析和提出專家決策方案。同時系統(tǒng)應(yīng)用軟件應(yīng)向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，按統(tǒng)一的格式向外提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。 b.針對通信協(xié)議不規(guī)范和傳輸設(shè)備物理層協(xié)議不規(guī)范盡，應(yīng)盡快尋找一種解決系統(tǒng)兼容性的途徑或制定相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)標準，這對促進礦井監(jiān)控技術(shù)發(fā)展和系統(tǒng)的推廣應(yīng)用均具有十分重要的意義; c.研制高可靠性瓦斯傳感器； d.礦井瓦斯爆炸多半是由電氣火災引起的，因此應(yīng)研制智能化的高壓開關(guān)柜、高壓真空饋電開關(guān)、低壓真空饋電開關(guān)等，依此向系統(tǒng)提供多參數(shù)的信息，如電流、電壓、單相/三相漏電電流、開關(guān)運行狀態(tài)、開關(guān)機械/電氣閉鎖狀態(tài)等； e.制定科學、合理的政策法規(guī)，研究提高煤礦安全管理水平的管理技術(shù)，使我國的煤礦安全生

22、產(chǎn)管理從以人治為主，發(fā)展到以法治理。 當前，煤礦開采正在向高產(chǎn)高效和集約化方向發(fā)展。全礦井的生產(chǎn)自動化、管理信息化技術(shù)在一些現(xiàn)代化礦井得到越來越多的應(yīng)用，使礦井在“采、掘、運、風；水、電、安全”等生產(chǎn)環(huán)節(jié)和管理環(huán)節(jié)逐步實現(xiàn)綜合自動化與管理信息化。為此，國內(nèi)技術(shù)力量強的廠家都在開發(fā)新型的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)加現(xiàn)場總線煤礦綜合監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，并在一些大型現(xiàn)代化煤礦得到了實際推廣應(yīng)用，使監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)性能躍上了新的臺階，也代表了國內(nèi)煤礦監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。第二章 礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征2.1礦區(qū)概況井田位于黑龍江省紅興隆農(nóng)墾管理局二九一農(nóng)場管轄境內(nèi)，井田面積46.37平方公里。本井田地處三江平原之上，

23、煤系地層均被第四系松散層覆蓋，地形平坦，地面標高一般為6670M。井田內(nèi)無較大河流，僅有縱橫交錯的農(nóng)灌排澇溝。松花江在井田北約35KM處通過。20年一遇最高洪水位為+67.3m，百年一遇洪水位為+67.51m.本井田氣候?qū)俸疁貛Т箨懶詺夂颍緡篮?，夏季溫熱，平均最低氣?23.9，平均最高氣溫23.9；年降水量為325.76923mm，年蒸發(fā)為1015.21733.2mm，年平均相對濕度為6171%；冬季多西北風；凍結(jié)期為每年11月到次年4月，最大凍結(jié)深度為1.552.08mm。開拓方式為采用立井、一個水平、上下山開采、主要石門、分組大巷開拓方式。主井井深645.12米，井筒直徑5.5米，安

24、設(shè)16噸箕斗2個，往復提升。每小時可提煤400噸。副井井深595米，井筒直徑6.5米，用于提矸和升降人員、設(shè)備、材料及入風。風井井深323.5米，直徑5米，用于回風。礦區(qū)內(nèi)以農(nóng)業(yè)為主要經(jīng)濟形式，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，主要農(nóng)作物有小麥，大豆，玉米等。除煤礦以外，礦區(qū)尚有機修廠、木材廠、磚瓦廠、糧食加工廠等為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的工廠。本井田以南為已有70多年歷史的雙鴨山礦區(qū)。雙鴨山礦物局有9對生產(chǎn)礦井，設(shè)計總能力為8.34Mt/a，本井田所屬的東榮礦區(qū)共分為四個井田，總體設(shè)計規(guī)模為5.1Mt/a，其中東榮二礦已于1995年底投產(chǎn)。2.2井田地質(zhì)特征2.2.1地質(zhì)構(gòu)造：（一）地層東榮三礦位于集賢煤田的東南部，為一

25、全隱蔽區(qū)。區(qū)內(nèi)地層系統(tǒng)簡單，發(fā)育有下元古界麻山群、古生界泥盆系中統(tǒng)、中生界侏羅系上統(tǒng)、新生界第三系上新統(tǒng)和第四系。其中侏羅系上統(tǒng)最大地層厚度大雨2400M。（二）構(gòu)造由于受東西向壓應(yīng)力的作用及新華夏構(gòu)造體系的改造，使盆地形成了系列的軸向北北動的富錦、佳木斯等相間排列的隆起帶與拗陷帶，同時產(chǎn)生了不同序次和不同方向的斷裂構(gòu)造。井田內(nèi)主體部分，走向近南北，傾角一般15度25度，局部地段受基底斷裂影響形成急傾斜帶。2.2.2煤層及煤質(zhì) 井田煤層賦存于朱羅系城子河組，含煤63層，煤層總厚31.43m。其中可采煤層10層，平均厚度2.49m，16號和30號煤層為主采煤層。井田內(nèi)各煤層觸16煤層底板為含炭粉

