矿井监控系统.doc

矿井监控系统第一节 矿井安全监控系统一、矿井安全监控系统的设计选型1、设置安全监测系统的重要性矿井设计生产能力为90万t/a大型矿井，13号煤层布置一个综放工作面，1套综掘、1套普掘，运输、通风、供配电等系统交叉作业，不论是哪一个环节出了问题都会酿成事故，甚至造成重大事故。因此矿井设置安全监测监控系统，对矿井安全实施全方位的监测监控是十分必要的。根据煤矿安全规程2010年版158条，160条，170条，171条、175条，以及国家安全生产监督管理总局发布的关于煤矿安全规程最新条文规定，所有矿井必须装备满足煤矿安全规程的矿井安全监控系统。监测系统对矿井井下火灾、瓦斯浓度、一氧化碳、矿井环境温度、风速、负压等影响矿井安全的环境参数、矿井主要机电设备的运行状况、变电所电压、电流、功率、电度等电力参数进行监测。2、矿井安全监控系统的选择本矿井选择KJ70N环境安全监控系统，系统采用时分制分布式结构，主要由地面中心站，现场分站、防雷设备、安全生产参数传感器、断电仪、报警器以及信息传输介质、网络通讯接口等组成。系统可对矿井生产环境中影响安全生产的参数和设备进行自动检测和闭锁控制，并在地面中心站计算机上进行集中显示、报警、记录和自动报表等，并进行危险分析与预测，以提高矿井生产的安全性和自动化水平。设计时选定具有煤矿矿用产品安全标志的安全监控系统，并按规定配置相应设备。监测、监控总站和各分站等主要设备的功能应满足煤矿安全规程2010年版第160条及执行说明第160条要求。二、矿井监控系统中心站的设置监测监控中心站机房为二级负荷供电，并应良好接地。机房应防尘、防火，并应远离电磁辐射干扰的场所设置。监控中心站主要设备如下：（1）、监测监控主机2台，主机为工控机，双机热备。（2）、配置交流稳压电源和UPS电源，确保系统的可靠运行；（3）、网络安全服务器1台，交换机1台，录音电话1台，用作矿领导、通风安全、调度等工作站的信息共享。监控总站的技术要求如下：、环境中心站选址应避开如下区域：发生火灾危险程度高的区域；有害气体来源以及存放腐蚀、易燃、易爆物品的地方；低洼、潮湿、落雷区域和地震频繁的地方；强振动源和强噪音源；强电磁场的干扰的地方；设在建筑物的高层或地下室，以及用水设备的下层或隔壁；重盐害地区。、中心站供配电监控中心需按二级负荷配电，不仅有来自变电所不同母线的两路电源供电，还必须配备性能卓越的UPS电源，正常情况下，由机房综合配电柜提供的电源经UPS稳频稳压、调整电压波形后为计算机设备供电，同时为UPS后备电池充电；一旦市电停电后，计算机设备经UPS逆变后供电，保证对计算机设备的不间断供电，确保供电的可靠性和质量，保证设备足够的停电过渡期。、中心站通信地面中心站主机连续不断地轮流与各个分站进行通信，每个分站接收到主机的询问后，立即将该分站接收的各测点的信号传给主机，各分站又不停地对接收到的各传感器信号（开关量、模拟量）进行检测变换和处理，时刻等待主机的询问，以便把检测的参数送到地面。需要对井下设备进行控制时，主机将控制命令与分站巡检信号一起传给分站，由分站输出通过远动开关控制设备。监控主机将接收到的实时信号进行处理和存盘，并通过本机显示器、电视墙、模拟盘等外设显示出来。可显示各种工艺过程模拟盘、测量参数表、各种参数的实时或历史曲线、柱状图、圆饼图等，也可通过打印机打印各种报表，或通过绘图仪绘制各种图表和曲线。、主机运行要求主机必须24h不间断运行。当工作主机发生故障时，备用主机应在5min内投入工作。、主机电源要求中心站应双回路供电并配备不小于2h在线式不间断电源。、中心站接地及防雷中心站设备应有可靠的接地装置和防雷装置。、中心站应使用录音电话、地面中心站值班应设置在矿调度室内，实行24h值班制度。三、分站及传输设备的设置1、传输电缆敷设安全监测、监控设备之间的输入输出信号必须为本质安全型信号，设备之间必须使用专用阻燃电缆连接，严禁与调度电话电缆或动力电缆等共用。根据MT818标准进行选型，中心站至分站传输采用信号电缆，所有电缆均为阻燃型电缆。主传输电缆选择MHYA32 141/1.38mm型，传输电缆选择MHYBV 141/1.00mm型，传感器电缆选择MHYV 147/0.43型。2、分站及传感器设置井下配置KJF16B型监控分站，井下各类传感器均接入分站，井下分站与地面中心站的信号传输由KJJ14A矿用信心传输接口完成。