KJ78N煤矿安全监控系统设计方案.doc

煤矿安全监控系统设计方案 立文电子山西右玉玉龙煤业有限公司KJ78N煤矿安全监测监控系统 设计 方 案朔州市立文电子工业工程有限责任公司二零一零年朔州立文电子有限公司 电话： 03492280621 地址：朔州市民福东街光华大酒店一层 19前 言根据山西省人民政府关于推进煤矿企业兼并重组整合的政策精神，山西省朔州市人民政府对全市现有生产煤矿进行了兼并重组整合规划，通过对市辖五县区煤炭资源分布情况和现有煤矿实际生产规模进行认真分析研究，提出了所辖五县区煤矿企业兼并重组整合方案，并上报山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组审批。其中所辖右玉县煤矿企业重组整合方案为：将现有8个生产煤矿兼并重组整合为5个大、中型矿井，目的是通过重组整合建设，为全县煤矿企业的发展创造有利条件。2009年8月17日，山西省煤矿兼并重组整合工作领导组办公室以晋煤重组办发【2009】18号文件下达关于朔州市右玉县煤矿企业兼并重组整合方案的批复，同意朔州市人民政府上报的右玉县煤矿企业兼并重组整合方案。根据该重组整合方案，由原山西右玉南阳坡西煤业有限公司和原山西右玉吐儿水煤业有限公司重组整合为山西右玉玉龙煤业有限公司，重组整合后井田面积5.5599km2，批准开采911号煤层，批准重组整合后矿井生产能力为120万t/a。据朔煤安发2008303号文关于全市30万吨/年以下的地方煤矿 对矿井2008年瓦斯等的签定和结果批复，与晋煤规发（2010）157号文对该矿兼并重组整合地质报告的批复，同意设计按低瓦斯矿井对待，前期为中央列机械抽出式通风方式。有三个井筒，两个进风，一个回风。根据批采煤层赋存特征及开采技术条件，首采区布置在9#煤层一采区，设计采用倾斜（走向）长壁采煤法。在9#煤中布置一个综采放顶煤工作面1901，配备两个综掘工作面2902、5902，以一井一面满足矿井设计生产能力。初步设计批准文号为 ，安全专篇批准文号为 。煤尘爆炸性和煤的自燃性：煤样测定结果表明：9号、11号煤层煤尘均有爆炸危险性，9号煤层自燃等级为级，倾向性为容易自燃。11号煤层自燃倾向性等级为级，自燃倾向性为自燃。山西右玉玉龙煤矿位于右玉县城东南30km的元堡子乡辛屯村南，属大同煤田南部石炭系煤田的西北边缘。行政隶属于右玉县元堡子乡。受山西右玉玉龙煤业有限公司委托，由我公司编制完成了山西右玉玉龙煤业有限公司KJ78N安全监测监控系统设计方案。根据煤矿安全生产行业新标准煤矿安全监控系统通用技术要求AQ 1029-2007的要求，经过我公司工程技术人员对该煤矿的瓦斯监控系统的实地考察，原有系统已损坏无法满足井下的监控要求，不符合现代大型新型煤矿。现将该矿作初步设计：此煤矿作为改扩建矿井，矿井正处在改扩建过程中，按照煤炭主管部门对煤矿开工验收的要求并结合煤矿现有的实际情况，现对该煤矿瓦斯监控系统的升级、更换作以下初步设计。 一、方案设计原则：方案编制本着先进性、适用性、经济性、易操作性和可维护性为原则，在保持必要的技术先进性和满足生产、安全管理要求的前提下，保障建成后的系统技术先进，运行稳定可靠，维护操作方便，后期升级扩容能力强，投资经济有效。并且本方案的设计内容完全符合新出行业标准所规定的全部条例。 二、方案设计依据：我公司根据煤矿安全规程（2010版）矿井通风安全装置使用管理规定（煤安字1995562号）山西省煤矿瓦斯监测监控信息网络系统安全管理规定山西省煤矿瓦斯监测监控信息网络系统运行管理规定朔州市地方煤矿瓦斯监测监控系统管理办法(试行)煤矿安全监控系统通用技术要求 AQ 6201-2006煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 AQ 1029-2007山西右玉玉龙煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计说明书山西右玉玉龙煤业有限公司矿井兼并重组整合项目安全设施设计说明书三、方案设计标准：1、监测、监控设备选型原则（1）监测、监控设备应符合国际、国家及行业的有关规程、规范、标准。