26、砂巖與炭質(zhì)泥巖外，其它各煤層頂、底板均為各級砂巖與粉、細砂巖互層。自然轉(zhuǎn)臺下的巖石抗壓強度頂板為38.4168.2Mpa,底板為41.7215.7Mpa。全井煤層以低中灰、特低硫、中低磷、高揮發(fā)分、富焦油高焦油、極易選極難選、高發(fā)熱量、弱粘結(jié)性中等粘結(jié)性的氣煤為主，少量長焰煤和弱粘結(jié)煤?？梢宰鳛閯恿蜔捊古涿骸＞餅槿[蔽區(qū)，井田內(nèi)以下不對稱的寬緩的向、背斜構(gòu)造為主體，同時發(fā)育較多的斷層，伴有少量的巖漿巖活動，煤層層數(shù)多，結(jié)構(gòu)簡單至復雜，主要煤層厚度較穩(wěn)定。因此，按二類二型布置勘探工程，同時運用鉆探、地震、測井相結(jié)合的綜合勘探方法。第三章 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置要求3.1礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的分類

27、及組成礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是由單一功能的甲烷監(jiān)測、就地斷電控制的瓦斯遙測系統(tǒng)和簡單的開關(guān)監(jiān)測模擬調(diào)度系統(tǒng)發(fā)展而來的:由于早期的系統(tǒng)監(jiān)測參數(shù)單一、監(jiān)測容量小、電纜用量大，難以滿足煤礦安全生產(chǎn)的需要。隨著采煤機械化程度的提高和傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)和信息傳輸技術(shù)的發(fā)展，礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)已由早期的單一參數(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展為多參數(shù)單方面監(jiān)控系統(tǒng)。3.1.1井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的分類礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)可按監(jiān)控系統(tǒng)的使用環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等多種方式分類，按監(jiān)測監(jiān)控目的可分為環(huán)境安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、軌道運輸監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、帶式輸送監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、提升運輸監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、供電監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、排水監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、瓦斯抽放監(jiān)測監(jiān)控系

28、統(tǒng)、人員位置監(jiān)測系統(tǒng)、礦山壓力監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、火災監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、水災監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、煤與瓦斯突出監(jiān)測系統(tǒng)、大型機電設(shè)備健康狀況監(jiān)控系統(tǒng)等。（1）環(huán)境安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、硫化氫濃度、風速、負壓、濕度、風門狀態(tài)、風窗狀態(tài)、風筒狀態(tài)、局部通風機開停、主通風機開停等，并實現(xiàn)甲烷濃度超限聲光報警、斷電和風電閉鎖控制等。（2）軌道運輸監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測信號機狀態(tài)、電動轉(zhuǎn)轍機狀態(tài)、機車位置、機車編號、運行方向、運行速度、車皮數(shù)、空（重）車皮數(shù)等，并實現(xiàn)信號機、電動轉(zhuǎn)轍機閉鎖控制、地面遠程調(diào)度與控制等。（3）帶式輸送監(jiān)測監(jiān)控主要用來監(jiān)測皮帶速度、軸溫、

29、煙霧、堆煤、橫向撕裂、縱向撕裂、跑偏、打滑、電動機運行狀態(tài)、煤倉煤位等，井實現(xiàn)順煤流啟動、逆煤流停止、閉鎖控制和安全保護。地面遠程調(diào)度與控制、皮帶火災監(jiān)測與控制等。（4）提升運輸監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要用來檢測罐籠位置、速度、安全門狀態(tài)、搖臺狀態(tài)、阻車器狀態(tài)等，并實現(xiàn)推車、補車、提升閉鎖控制等。（5）供電監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要用來檢測電網(wǎng)電壓、電流、功率、功率因數(shù)，饋電開關(guān)狀態(tài)，電網(wǎng)絕緣狀態(tài)等，并實現(xiàn)漏電保護、饋電開關(guān)閉鎖控制、地面遠程控制等。（6）排水監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要用來檢測水倉水位、水泵工作電壓、電流、功率，閥門狀態(tài)，流量、壓力等，并實現(xiàn)閥門開關(guān)、水泵開?？刂?，地面遠程控制等。（7）火災監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要

