某矿安全监测监控及其装备设计

某某矿矿安安全全监监测测监监控控及及其其装装备备设设计计 第第一一节节 概概述述 一一 安安全全监监测测监监控控系系统统设设置置要要求求 1 设置的重要性 煤矿生产的主要特点之一是井工生产 井下环境差 瓦斯易于集聚 容易引起瓦斯和煤尘 爆炸而酿成事故 另一特点是大型机电设备多 如提升机 绞车 胶带运输机 通风机 压 风机等电气设备 这些设备的正常运转与否 对矿井安全生产影响极大 管理人员及时了解和 掌握井下环境各有关参数不清和设备运转的状态 具有极其重要的意义 矿井安全监控是保障 煤矿安全生产的重要措施之一 随着矿井监测 监控技术的发展 矿井监测 监控设备在煤矿 安全生产中发挥着越来越重要的作用 近20 年来 我国主要国有 地方煤矿都安装了各种矿 用环境 生产监控系统 这些技术和装备极大地改变了我国煤矿安全生产的面貌 已成为主要 的安全生产设备之一 2 设置的条件和要求 矿井监测监控系统是指对煤矿井上 下的环境参数及有关生产环节的机电设备运行状况进 行检测 用计算机对采集的数据进行分析处理 对设备 局部生产环节或过程进行控制的一种 系统 根据国务院安全生产委员会文件安委办 2006 21 号 关于加强煤矿安全监控系统装备联 网和维护使用工作的指导意见 国家煤矿安全监察局关于贯彻落实 煤矿安全监控系统及检 测仪器使用管理规范 的通知 中华人民共和国安全生产行业标准AQ6201 2006 煤矿安全 监控系统通用技术要求 和 煤矿安全规程 2009 年版 的要求 矿井必须装备安全监测监 控系统 本设计按照 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 AQ1029 2007 的规定 将监控设备甲烷 馈电 设备开停 风压 风速 一氧化碳 烟雾 温度 风门 风筒等传感 器安装到位 安装数量 地点和位置符合要求 中心站要装备2 套主机 1 套使用 1 套备 用 确保系统 24 小时不间断运行 以便及时准确地反映井下各监控点的环境参数和生产设备运 行状况 二二 安安全全监监测测监监控控系系统统选选择择 1 开采技术条件和安全条件 2 安全监测监控设备系统选择 安全监测 监控的选型 应充分体现系统的可靠性 先进性 开放性 可扩展性 经济性 满足矿井生产能力 及时有效获得监测监控等管理信息的需要 同时还要考虑矿井近 远期的 发展 产品的更新与升级换代 售后服务 传输接口等多方面的因素 根据矿井的灾害种类及 程度 确定设置集中固定式连续安全监测 监控系统 矿井现已有 KJ91N 煤矿安全生产综合监控系统 第第二二节节 安安全全监监测测 监监控控和和传传输输设设备备 选选择择 KJ91N 煤矿安全生产综合监控系统由监测主机及其外设传输接口 传输电缆 分站和各种传 感器组成 系统融计算机网络技术 监测监控技术 程控调度通信技术于一体 监控矿井上 下各类安全生产参数及电量参数 汇接管理多个安全与生产环节子系统 该系统可对瓦斯 风 速 负压 一氧化碳 氧气浓度 温度 风门开关等环境参数及水位 压风机风压和机电设备 开停等相关参数和运行情况进行连续监测 一一 监监测测 监监控控设设备备选选择择 1 监测 监控设备选型原则 1 设备必须符合有关国家标准和行业标准如AQ 6201 2006 煤矿安全监控系统通用 技术要求 GB3836 爆炸性环境用防爆电气产品 MT209 煤矿通信 检测 控制用电工电 子产品通用技术条件 MT210 煤矿通信 检测 控制用电工电子产品本试验方法 煤矿 安全生产监测监控系统总体设计规范 煤矿安全生产监测监控系统软件设计规范 通过 煤炭行业标准化归口审查和国家技术监督局认证的检测机构的型式检验 用于爆炸环境的煤矿 安全监控设备 还必须通过国家技术监督局认证的检测机构防爆检验 并取得 防爆合格证 同时还应取得原煤炭工业部 煤矿安全仪器装备定点生产许可证 2 优先选用本质安全型设备 3 安全监测 监控设备必须具有故障闭锁功能 4 安全监测 监控设备必须具备瓦斯断电仪和瓦斯风电闭锁装置的全部功能 当主机和 系统发生故障时 必须保证瓦斯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 监控系统必须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 保障煤炭安全生产 