遵循先进、成熟、适用、可靠的原则，选用通过国家技术监督局认证、经有关部门检验取得“MA安全标志准用证”的产品。（2）优先选用本质安全型设备。（3）安全监测、监控设备必须具备故障闭锁功能（4）安全监测、监控设备必须具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能。当主机和系统发生故障时，系统必须保证甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能。当电网停电后，安全监测、监控系统保证正常工作时间不小于2h。（5）为防止雷电通过矿井安全监测、监控系统引起井下瓦斯爆炸，系统设备必须具有防雷保护。(6)为防止人为取消断电功能，保障煤矿安全生产，系统设备必须具有断电状态和馈电状态监测、报警、显示、存储和打印报表功能。KJ78N系统具有以上各项并满足AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求，属两级分布式结构，由监控主机及其外设、传输接口、井上分站、传感器和信号电缆等组成，系统可对瓦斯、风速、负压、烟雾、温度、煤位、水位、流量、电压、电流等井下参数及局部通风机的开停、主要风门的开闭状况进行连续监测，对掘进工作面实现风电瓦斯闭锁，此外还对国定设备，采掘设备、供电系统等的开停工况、馈电开关状况及其他相关参数进行连续监测。系统的控制分为两级，第一级为就地控制，如分站根据事先设定好的断电瓦斯报警限值，实现超限就地控制，也可根据规范要求组成风电瓦斯闭锁并独立工作；第二级为通过键盘或鼠标通过地面主机实现远距离控制，在需要对井下设备进行远距离控制时，主机半控制命令与分站巡检信号一起传给分站，再有分站输出传给运动设备。监控主机对接收到的实时信息进行处理和存盘，并将各种生产过程模拟量、测量参数表及各种参数的实时和历史曲线进线显示或打印相关报表。系统具有一定的集成功能，充分发挥局域网作用，通过监测监控信息网可将主斜井皮带、副斜井提升机、通风机、压风机、10kV主变电所等主要生产环节的信息汇集到矿井调度中心，从而进一步提高矿井的科学管理水平。系统地面中心站设大屏幕投影装置及计算机监测监控中心。2、机房主要设备及井下监测点布置区域项目内容场上机房设置1、 系统选型：KJ78N （经市煤炭工业管理局组织各厂家及相关技术部门的多次研究决定所选的产品）2、 计算机选型：华北工控机两套（需要双机热备份，标准要求使用高性能的计算机）3、 主控接口：KJJ20A 两台（满足双机热备份）4、 交换机一台5、 硬件网络防火墙一台6、 声光报警器两台7、 软件加密狗两个8、 后备电源一套9、 激光打印机一台10、 避雷器两台（机房一台，井口一台）11、 机柜一套井下传感器设置按照AQ 1029标准的要求，各类传感器设置如下：传感器采用本质安全型设备。甲烷传感器、CO传感器应具有超限就地报警显示功能(声光报警)。传感器应输出标准信号即15mA、420mA、15V、2001000HZ(推荐采用频率型)。1）采煤工作面传感器选型及配置在回采工作面的风流中设有瓦斯、一氧化碳、温度、风速传感器，并在上隅角设置便携式瓦斯报警仪。另外，在综采机组上设机载式瓦斯断电仪。瓦斯传感器安装在回风流中距工作面小于或等于10m处及距离回风巷1015m处，风速传感器安装在巷道前后10m内无分支风流，无拐弯，断面无变化，能准确计算测风断面的地点。