30、用來監(jiān)測一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、溫度、壓差、煙霧等，并通過風門、風窗控制，實現(xiàn)均壓滅火控制、制氮與注氮控制等。（8）瓦斯抽放監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測甲烷濃度、壓力、流量、溫度、抽放泵狀態(tài)等，并實現(xiàn)甲烷超限聲光報警、抽放泵和閥門控制等。（9）人員位置監(jiān)測系統(tǒng)主要用來監(jiān)測井下人員位置、滯留時間、個人信息等。（10）礦山壓力監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測地音，頂板位移、位移速度、位移加速度，紅外發(fā)射、電磁發(fā)射等，并實現(xiàn)礦山壓力預報。（11）煤與瓦斯突出監(jiān)測系統(tǒng)主要用來監(jiān)測煤巖體聲發(fā)射、瓦斯涌出量、工作面煤壁溫度、紅外發(fā)射、電磁發(fā)射等，并實現(xiàn)煤與瓦斯突出預報。（12）大型機電設(shè)備健康狀況監(jiān)測監(jiān)

31、控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測機械振動、溫升、油質(zhì)污染等，并實現(xiàn)故障診斷。礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)按使用環(huán)境可分為防爆型、礦用一般型、地面普通型和復合型等系統(tǒng)。按采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分星形、環(huán)形、樹形、總線型和復合型等系統(tǒng)。3.1.3礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的組成礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要由傳感器、執(zhí)行機構(gòu)、監(jiān)控分站、電源箱（或電控箱）、主站（或傳輸接口）、主機（含顯示器）、打印機、模擬盤、多屏幕、L YS電源、遠程終端、網(wǎng)絡(luò)接口電纜和接線盒等組成。 （1）傳感器將被測物理量轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)3芯或4芯礦用電纜(其中，1芯用作地線、t芯用作信號線、1芯用作分站向傳感器供電)與分站相連，并具有顯示和聲光報警功能(有些傳感器沒有顯示或聲

32、光報警)。（2）執(zhí)行機構(gòu)(含聲光報警及顯示設(shè)備)將控制信號轉(zhuǎn)換為被控物理量，使用礦用電纜與分站相連。（3）監(jiān)控分站接收來自傳感器的信號，并按預先約定的復用方式(時分制或頻分制等)遠距離傳送給主站(或傳輸接日)，同時接收來自主站的(或傳輸接口)多路復用信號(時分制或頻分制):監(jiān)控分站還具有線性校正、超限判別、邏輯運算等簡單的數(shù)據(jù)處理能力，對傳感器輸入的信號和主站(或傳輸接口)傳輸來的信號進行處理，控制執(zhí)行機構(gòu)工作。傳感器及執(zhí)行機構(gòu)距監(jiān)控分站的最大傳輸距離一般不大于2km;因此，一般采用星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(1個傳感器或1個執(zhí)行機構(gòu)使用1根電纜與分站相連)單向模擬傳輸。監(jiān)控分站至主站之間最大傳輸距離達10

33、km為減少電纜用量、降低系統(tǒng)電纜投資、便于安裝維護、提高系統(tǒng)可靠性，通常采用2芯(用于單工或單向)、3芯或4芯(用于雙向)礦用信號電纜，時分制或頻分制多路復用(有的系統(tǒng)采用碼分制);采用樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或樹形與星形混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，串行數(shù)字傳輸(基帶傳輸或頻帶傳輸，異步傳輸或同步傳輸)。(4)電源箱將井下交流電網(wǎng)電源轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需的本質(zhì)安全型直流電源，并具有維持電網(wǎng)停電后正常供電不小于7h的蓄電池。(5)主站(或傳輸接口)接收監(jiān)控分站遠距離發(fā)送的信號，并送主機處理;接收主機信號，并送相應(yīng)監(jiān)控分站。主站(或傳輸接口)主要完成地面非本質(zhì)安全型電器設(shè)備與井下本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的隔離、控制監(jiān)控分

34、站的發(fā)送與接收、多路復用信號的調(diào)制與解調(diào)、系統(tǒng)自檢等功能。(6)主機一般選用工控微型計算機或普通臺式微型計算機，雙機或多機備份。主機主要用來接收監(jiān)測信號、校正、報警判別、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、磁盤存儲、顯示、聲光報警、人機對話、輸出控制、控制打印輸出、與管理網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接等。(7)投影儀、模擬盤、大屏幕、多屏幕、電視墻等用來擴大顯示面積，以便于在調(diào)度室遠距離觀察。(8)管理工作站或遠程終端一般設(shè)置在礦長及總工辦公室，以便隨時了解礦井安全及生產(chǎn)狀況。(9)數(shù)據(jù)服務(wù)器是主機與管理工作站及網(wǎng)絡(luò)其他用戶交換監(jiān)控信息的集散地。(10)路由器企業(yè)網(wǎng)到互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備。礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)特征 (1)傳感器及執(zhí)行機構(gòu)采用星型