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 7 所有监测设备的外壳防护等级不低于IP54 8 所有监测监控设备必须工作稳定 性能可靠 反应灵敏 抗干扰能力强 2 监测监控设备设置地点和布置 KJ91N 煤矿安全监测系统由地面中心站 地面分站 井下分站 本安电源 各种参数传感器 传输电缆 系统软件等组成 1 地面中心站 地面中心站设在该矿办公房内 其监测主机采用两台高性能 高稳定性的主控机 互为备 用 主机通过传输接口与矿井地面井下各分站通信 监测主机配置一台打印机 同时两台主机 都插有网卡 监测主机的信息可以全部上网 同时还有传输接口 交流稳压电源 UPS 中 心站软件等 系统容量 64 台分站级设备 2 地面分站 地面设一号分站 主要对主通风机房 绞车房 风硐等处的瓦斯 风速 温度 一氧化碳 压差等进行监测 采用 KJ91A F 12 型为矿用隔爆兼本安型 3 井下分站 在井下设 3 个分站 采用 KJ91A F 12 型为矿用隔爆兼本安型 二号分站设在 180m 水泵 房 主要对水泵房内设备开停 设备馈电状态 温度等进行监测 并对 100m 130m 回风石 门内的瓦斯 风速等进行监测 三号分站和四号分站均设在 150m 运输石门内 主要对采煤 工作面和备用工作面 130m 回风石门 130m 平巷 掘进工作面等处的瓦斯 风速 设备馈 电状态 风机开停 风筒状态 风门开启等进行监测 具体布置见矿井安全监测监控接线图8 1 井下分站采用的 KJ91A F 12 型 该分站以美国德州半导体公司usp430 系列 16 位单片 机为核心 可实现信号系集 处理 控制和通讯功能 具有16 路输入口 可配接 16 路模拟 量或开关量传感器 模拟量 开关 可任意互换 具有 8 路断电控制输出 其中近程2 路 远和 6 路 能实现就地断电和远程断电控制 4 传感器 传感器为本质安全型 瓦斯等传感器具有超限就地报警显示功能 声光报警 传感器能输 出标准信号 可根据需要选择电流 电压 频率 开关或通讯信号 二二 传传输输方方式式及及器器材材选选型型 系统传输方式 RS 232C 移频键控 FSK 信号 传输速率 1200bps 采用 2 芯无极性电缆 主站到分站最大传输距离不大于15km 分站到传感器距离不大于1 5km 下井传输电缆沿混合井敷设PUYV39 l 型矿用信号铠装电缆 分站到传感器采用PUYVR 型矿用信号软电缆 所有电缆均为阻燃型 电缆及其连接器件均能满足其相应使用环境的要求 第第三三节节 监监测测设设备备各各类类传传感感器器布布置置 一一 回回采采工工作作面面传传感感器器选选型型及及配配置置 该矿井为低瓦斯矿井 工作面实行 U 形通风 在采煤工作面上隅角 采面上部平巷距 回采面 10m 处 工作面回风巷距风流汇合10 15m 处 设置高低浓度组合式瓦斯传感器各一 个 采煤工作面上隅角和采面上部平巷距回采面 10m 处瓦斯传感器报警浓度值为 1 断 电浓度值为 1 5 断电范围为工作面及回风巷内全部非本质安全型电气设备 复电值为 1 工作面回风巷距风流汇合10 15m 处瓦斯传感器报警浓度值为 1 断电浓度值为 1 0 断电范围为工作面及回风巷内全部非本质安全型电气设备 复电值为 1 二二 掘掘进进工工作作面面传传感感器器选选型型及及配配置置 1 在掘进工作面混合风流处 距迎头5m 以内 设置瓦斯传感器一个 2 在工作面回风流中 回风巷道口以里10 15m 处 设置瓦斯传感器一个 3 在掘进工作面局部通风机的风筒末端设置风筒传感器一个 4 在掘进工作面配电点设置局扇开停传感器一个 馈电开关盒传感器一个 工作面的风机 馈电开关与瓦斯浓度构成了风电 瓦斯电闭锁 掘进工作面瓦斯传感器报警浓度值为 1 0 断电浓度值为 1 5 断电范围为掘进巷 道内全部非本质安全型电气设备 复电值为 1 0 掘进工作面回风流中瓦斯传感器报警浓 度值为 1 0 断电浓度值为 1 0 断电范围为掘进巷道内全部非本质安全型电气设备 复 电值为 1 0 三三 其其他他地地点点传传感感器器选选型型及及配配置置 1 机电硐室 180m 水泵房设置温度传感器 设备开停传感器和馈电状态传感器各一只 温度传感器的报警值为 34 风速传感器的报警值按照 煤矿安全规程 的要求 2 回风巷设测风站 1 测风站设置地点 在采区的回风巷和总回风巷内设置测风站 