2）掘进工作面传感器选型及配置掘进工作面设瓦斯、温度、风速、风筒开关、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。瓦斯传感器安装在风流中距掘进工作面小于或等于5m处。3）其他地点传感器选型及配置（1）机电硐室设温度、瓦斯及设备开停传感器，中央变电所及采区水泵房变电所增设电流、电压检测及水仓水位信号传感器。（2）煤流转载点设烟雾、粉尘传感器。（3）井下总回风巷设置测风站，测风站设在总回风巷距风井井筒1015m处，配置风速、一氧化碳、负压、瓦斯传感器。（4）在副井井底车场总进风巷设置风速、温度、负压传感器。（5）主扇风硐设负压、瓦斯、风速及设备开停检测传感器。（6）各主要大巷人员人员通过密集处，在醒目位置安设井下声光报警器矿井各类传感器装备量详见表1-1-2。表1-1-2监测监控点传感器和执行器配置表传感器名称分站名称布置地点低浓度CH4烟雾YW温度T一氧化碳CO风速F负压P(-P)设备开停KT风筒开关FT风门FM水位SW声光报警SG备 注主井块煤仓分站21D05压风机房分站131D02通风机房分站11141D01中央变电所分站12221021J01胶带输送机头硐室22221121J02总回风巷111111J03掘进头211111J04井底煤仓11111J05工作面311231J06胶带顺槽输送机头硐室211111J07掘进头311111J08采区变电所11721J09掘进头211111J10小计（传感器）215116115323837J11总计（传感器考虑备用量）4261212226354948注：1、表中数字为每一地点所配备的传感器数量，单位为“个”。2、主井驱动装置间、副井提升机房各用一套监测装置。3、10kV变电所利用电力分站微机接口上述的全部设置符合无自燃火区、生产能力120万吨/年、工作面为两掘一采，通风方式为抽出式通风的煤矿。若煤矿有自燃火区，还需在自燃煤层的工作面、自然发火观测点，封闭火区防火栅栏外各设置CO传感器和温度传感器各一台。1. 煤矿KJ78N型矿井安全监控系统设计技术说明：煤矿安全监控系统主要由地面监控中心站和矿井采区工作面中各种监控设备组成。矿井监控中心站是整个矿井监控系统的核心,它完成对井下全部数据的采集、分析、显示、存贮和异常报警、数据报表打印、参数设置以及断电控制等。在将来系统扩容组网后可将所有监测数据信息通过网络提供给矿调度室生产指挥中心视频监控大屏幕及矿部各监控终端机，实现监控数据信息的同步显示和所有终端机间的数据共享。同时可将安全监控与生产监测系统的数据图形参数、综合单元的管控信息及各种生产子系统信息供矿领导及相关的决策部门实施有效的管理和控制。同时可通过服务器和远程网络将监测监控系统信息传送到上级主管部门。2KJ78N型矿井监控系统工作运行环境要求：所有井上下的生产监测和安全监控系统及网络终端设备正常运行的环境要求是：温度0-40,湿度98%,无强电磁干扰和强腐蚀性气体,井下设备可工作在含有粉尘和可燃气体的环境中。3煤矿地面监控中心站设备配置:1) 监控主/备计算机2) 监控通讯接口3) 主控系统软件4) 数据打印机5) UPS电源设备名称型号数量用途安装地点备注监控主机华北1主站调度室备用主机华北1主站调度室通讯接口KJJ20A2传输调度室数据打印机三星1报表调度室UPS电源 SATNK1不间断电源调度室4煤矿井下安全监控设备配置：KJ78N型矿井监控系统按井上、井下两部分设计：、井上部分设计：分站，低浓甲烷传感器，风速传感器，温度传感器，负压传感器，局扇及机电设备开停传感器等安设在井上风机房的分站上。、井下部分设计：机电峒室设置一台分站,主要采集各采煤工作面,掘进工作面和运输皮带巷道及采区总回风中的甲烷传感器、风速传感器、温度传感器及断电器。因此根据目前顺通煤矿的条件在地面及主/副井下布置7台监控仪，一台监控仪用于监测地面主/副风井风机开停状态。