井下传感器布置应符合AQ1029-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范的相关要求。3、隔爆电源的设置地点、安装方式，断电范围隔爆电源一般设置在无淋水、顶板支护可靠的巷道内，通过KDW65矿用隔爆兼本安直流稳压电源供电。断电范围为其控制的分站内的设备。四、甲烷传感器的设置1、甲烷传感器的设置要求井下瓦斯传感器要避开淋水点，以防失灵。瓦斯传感器应垂直悬挂在巷道上方风流稳定的位置，距顶板(顶梁、屋顶)不得大于300mm，距巷道侧壁(墙壁)不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。2、甲烷传感器的设置位置根据峁底矿井的地质报告，本矿井为低瓦斯矿井。设计需在13101综放工作面、各掘进工作面、井下测风站、煤仓及溜煤眼等地点设置甲烷传感器。（1）、13101综放工作面13101综放工作面共设置甲烷传感器3个，其中工作面设置甲烷传感器1个，安设在靠近工作面的回风巷不大于10m处；工作面回风巷设置甲烷传感器1个，安设在第一合流点以里1015m处；工作面上隅角设置甲烷传感器1个，安设在工作面上隅角位置。（2）、掘进工作面本矿井共有2个掘进工作面，每个掘进工作面安设1个甲烷传感器，安设位置为距掘进工作面5m内；每个掘进工作面回风流合流处安设1个甲烷传感器，安设在距回风合流点1015m处。（3）、其它地点设置的甲烷传感器、采区回风巷、总回风巷测风站应设置甲烷传感器；、掘进机和采煤机应自带机载式甲烷便携仪；、井下煤仓及溜煤眼上方应设置甲烷传感器（4）、甲烷传感器报警、断电、复电值及断电范围相见下表10-1-1表10-1-1 监测监控点传感器和执行器配置表设置地点报警浓度(%)断电浓度(%)复电浓度(%)断电范围采煤工作面1.01.51.0工作面及其回风巷全部非本质安全型电气设备回采工作面上隅角1.01.51.0工作面及其回风巷全部非本质安全型电气设备回采工作面回风巷1.01.01.0采面及其回风巷道内全部非本质安全型电气设备掘进工作面1.01.51.0掘进巷道内全部非本质安全型电气设备掘进工作面回风流1.01.01.0掘进巷道内全部非本质安全型电气设备总回风巷0.7采区回风巷1.01.01.0回风巷道内全部非本质安全型电气设备采煤机1.01.51.0采煤机电源掘进机1.01.51.0掘进机电源井下煤仓上方1.51.51.5贮煤仓运煤的各类运输设备3、其它传感器的设置（1）、一氧化碳传感器根据峁底矿井地质报告，本矿井有自燃发火倾向性，应设置一氧化碳传感器。一氧化碳传感器应垂直悬挂，距顶板(顶梁)不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。、采煤工作面一氧化碳传感器设置13101采煤工作面共安设2个一氧化碳传感器，其中工作面上隅角安设1个一氧化碳传感器，安设位置为工作面上隅角；工作面回风流合流处安设1个甲烷传感器，安设在距回风合流点1015m处。一氧化碳传感器报警浓度为0.0024%CO。、其它地点一氧化碳传感器设置带式输送机滚筒下风侧1015m处应设置一氧化碳传感器；自然发火观测点、封闭火区防火墙栅栏外宜设置一氧化碳传感器；本矿井采区回风巷及总回风巷设置一氧化碳传感器。一氧化碳传感器报警浓度均为0.0024%CO。（2）、温度传感器温度传感器应垂直悬挂在巷道正顶上，距顶板(顶梁)不得大于500mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。、采煤工作面温度传感器设置13101采煤工作面回风流合流处安设1个温度传感器，安设在距回风合流点1015m处。采煤工作面温度传感器的报警值为34。、其它地点温度传感器设置机电硐室温度传感器吊挂在设备下风测，报警值为34。（3）、风速传感器风速传感器应设置在巷道前后10m内无分支风流、无拐弯、无障碍、断面无变化、能准确计算风量的地点。当风速低于或超过煤矿安全规程的规定值时，应发出声、光报警信号。在总回风巷及采区回风巷安设风速传感器。（4）、风门开闭传感器矿井和采区主要进回风巷道中的主要风门必须设置风门传感器。当两道风门同时打开时，发出声光报警信号。