35、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與監(jiān)控分站相連，單向模擬傳輸。（2）監(jiān)控分站至主站間采用樹形、環(huán)形或樹形與星形混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，多路復用(時分復用、頻分復用或碼分復用)、單工或雙工(個別系統(tǒng)采用單工)、串行數(shù)字傳輸或頻帶傳輸、異步傳輸或同步傳輸。（3）采用微型計算機(含單片機)、大規(guī)模集成電路、固態(tài)繼電器及大功率電力電子器件、投影儀、大屏幕、模擬盤、多屏幕、電視墻等.具有彩色顯示、磁盤記錄、打印報表、聯(lián)網(wǎng)等功能。3.1.4系統(tǒng)功能監(jiān)測礦井狀態(tài) 對整個礦井系統(tǒng)中的各種狀態(tài)參數(shù)進行檢測。例如檢測甲烷、風速、煙霧、溫度、煤塵等環(huán)境參數(shù);煤倉煤位水倉水位、各種機電設(shè)備開停等生產(chǎn)參數(shù);電壓、電流功率等電力系統(tǒng)參數(shù);帶速、軸承溫度等

36、設(shè)備的上作狀態(tài)。環(huán)境參數(shù)超限報警和自動控制功能 當某些環(huán)境參數(shù)超限時會報警，并進行諸如斷電等一些安全操作。為防卜系統(tǒng)主機和電纜發(fā)生故障時，無法實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)超限報警、斷電等操作，斷電等控制功能由現(xiàn)場設(shè)備完成。所以即使主機和現(xiàn)場設(shè)備沒能正常通訊，現(xiàn)場設(shè)備仍保證能正確實現(xiàn)上述全部的控制功能。手動遙控斷電、通電功能 當瓦斯超限或者其它重要的環(huán)境指標超標時，控制中心的值班人員可通過系統(tǒng)切斷有關(guān)Ix:域的電源，待瓦斯?jié)舛然蛘咂渌匾h(huán)境指標恢復正常后，控制中心的值班人員可通過系統(tǒng)遙控使有關(guān)Ix:域重新通電。自檢功能 當系統(tǒng)中傳感器、分站、轉(zhuǎn)接板、傳輸電纜等設(shè)備發(fā)生故障時，能報警并記錄故障發(fā)生的時間、發(fā)生故

37、障的設(shè)備，以供查詢及打印。當系統(tǒng)中的主計算機出現(xiàn)故障不能正常上作時，接口板會檢測出來，同時啟動備份計算機，使其進入正常上作狀態(tài)。數(shù)據(jù)存儲功能 存儲的數(shù)據(jù)分為兩部分，實時數(shù)據(jù)和設(shè)置數(shù)據(jù)。 實時數(shù)據(jù)主要為各監(jiān)測對象的值或狀態(tài)，包括:a甲烷、風速等重要參數(shù)的實時監(jiān)測值，以及這些參數(shù)值的統(tǒng)計值；b報警及解除報警時間及狀態(tài)；c斷電、復電時間及狀態(tài)；d設(shè)備開、停時間及狀態(tài)；e設(shè)備故障、恢復正常上作時間及狀態(tài)等。 設(shè)置數(shù)據(jù)主要為一些相關(guān)設(shè)備的初始化數(shù)據(jù)、控制方式等，和一些系統(tǒng)用戶的信息。列表顯示功能 對于系統(tǒng)中各個指標的模擬量，以及各個控制的開關(guān)量，在主計算機的軟件中，都可以用列表等顯示出來。模擬量實時曲線

38、和歷史曲線顯示功能 對于當前系統(tǒng)中的一些部件的上作狀態(tài)的模擬量，會生成實時曲線，以便于用戶的實時檢測。同時這些采集到的值，也會保存起來，后而可以根據(jù)用戶的要求生成某個時段上的歷史曲線。分布信息和工作狀態(tài)顯示 根據(jù)實際的地理分布情況，在系統(tǒng)中建立模擬地圖，地圖中的功能點都是可以局部放大的。每個局部的放大圖有該功能Ix:域上的名稱、上作狀態(tài)和模擬的運作情況。這些功能點大可是一個執(zhí)行機構(gòu)，小可是一個傳感器、分站電控箱等。統(tǒng)計分析 系統(tǒng)對于各種保存的數(shù)據(jù)，可以按特定的要求進行查詢統(tǒng)計分析。并將結(jié)果生成報表、曲線圖、柱狀圖、餅圖等，同時也可以將生成的這些結(jié)果打印出來。短信報警、檢測功能當系統(tǒng)檢測到有報警