四台监控仪用于监测井下掘进工作面的瓦斯及有害气体；采煤工作面设计一到两台监控仪用于监控综采面的瓦斯及有害气体。传感器应设置在巷道上方，垂直悬挂，距顶板不得大于300mm，距巷道侧壁不小于200mm，并且不影响行车和行人，维护方便 。井下系统线和传感器线应和高压供电线路分开悬挂，避免干扰。KJF83a型监控仪是监控系统信息传输和控制枢纽，它集五项产品于一体,监控仪向配接的各类传感器提供工作电源，对采集的传感器信号进行数据显示分析和判断,同时向地面监控中心站传送数据并接受地面监控中心站发出的控制信息和设置参数，执行超限断电和风电闭锁控制等。甲烷传感器与其他各种传感器分别安装在井下各采煤工作面和掘进工作面中。开停传感器分别检测掘进工作面局扇，绞车，水泵，采煤机组，刮板机，皮带运输机等电气设备的运行工作状态。风门传感器负责监测采区风门的开关状态，系统避雷器分别安装在井底和地面中心监控室以保护井下和地面所有相关监控设备。5KJ78N监控系统整体性能和主要技术参数：KJ78N系统的监测容量：标准为128个测点（分站），传输速率：488.28BPS；1200BPS；2400BPS；4800BPS。传输方式：485总线传输,不归零电压型,FSK巡检周期：4s28s。传输距离10Km，加装干线驱动器传输距离还可成倍增加。甲烷传感器: 010%CH4；010100%CH4一氧传感器: 0100ppm；01000ppm，负压传感器: 05KPa，0100Kpa，风速传感器: 0.315m/s，温度传感器: 050，0100，水位传感器：010M，以及抽放系统和各种矿用机电设备开停和风门、烟雾传感器等参数。6. KJ78N型矿井监控系统软件功能：a、 监控系统软件运行于WINDOWS平台，界面美观，数据及状态信息采用集中显示和图形模拟显示等方式，具有显示全息直观的特点。b、 采用手机短信方式将监测超限信息传递到相关人员手机并可用手机发短信方式实现历史和实时数据查询，实现监测信息预警和信息移动传递。c、 使用WINDOWS API及ASP编程，实现软件完全网络化，非常方便的实现煤矿与上级主管部门的网络连接，可快速准确的将各类监测信息传递到上级主管部门。同时采用Web网页发布，可实现以互联网为媒介的远程控制和访问，可将信息传递到世界任意角落。这种网络连接方案在四川、贵州、云南、山西、浙江长广集团河南、河北、江西、湖南、等地得到广泛应用，收到非常好效果。d、 监测信息采用数据库存储结构，具有结构与信息开放的特点，便于二次开发。e、 用户操作简洁方便，可使用曲线图、点状图、折线图、面积图等多种方式分色显示各点记录。f、 采用声音报警和弹出菜单报警相结合的方法，对传感器的详细资料设置和修改，对上限、下限、差限、点限，双值等特殊情况详细记录，并可根据用户需要自定义设置报警条件。g、 本系统特殊功能：分站死锁地面唤醒：系统在地面可唤醒死锁的分站。传感器远程启动：在分站或地面可重新启动传感器。断电失效监测：系统具有断电功能失效自动监测功能。一体化分站功能：首创五产品一体化即本安电源、断电仪、甲烷风电闭锁仪、不间断电源、监控系统分站。甲烷风电闭锁功能：无需单独的风电瓦斯闭锁装置。以上功能全部符合最新版本煤矿安全规程。7.KJ78N型矿井监控系统软件特点：基于WINDWOS平台，操作简洁方便，可使用曲线图、点状图、折线图和表格等多种方式显示各点记录用户施行分级登陆，有效保证安全控制将防突瓦斯抽放监控有机容于系统软件，运行稳定，功能完备采用声音和弹出对话框报警相结合的方法，详细记录各类情况的变化。使用结构化编程，采用数据库存储结构，保证数据的精确记录和长时间保存，同时公开的存储结构为用户的二次开发提供方便。反映个性话的设计，允许用户或第三方挂接自己设计的表格，使用用户自己编辑制作的动态图形，提供丰富的报表格式，充分满足用户的需求。