（5）、设备开停传感器局扇安装设备开停传感器（6）、馈电状态传感器为监测被控设备瓦斯超限是否断电，被控开关的负荷侧必须设置馈电传感器。（7）、烟雾传感器带式输送机滚筒下风側10-15m处应设置烟雾传感器。（8）、风筒传感器掘进工作面局部通风机的风筒末端宜设置风筒传感器。（9）、水位传感器安设在各水仓内的适当位置。（10）、煤位传感器安设在采区煤仓内的适当位置。本节所述各类传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度及断电范围依据2010年版煤矿安全规程。安全生产监控系统图见CA1521-274-1，安全生产监控巷道及采区传感器布置图见CA1521-274-2，安全生产监控断电控制图见CA1521-274-3。井下各类传感器和执行器配置表见表10-1-2。表10-1-2 监测监控点传感器和执行器配置表分站名称布置地点低浓温度一氧化碳风速设备开停风筒开关风门馈电状态断电器声报警器水位煤位中央变电所水泵房2662轨道上山大巷掘进面2112113102面运输顺槽掘进21121运输上山大巷2113101工作面33211井底煤仓11总回风巷测风站1111一采区泵房12其它地点1241备用2111121111合计12943231277751第二节 其他安全生产监控系统一、井下胶带输送机监控系统1、井下胶带输送机监控系统本矿井下共有胶带输送机4条，选用KJD5矿用型胶带监控系统对1条综采工作面运输顺槽胶带输送机、1条主要一采区胶带下山输送机、1条掘进胶带输送机、1条主斜井胶带输送机进行监测监控。控制系统由操作控制台及检测传感元件组成。操作控制台安装于胶带机现场，完成对胶带机的信号检测和执行控制，以手动或自动方式对胶带运输系统的工作状态、故障性质、故障地点、煤仓煤位、运煤量等重要信息进行显示，并能遥控胶带机、给煤机等设备的开停和相关皮带之间的闭锁控制。每条皮带主要的检测保护有：胶带速度、胶带跑偏、紧急闭锁、物料探测、设备开停、烟雾、料位、运煤量及温度保护、灭火洒水保护、防尘洒水保护、断带保护、撕裂保护等。此系统具有信息联网功能，以便将来矿井自动化程度提高后，实现地面调度中心集中监控，并能监视运行参数和设备运行画面的通讯。2、井下人员安全监测系统本设计选用KJ70N型矿用人员安全监测系统，可实时查询当前井下人员和车辆的数量及分布情况，查询任一指定井下人员和车辆在当前或指定时刻所处的区域；查询任一指定井下人员当日或指定日期的活动踪迹。在井下一些重要硐室、危险场合（如盲巷等）配备RFID识别器和语音站可有效地阻止人员违章进入，并将违章人员记录在案；班末清点时，如发现人员丢失则报警；或者发现人员在井下超过给定时间，自动报警提示并提供相关人员的名单等信息；可对事故现场人员进行搜寻和定位搜寻，以便及时救护；可对井下人员进行下井次数、时间等多种分类的统计，便于考核。3、煤炭产量监控系统本设计选用了一套煤炭产量监控系统SJ-CLJC-P，该系统产品是依据MT 1082-2007煤炭产量远程监测系统通用技术要求而设计的。该系统功能完善、性能卓越，可适用于煤矿的轨道、皮带、箕斗等多种提升方式的动态称重计量。该系统由硬件和软件两部分组成，而硬件部分又分为控制中心和现场采集分站两部分，中心站置于控制室内，实现远程控制，远程查看流量累积量、修改参数、远程调零标定。远程记录查询；采集分站置于皮带附近，实现现场就地控制。采集分站配有液晶显示屏支持现场查看修改参数功能，遥控器操作简单方便，防止开盖操作有粉尘污染。分站至中心站信号传输可通过线路传输、也可通过工业环网传输。设计选择在主斜井胶带输送机机头设置一套核子称/电子皮带秤。同时，可以通过访问相关数据库接入汽车衡、轨道衡系统，通过上位机接入核子称/皮带称系统。一体化监控平台软件平台需通过工业以太网与产量监控系统连接，产量监控系统系统能够实时、准确、稳定地同综合自动化控制集成软件平台进行数据交换可实现以下矿井、工作面、班组等煤量监测。系统将产量数据传送矿调度指挥中心一体化监控平台，以便相关部门随时掌握矿井的实时生产情况。4、井下主排水系统该系统选用1套矿用PLC控制装置完成对各台排水泵的参数检测和控制，可真实反映井下的水泵房所有水泵和水仓的运行工况，包括有每台水泵运行状态、故障状态、运行时间、各个水仓的水位、电机运行电压和电流、电机温度和水泵流量和压力等参数。并能够自动根据每台水泵的运行时间进行自动切换，保证设备的有效维护和运行。