39、情況時，可以跟據(jù)用戶的設(shè)置，把的警情發(fā)送到相關(guān)的負責人的手機上。通過對系統(tǒng)的設(shè)置用戶也可以定時將某些重要的參數(shù)的實時采集值發(fā)送到特定人員的手機上。3.4煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)選型3.4.1系統(tǒng)類型3監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓撲理論，綜合煤礦各類監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點，監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可歸納為如下3類:3. 1星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是監(jiān)控系統(tǒng)的各組成部分均以星型方式連接，它以地面主站為中心，通過信道與分站構(gòu)成星形，井下分站連接各測點傳感器。 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)適用于測點較少，沒有控制要求的小型監(jiān)測系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單，便于集中管理，傳輸誤差低，可靠性高的優(yōu)點。缺點是所有的原始數(shù)據(jù)都必須傳輸?shù)降孛嬷髡?/p>

40、進行處理，造成負擔太重，同時主站出現(xiàn)故障，將影響系統(tǒng)的正常使用。 這種結(jié)構(gòu)的典型監(jiān)測系統(tǒng)有:撫順的AU - 1型、波蘭的CMM一20型、法國的C T T 63/ 40型及前西德的T F- 200型等。3. 2樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是星型結(jié)構(gòu)的變形，屬分級管理網(wǎng)絡(luò)，分級的級數(shù)根據(jù)實際情況而定，每一級又構(gòu)成星型網(wǎng)絡(luò)。(1)總體結(jié)構(gòu)中增設(shè)了了系統(tǒng)，了系統(tǒng)可以獨立工作，即一級分站對它所管轄的分站進行獨立的信息傳輸，這樣，各分站可以接在了系統(tǒng)中(二級串行總線)，也可以接在總系統(tǒng)(一級串行總線)中。 (2)提高了整個系統(tǒng)工作的可靠性。因為任何一個了系統(tǒng)都能獨立工作，主站的故障不會影響到了系統(tǒng)的正常運行，

41、反之亦然;了系統(tǒng)之問亦能隔離，均不影響。如:對集中或較集中的大型設(shè)備立監(jiān)控了系統(tǒng)，即對煤礦的主要工作過程(供電系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、通風系統(tǒng)等)進行監(jiān)控，這些了系統(tǒng)有獨立工作能力，同時又可與地面進行通訊;對分散的信息，可在相對集中的地點設(shè)分站，這些分站能與了系統(tǒng)或主站通訊。 (3)提高了關(guān)鍵信息的傳輸速率，減輕了主站負擔。了系統(tǒng)將原始信息處理后，只將關(guān)鍵信息發(fā)送到主站就可以了。對設(shè)備的控制命令，如不設(shè)了系統(tǒng)，所有的指令均由主站發(fā)出，而串行傳輸速度隨信息量的增加而降低，顯然會影響數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的實時控制。而設(shè)置一級了系統(tǒng)可以對它管轄的設(shè)備直接發(fā)布控制指令，及時控制設(shè)備的工作狀況。 (4)增加了現(xiàn)場裝

42、備的靈活性，煤礦可根據(jù)礦井條件和資金情況，先裝備了系統(tǒng)，有條件時再配置整個系統(tǒng)，反之，也可先裝備一套全礦井的大系統(tǒng)，以后再根據(jù)生產(chǎn)需要及現(xiàn)代化管理的要求增設(shè)了系統(tǒng)。 這種結(jié)構(gòu)的典型監(jiān)控系統(tǒng)有:常州自動化研究所研制的ICJ-2 ，ICJ-l0系統(tǒng)等，英國的MINOS系統(tǒng)，美國的DA N 6400系統(tǒng)等均屬此類。3. 3復合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 該網(wǎng)絡(luò)是利用總線結(jié)構(gòu)和星型結(jié)構(gòu)或樹型結(jié)構(gòu)的特點，根據(jù)現(xiàn)場需要組合成新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是NOVELL總線和星型網(wǎng)絡(luò)組成的復合網(wǎng)，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖3。其特點：(1)安裝靈活、節(jié)省電纜、搬家和維護方便。所有的傳感器都可以就地掛接方式與干線連接，解決了傳感器傳輸電纜

43、長度問題;傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是傳感器離開了分站就不能在系統(tǒng)中工作，所有傳感器必須經(jīng)過分站進行信號轉(zhuǎn)化，蜘蛛網(wǎng)狀的電纜及傳感器分布，使得分站很難搬家，只要有監(jiān)控的地方，哪怕是有一個測點也必須設(shè)立一個分站，造成了資金及設(shè)備的浪費。 (2)增加了系統(tǒng)的實時性。由于采用了以干線為主、分站為輔的網(wǎng)絡(luò)形式，兼分站可有可無的結(jié)構(gòu)特點，現(xiàn)場的數(shù)據(jù)通過干線串行向主站傳輸，減少巡檢周期，增加了系統(tǒng)的實時性及信號傳輸速率。( 3)配置靈活，功能齊全，網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？纱罂尚?。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式在發(fā)展了傳感器可以直接干線及提高傳輸速度的基礎(chǔ)上，采用智能傳感、智能監(jiān)控分站即區(qū)域控制器，前者用在單一控制處，例如:瓦斯超限報警及斷電，水位