KJ78N型矿井监控系统的网络功能，可实现远程控制和访问。可借助广播网、局域网或互联网实现信息共享。8. 系统的技术优势和创新点:KJ78N型矿井监控系统的诸多技术突破了当今世界水平，特别在甲烷传感技术、多路复用技术、传输技术等方面走在了世界前列。 GJ4型甲烷传感器解决了全量程连续测量的世界性难题，其独创的稳零技术并且耐高浓甲烷冲击全量程测量，只用一对元件，不停测、不保护、不用热导元件实现不间断0100%H4的精确测量，在0.0010%CH4量程内有0.01%CH4的分辨率，在10100%CH4量程内有良好的线性和极好的重复性，元件在任何瓦斯浓度环境不受损伤。 KJ78N型矿井监控系统应用专有的供电与编码信号叠加技术，实现了开关量传感器功能扩展、远程多路断电编码控制等全部设备的二线制连接，在对线路上同时进行设备供电和信号传输，可在四芯线上连接2只完全独立的传感器，在一对控制线上挂接32只继电器箱。 9.简单新颖的系统结构：KJ78N分站采用分站+电源箱+断电器+后备电池+传感器模式， 监控系统各部件结构设计打破了常规方式，如KJF83型监控仪与KDW53防爆电源箱独立分开，在井下可以带电打开分站盖接线或更换插板，在不方便停电的场所应用极为适合。KJ78N型监控系统的所有部件都采用高可靠设计和积木式结构，各部件的组合与分解非常方便。如甲烷传感器、监控仪、遥控分路器、高压断电器等设备，控制逻辑全部集中在一块插板或模块上，机内无连线，维修更换简单。非专职维修人员也能应急修理。10.高可靠、高标准的技术性能：KJ78N型监控系统许多技术指标超越了传统产品，典型参数如下：宽适应范围输入电压： 500800VAC高电压、大电流断电等级： 1140V10A超长的零点、精度调校周期： 100天长寿命检测元件： 1年宽量程连续检测范围： 0.00100CH4传感器接线距离： 2Km井下分站传输距离： 10KM多信号制式： 标准485传输高频调相基带双流码11.系统广泛的兼容方式： KJ78N型监控系统没有分站模式的束缚，各监控参数均具有独立性，无论硬件或软件的使用、检索、显示可以不受安装地点，连接端口、归属何分站的影响，井下网络可以挂接任何工作模式的监控仪，2000年后新软件版本将兼容本系统以外的分站同网混合使用。 本系统监控仪的输入端口开关量与模拟量通用，并且可以兼容各种制式的频率量、不连续脉冲、串行码和本系统特有的二线制叠加码，系统自动识别无须定义，几乎可以配接国内外所有厂家的传感器。 KJF83a型分站与电源箱独立分开，稳压18V，限流200300mA(可调)，与控制电源完全分开，无论恒流型还是恒压型的各种传感器都可以直接配接，无须更改电路。本系统的传感器兼有多种输出制式，如：各种标准的频率量515；0300；05000；2001000：200600960等，模拟量15mA：420mA；12.系统丰富而实用的管理功能：监控系统的故障中有近70是传输线造成的，本系统设计有智能三通(KFFl遥控分路器)，当系统传输线发生短路时，能自动切除短路支线并报警记录。随着监控产品的技术升级，单片机的应用己普及到传感器，但随之而来的“死机”问题尚不能完全杜绝。本系统独有的总清“分站”和总清“传感器”功能使系统趋于完美。使用人员无须下井，在地面可随意下发总清启动命令，以唤醒“死锁”的分站。同时监控分站的电源采用红外遥控开关,使设备的操作及运行更加方便可靠.煤矿矿井监测监控系统设备安装技术要求一地面监控中心站：监控系统地面中心站应设在环境相对洁净的地方，监测中心机房面积不小于15平方米，接地装置的接地电阻小于2欧姆，监控用计算机配置为研华工控机2台，一台工作另一台备用，而且必须实现双机热备份。一台激光打印机；一台1KW的UPS不间断电源；两台线路避雷器；地面线路敷设应避免架空现象。