监控系统具有上传矿井综合监测监控系统的数据联网接口，可在调度中心相应的工作站上进行设备状态、故障信息的显示、记录、查询、分析和报警，也可进行操作和控制。5、电力监控系统电力调度系统的范围包括地面各级变电所、井下主变电所、一采区变电所等。由地面中心站、现场分站、信息传输介质、网络通讯接口等组成。利用计算机应用、信息传输、现代控制和传感技术对矿井电力系统范围内的各子系统的设备在调度室对应的上位机上进行集中控制和监视。将地面和井下电力系统分别接入综合自动化系统，在调度室工作站上实现电力监控系统的组态，能够远程合、分闸。在调度室工作站上能够监视各变电所的短路、漏电、接地、过流、欠压、缺相等保护，并对其进行报警。根据地面主变电所、井下主变电所及一采区变电所所采用的微机综合保护装置，利用其提供的RS232/RS422/RS485及以太网接口，采用IEC870-5-104电力标准协议，将保护装置的四遥量、保护信息等经规约转换后上送监控系统。6、束管监测系统选用一套束管监测系统，对井下的O2、N2、CO、CH4、CO2、 C2H4、C2H6、C2H2等气体含量实现24小时连续循环检测，并将数据上传至监控中心，为矿井管理层提供科学的依据。该系统配置1套束管色谱微机监测系统，由地面抽气泵、气体采样控制柜、束管专用色谱仪、分析仪器柜、工业控制型微机等设备和井下束管、分路箱等组成，并配置系统分析控制软件，通过束管取样，分析采空区、密闭区及巷道中的气体成分和浓度，实现对矿井自燃发火情况的早期预测预报。束管监测系统系统图见CA1521-263-1。第三节 使用和维护煤矿应建立安全监控设备检修室，负责本矿安全监控设备的安装、调校、维护和简单维修工作。安全监控设备检修室宜配备甲烷传感器和测定器校验装置、稳压电源、示波器、频率计、信号发生器、万用表、流量计、声级计、甲烷校准气体、标准气体等仪器装备；安全监控设备检修中心除应配备上述仪器装备外，具备条件的宜配备甲烷校准气体配气装置、气相色谱仪或红外线分析仪等。井下安全监测人员必须24小时值班，每班检查安全监控设备及电缆，发现问题，及时解决。对甲烷等传感器应严格按使用说明书的有关规定定期调校。并应严格按2010年版煤矿安全规程中相关规定执行。低浓度甲烷传感器每隔10天需校调。传感器校调需准备1%-2%CH4校准气体、配套的减压阀、气体流量计和橡胶软管，空气样。调试程序如下：（1）、空气样用橡胶软管连接传感器气室。（2）、调校零点，范围控制在0.00-0.03%CH4之内。（3）、校准气瓶流量计出口用橡胶软管连接传感器气室。（4）、打开气瓶阀门，先用小流量向传感器缓慢通入1%-2%CH4校准气体，在显示值缓慢上升的过程中，观察报警值和断电值。然后调节流量控制阀把流量调节到传感器说明书规定的流量，使其测量值稳定显示，持续时间大于90s。使显示值与校准气浓度值一致。若超差应更换传感器，预热后重新测试。（5）、在通气的过程中，观察报警值、断电值是否符合要求，注意声、光报警和实际断电情况。（6）、当显示值小于1.0 %CH4时，测试复电功能。测试结束后关闭气瓶阀门。（7）填写调校记录，测试人员签字。新甲烷传感器使用前、在用甲烷传感器大修后应调校。校调需配备催化燃烧式甲烷测定器检定装置、秒表、温度计、校准气（0.5、1.0、3.0%CH4）、直流稳压电源、声级计、频率计、系统分站等。调校程序如下：（1）、检查甲烷传感器外观是否完整，清理表面及气室积尘。（2）、甲烷传感器与稳压电源、频率计（或分站）连接，通电预热10min。（3）、在新鲜空气中调仪器零点，零值范围控制在0.00-0.03%CH4之内。（4）、按说明书要求的气体流量，向气室通入2.0%CH4校准气，调校甲烷传感器精度，使其显示值与校准气浓度值一致，反复调校，直至准确。在基本误差测定过程中不得再次调校。（5）、基本误差测定。按校准时的流量依次向气室通入0.5、1.0、3.0%CH4校准气各约90s，每种气体分别通入三次，计算平均值，用平均值与标准值计算每点的基本误差。（6）、在每次通气的过程中同时要观察测量报警点、断电点、复电点和声、光报警情况。以上内容也可以单独测量。（7）、声、光报警测试。报警时报警灯应闪亮，声级计距蜂鸣器一米处，对正声源，测量声级强度。（8）、测量响应时间。用秒表测量通入3.0%CH4校准气