44、超限停泵，煤倉煤位超限皮帶停止運轉(zhuǎn)等簡單控制;后者用于復雜控制，例如:設(shè)備鎖控制，順序控制等，兩者都可不受地面主機故障的影響，這樣，我們就可以根據(jù)需要來選用智能傳感器或控制智能監(jiān)控分站。對那些不需控制的測量點傳感器則直接與干線或了干線連接。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的典型監(jiān)控系統(tǒng)有:天津福深康斯培克公司生產(chǎn)的森透里昂190型，森透里昂400型及600型等系列產(chǎn)品。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備布置 一、電纜鋪設(shè)要點及注意事項1電纜的選用及使用要點(1)從“調(diào)度監(jiān)控室”到井筒(豎井)之間如果距離很長，可先用MHY32 ( 14 ) 主傳輸電纜(又稱信號電纜)；假如其間距離不是很長，則用MHYBV (1 x 4)的鋼絲愷裝井

45、筒電纜，一直延續(xù)到井下比較干燥(無水滴、空氣流通好)的環(huán)境，然后用絕緣膠布帶將線頭封固。（2）提升井筒(豎井)的電纜線在放到位后，必須將該電纜固定到井筒壁(或相關(guān)的設(shè)施)上，以防長時間垂掛將電纜線拉斷。（3）井下的巷道呈斜坡(450)或平巷時，一律選用MHY32(14)主傳輸電纜：（4）監(jiān)控分站（包括分站供電電源)的出線部分一律先用MHYVR (1 4)傳感器專用電纜(又名“通信電纜”)，如果傳感器本身帶有電纜，則用本安二通接線盒將各個線頭對應(yīng)連接。2.注意事項（1）電腦網(wǎng)絡(luò)線路布置依照普通聯(lián)機的布線方法；（2）信號傳輸電纜與動力電纜分道走線；即使無法分離，最近間距需大于或等于1m；（3）信號

46、傳輸電纜盡量選用四芯，以便將其余兩根線作為屏蔽層使用，所有電纜的屏蔽層盡量擰接在一起；（4）傳輸設(shè)施一定要采用動力線纜和動力電器設(shè)備；（5）高壓及所有非本安設(shè)備的接線盒一定要做到線頭與外界隔離，且所有含電路的設(shè)備應(yīng)盡量安放在遠離滴水、通風良好、空氣濕度低、溫度適宜的環(huán)境中。二、調(diào)度監(jiān)控室的布置（1）地面盡量用“抗靜電”材料的地板鋪設(shè)；（2）各種電線電纜不許擰絞在一起尤其是信號傳輸電纜；（3）現(xiàn)場220V線路的布線必須先出草圖；（4）整個系統(tǒng)要求單點接地，即從機房引出地線，并且連接到室外的地線坑，且不允許與其他設(shè)備共用地線。三、系統(tǒng)接地裝置施工方法在距離建筑物基部不小于3m的地方挖掘方圓2m2m

47、2m的土坑，底部勻撒5kg10kg非加碘食鹽(工業(yè)用鹽也可)，將一層銅質(zhì)絲網(wǎng)平鋪于食鹽之上(銅網(wǎng)上預先連接好接地線)，然后取土掩埋30cm40cm，用水澆透后再撒5kg10kg食鹽，加30cm40cm土后澆水，最上方留50cm100cm的土壤，將系統(tǒng)地線與地線坑引線相連接即可(假如該建筑物留有剩余的地線裝置，可將系統(tǒng)地線單獨連接到該裝置)。四、傳感器布置 1.傳感器的布置要求由于甲烷的密度小于空氣，一般巷道上方的甲烷濃度大于下方。因此傳感器的布置的總體要求是：（1）甲烷傳感器安置在粉塵較少的環(huán)境，且距離煤壁不小于300mm，距頂板不得大于300mm,距巷道測壁不得小于200mm。（2）風速傳感

48、器安置于巷徑均勻、風速均勻、空氣溫度不大的環(huán)境中，且風速傳感器進風口距離巷道頂部約為25cm35cm之間。（3）溫度傳感器在巷道中可隨意放置或溫度偏高的煤壁附近。（4）所有傳感器的安放、設(shè)置、調(diào)校均以該產(chǎn)品的使用說明書為準。2傳感器在工作面的布置 1)采謀工作面甲烷傳感器的設(shè)置為及時監(jiān)控采煤工作面的甲烷濃度變化情況，低瓦斯、高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井都必須在工作面和回風巷設(shè)置甲烷傳感器：高瓦斯和煤(巖)與瓦斯突出礦井的采煤工作面仁隅角必須設(shè)置甲烷傳感器。低瓦斯、高瓦斯礦并的采煤工作面進風巷甲烷濃度一般較低。因此，工作面甲烷傳感器和回風巷甲烷傳感器的斷電范圍為工作面和回風巷：當煤(巖)與瓦斯突出時