机房电源要求专用，电源电压交流220V，电源插座、电源线要牢固可靠，监控机房电源总容量不得小于5KVA。电源地线接地装置必须按图纸制作并敷设（地面220V电源接地装置由矿方制作）。各种设备、电缆应安放整齐牢固，保持室内的整洁干净。二井下设备安装地点条件环境选择供电电源接入方便和距离被控电源较近地点，利于节省电缆。放置地点应便于观察、调试、检验及支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或硐室中，安设应加垫支架，使其距离地板不小于300mm或掉挂在巷道中。严格按照电缆颜色连接，电缆放置时要有余量。地面电缆尽可能不架空，可利用建筑物布线。井下放置电缆要吊挂整齐，并尽量和动力电缆分开悬挂以避免电磁场干扰。 KJ78N型矿井安全监控系统后期系统扩容说明：考虑到今后本矿井将由基建矿井转为生产矿井后对生产及安全监控系统扩容及组网需要，可根据生产规模和需要在现有系统基础上增加地面网络设备和补充井下监控仪以及各种模拟量、开关量传感器等，将来矿部各监控终端机和调度室生产指挥中心视频监控大屏幕的信息数据通过专用光缆与井口监测主计算机联网，矿调度室生产指挥中心视频监控大屏幕与各办公室监控网络终端机由系统服务器，网络交换机和超5类网线组成监测监控终端局域网。局域网络部分是以网络服务器为核心构成，监控主机及其它终端就近采用网线与交换机连接。监测监控系统中心站通过专用光缆与矿部各办公室网络终端机和生产调度室终端大屏幕形成网络系统，以高速以太网为基础，采用开放、标准的整合技术将公司的现场各类控制、监测、及数据采集系统的信息进行整合，实现监控信息收集、处理、查询、统计、分析、等功能，改善煤矿安全生产环境，将安全监控与生产监测系统的数据图形参数、综合单元的管控信息及各种生产子系统信息供矿领导及相关的决策部门实施有效的管理和控制。同时可通过服务器和远程网络将监测监控系统信息传送到上级主管部门。附件： 朔州市立文电子工业工程有限责任公司公司简介朔州市立文电子工业工程有限责任公司成立于一九九七年，位于朔州市经济技术开发区核心地带民福小区，是一家从事产品研发、集成光电子的高科技企业，是一家集生产经营、网络技术服务、软件开发于一体的知识密集型和技术密集型的高新技术企业。企业注册资金500万元。公司业务范围包括：煤矿安全监测监控系统设计、施工、测试、维护、培训，有线电视网络、数字骨干传输网络和局域网建设，会议电视系统及数据接入系统，卫星地面站，智能化小区、智能化大厦综合布线及设备集成，安全防范系统设计、施工（壹级设计施工资质），无线通讯、调度系统，舞台灯光音响设计施工，计算机机房的设计装修，教育系统电子考场、校园网络、校园广播和校园多媒体教学等。公司技术服务与培训体系技术和售后服务方面，我公司总结了一套完善并且行之有效的项目实施与管理方案。公司会派出专业的技术队伍，确保每个项目的顺利进行及圆满完成。（1）公司主要提供的服务 常规技术服务：公司将派出有丰富经验的工程师到现场作技术维护和咨询。热线服务：公司设有热线电话,传真和E-mail信箱，并将指派有经验的工程师随时待命以便为用户提供紧急支持，免费解答客户提出的相关问题。我们在接到用户紧急抢修电话后，根据距离远近，技术人员保证在2小时、4小时、6小时赶往现场处理故障，以确保安全监控系统正常运行工作。公司设有专门从事现场服务的独立机构,并配有专职售后服务技术人员，24小时服务，节假日不休息。工程项目完成以后，系统所有软硬件均实行一年免费保修服务。保修期间产品发生质量问题免费更换，确因质量造成的损坏不受保修期限制。在一年期的常规维护服务结束之后，提供有偿的终生技术支持与保修服务。我公司有定期走访用户制度，不管有无故障，我们每1个月到矿走访一次，提供现场技术指导。（2）培训体系采用逐级培