49、，瓦斯在突出的壓力下會逆風涌人進風巷，如果煤(巖)與瓦斯突出礦井采煤上作面甲烷傳感器不能控制其進風巷內(nèi)全部非本質(zhì)安全設(shè)備，則必須在進風巷設(shè)置甲烷傳感器。采煤工作面采用串聯(lián)通風時，被串聯(lián)的工作面的進風巷必須設(shè)置甲烷傳感器。采煤機必須設(shè)置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀。 2)長壁采煤工牛面甲烷傳感器的布置如圖l-4所示，對U型通風方式的采煤丁作面，低瓦斯、高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井都必須在工作面設(shè)置甲烷傳感器Tl，在工作面回風巷設(shè)置甲烷傳感器T2；高瓦斯和煤(巖)與瓦斯突出礦井的采煤工作面上隅角必須設(shè)置甲烷傳感器T0；若煤(巖)與瓦斯突出礦井的甲烷傳感器T1不能控制采煤工作面進風巷內(nèi)全部非本

50、質(zhì)安全型電氣設(shè)備，則在進風巷設(shè)置甲烷傳感器T3；低瓦斯和高瓦斯礦井采煤工作面采用串聯(lián)通風時，被串聯(lián)的工作面的進風巷設(shè)置甲烷傳感器T4。對Z型、Y型、H型、W型和雙Z型通風方式的采煤土作面，甲烷傳感器的設(shè)置參照上述規(guī)定執(zhí)行，如圖1-5圖1-9所示(3)采用兩條巷道回風的采煤工作面甲烷傳感器設(shè)置如圖1-10所示，甲烷傳感器T0, T1, T2, T3和T4的設(shè)置方法和U型通風方式一致；在工作面混合回風流處設(shè)置甲烷傳感器T5，在第二條回風巷設(shè)置甲烷傳感器T6 、T7。采用三條巷道回風的采煤工作面，第三條回風巷甲烷傳感器的設(shè)置與第二條回風巷一致。4)有專用排瓦斯巷的采煤工作面甲烷傳感器設(shè)置甲烷傳感器T

51、0, T1, T2, T3和T4的設(shè)置同圖1-4一圖1-9所示，在專用排瓦斯巷設(shè)置甲烷傳感器幾，在工作面混合回風流處設(shè)置甲烷傳感器幾，如圖1-11（a),(b)所示。高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井采煤工作面的回風巷長度大于1000m時，必須在回風巷中部增設(shè)甲烷傳感器。 5）非長壁式采煤工作面甲烷傳感器的設(shè)置非長壁式采煤工作面甲烷傳感器的設(shè)置可參照上述規(guī)定及圖1-4圖1-11所行。但低瓦斯礦井的采煤工作面至少設(shè)置1個甲烷傳感器，高瓦斯礦井的采煤工作面至少設(shè)置2個甲烷傳感器。2.掘進工作面甲烷傳感器的設(shè)置瓦斯礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出巖巷的掘進工作面甲烷傳感器的設(shè)置如圖1-12所示，在工作面混合風

52、流處設(shè)置甲烷傳感器T1，在工作面回風流中甲烷傳感器T2；采用串聯(lián)通風的掘進工作面，必須在串聯(lián)工作面局部通風機前，沒進工作面進風流甲烷傳感器T3。高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井雙巷掘進工作面甲烷傳感器的設(shè)置如圖1-13所示，在掘進工作面及回風巷設(shè)置甲烷傳感器T1和T2;工作面混合回風流處設(shè)置甲烷傳感器T5。3)高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的掘進工作面甲燒傳感器布置高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的掘進工作面長度大于1000m時，必須在掘進巷道中部增設(shè)甲烷傳感器。4)對掘進機的要求掘進機必須設(shè)置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀。3.其他位蓋甲烷傳感器設(shè)置(1)采區(qū)回風巷、一翼回風巷、一個水平的回風巷及總回風巷

53、的測風部設(shè)置甲烷傳感器。(2)設(shè)在回風流中的機電酮室進風測必須設(shè)置甲烷傳感器，如圖1-14所示。(3)使用架線電機車的主要運輸巷道內(nèi)，裝煤點處必須設(shè)置甲烷傳感器，如圖I-15所示。(4)高瓦斯礦井進風的主要運輸巷道使用架線電機車時，在瓦斯涌出巷道的下風流中必須設(shè)置甲烷傳感器，如圖1-I6所示。(5)已封閉的采掘工作面密閉墻外應(yīng)設(shè)置甲烷傳感器。（6）回風系統(tǒng)巾的臨時工程，在電氣設(shè)備的上風測應(yīng)設(shè)置甲烷傳感器。 (7)井下煤倉、地面洗選煤廠機房內(nèi)上方應(yīng)設(shè)置甲烷傳感器。(8)封閉的地面洗選煤廠機房內(nèi)上方應(yīng)沒置甲烷傳感器。（9）采煤機必須設(shè)置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀；礦用防爆特殊型蓄電池電

54、機車必須設(shè)置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀；礦用防爆型柴油機車必須設(shè)置埂攜式甲烷檢測儀。4其他傳感器的設(shè)置裝備礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，第一個采區(qū)、一翼回風巷及總回風巷的測風站應(yīng)設(shè)置風速傳感器。風速傳感器應(yīng)設(shè)置在巷道前后10 m內(nèi)無分支風流、無拐彎、無障礙、斷面規(guī)則、能準確計算測風巷道斷面積的地點。 裝備礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，主要通風機的風酮應(yīng)設(shè)置壓力傳感器。瓦斯抽放泵站中，抽放泵吸人管路程中應(yīng)沒置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器；利用瓦斯時，還應(yīng)在輸出管路中設(shè)置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。在開采易自燃煤層的礦井、裝備礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)時，應(yīng)設(shè)置一氧化碳傳感器。傳感

55、器應(yīng)布置在巷道的上方，垂直懸掛，距頂板(頂梁)不得大于300mm，距巷壁測壁不得小于200m，并應(yīng)不影響行人和行車，安裝維護方便：一氧化碳傳感器的報警值為0.%。一氧化碳傳感器除用于環(huán)境監(jiān)測外，還可用于自然發(fā)火預測。自然發(fā)火可根據(jù)每大一氧化碳平均值的增量來預測，若增量為正，則具有自然發(fā)火的可能。為保證能正確反映監(jiān)測環(huán)境中一氧化碳的濃度，一氧化碳傳感器應(yīng)設(shè)置在風流穩(wěn)定、一氧化碳等有害氣體與新鮮空氣混合均勻的位置，如圖1-17所示。在容易自燃煤層的礦井裝備礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)時，應(yīng)設(shè)置溫度傳感器。溫度傳感器的布置與一氧化碳傳感器布置相同，其溫度傳感器的報警值為30 ,溫度傳感器除用于環(huán)境監(jiān)測外還可

56、用于自然發(fā)火預測。自然發(fā)火可根據(jù)每天溫度平均值的增量來預測，若增量為正，則具有自然發(fā)火的可能。為保證能正確反映監(jiān)測環(huán)境的溫度，溫度傳感器應(yīng)設(shè)置在風流穩(wěn)定的位置，如圖1-18所示。裝備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的礦井，主要通風機、局部通風機必須設(shè)置設(shè)備開停傳感器，主要風門應(yīng)設(shè)置風門開關(guān)傳感器，主開關(guān)的負荷測必須設(shè)置饋電狀態(tài)傳感器。第四章 東榮三礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計1、分析礦井現(xiàn)狀及基本問題地形、地貌對礦井的影響本井田總的構(gòu)造形態(tài)為一個走向近南北的背、向斜相間的褶皺，井田內(nèi)發(fā)育不同序次和展布方向的四組斷裂。1）褶皺構(gòu)造井田內(nèi)主要褶皺構(gòu)造有4個，次一級的小型褶皺也存在。2）斷裂構(gòu)造：全礦井田范圍內(nèi)查明的斷層47

57、條，其中30m以下落差的斷層20條，3050m落差的5條，50100m落差的8條，100m以上落差的14條。按其展布規(guī)律可分四組：南北向的弧形斷裂、東西向斷裂、北東向斷裂、北西向斷裂。水對礦井的影響煤系巖層的含水特征：由于風化作用和構(gòu)造因素的影響、裂隙發(fā)育是不均勻的，在垂直方向巖層的富水性極不均質(zhì)，其特征是含水層（帶）厚度為上厚下薄，含水巖層的富水程度；為上弱下強。地下水的補給排泄條件地下水埋藏條件變化較大，地下水主要補給來源為大氣降水和周邊地下水的補給，地下水流向從西往東流，地勢低洼處是地表水的匯集區(qū)，地表水與地下水逕流條件不好，松花江排泄地下水。根據(jù)水文地質(zhì)對礦井充水因素分析如下：a地形與地表水體：井田內(nèi)地勢平坦，無地表水體，（河流）只有縱橫交錯的人工排水溝，在低洼處分布有沼澤地，地表處有814m隔水層，對礦井充水無影響。b巖性：根據(jù)井田88個水文孔觀測統(tǒng)計，漏水處的巖性多為粗砂巖、中砂巖和細砂巖，可見巖性與巖層的富水性有著密切的關(guān)系，本井田埋藏在不同深度有兩個隔水層，第