2 测风站内设置甲烷传感器 风速传感器各一只 采区回风巷甲烷传感器报警浓度值为 1 0 断电浓度值为 1 0 断电范围为采区回 风巷内全部非本质安全型电气设备 复电值为 1 0 总回风巷甲烷传感器报警浓度值为 0 7 风速传感器的报警值按照 煤矿安全规程 的要求 4 矿井主要通风机风硐 风硐内设置风速传感器 压差传感器 甲烷传感器各一只 5 其他 根据矿井通风系统 需要设置2 道主要风门 在每处风门的位置各设置风门开启传感器 矿井主要通风机房内设置设备开停传感器2 只 各类传感器的安装 报警 断电范围及复电要求应按 煤矿安全规程 和煤炭部煤安字 1995 第 562 号文颁发的 矿井通风安全监测装置使用管理 规定执行 采 掘作业规程或 安全技术措施应对传感器种类 数量 安装要求 被控范围 便携式瓦斯报警仪悬挂位置等做 出明确规定 地面主控计算机 KJ91N 传输接口KJ91N J 1 地面控制分站 KJ91A F 12 回风井风硐 1KS 1FY 1CH4 主通风机房2KT 2KD 130m风门 2FM 混合井绞车房1KD 1KT 二煤掘进 1FT 2CH4 2KD 2KT 备用工作面 2CH4 180m水泵 1KD 1KT 1WD 二煤采煤 2CH4 线路避雷器KJ91N BL 矿井安全监测监控接线图 PUYV39 1 1 4 1 1 38 PUYV39 1 1 4 1 1 38 PUYV39 1 1 4 1 1 38 PUYV39 1 1 4 1 1 38 PUYV39 1 1 4 1 1 38 2 180水泵房分站 KJ91A F 12 3 150m石门分站1 KJ91A F 12 4 150m石门分站2 KJ91A F 12 地面备用计算机 KJ91N 100回风石门1FS 1CH4 三煤掘进 1FT 2CH4 130回风石门1FS 1CH4 单位 m3 s Q 7 0 通风网络图 三煤掘进 2KD 2KT 130回风石门1FS 1CH4 150m二煤平巷风门 2FM 150m三煤平巷风门 2FM 180m三煤平巷风门 2FM 图 8 1 矿井安全监控接线图 第第四四节节 矿矿井井各各类类传传感感器器装装备备量量 一一 矿矿井井传传感感器器装装备备标标准准 一 矿井设计生产能力 开拓 采掘布置及工作面数目 二 矿井瓦斯等级 煤层自燃发火倾向性等安全条件 三 矿井生产管理水平及操作要求 矿井设有安全监测监控系统KJ91N 在生产管理上应严格按 煤矿安全规程 矿井通 风安全监测使用管理规定 的有关要求进行管理 1 监测探头的安设位置 报警点 断电点 断电范围必须符合 规程 规定 避免瓦斯 超限 采用机房手控与现场试验的方法检验断电功能 确保监测数据的准确性和断电功能灵敏 可靠 2 监测机房要认真做好监测主机和终端屏幕的观察监视工作 并经常调看瓦斯曲线图进行 分析 发现瓦斯超限和其它异常情况 及时向有关领导及单位汇报 为瓦斯管理提供信息资料 做好安全监控联网系统的维护和管理 保持网络信息的正常传输 3 提高监控系统装置的质量标准化工作 监测线路要用接线盒 杜绝明接头 4 瓦斯探头的吊挂位置要符合规定要求 放炮前必须由放炮员将探头移到安全地点 炮后 再吊挂到规定的位置 掘进工作面T1 探头要吊挂在距迎头 5m 范围内 并且不得正对风筒出 口 5 加强光学瓦斯机 便携式瓦斯检测报警仪的维修 调试 充电与收发工作 每班要清理 煤尘 定期校准精度 不符合规定要求的严禁发放 6 矿长 技术人员 跟班干部 班队长 放炮员和电钳工下井时应携带便携式瓦斯检测报 警仪 7 监控装置在井下连续运行6 12 个月 应将井下部分全部运到地面进行全面检修 8 矿长 矿技术负责人必须每天审阅矿井安全监控系统监测日报 发现问题 及时处理 9 采区设计 采掘作业规程和安全技术措施应严格按 煤矿安全规程 第 159 条规定 对安全监控设备的设置 电缆的敷设 控制区域等作出明确规定 10 当电网停电后 安全监控系统应能保证正常工作时间不少于2 小时 二二 矿矿井井各各类类传传感感器器的的装装备备量量 矿井安全监测监控系统 在井上设有监测监控中心站 在井上下设有分站 井上下配备有 反映安全和生产方面的各类传感器 传感器的配置满足 煤矿安全规程 2009 每矿安 全监控系统及检测仪器使用管理规范 AQ 1029 2007 相关要求 矿井安全与生产监测监控各类传感器数量见表8 1 各类传感器备用量按使用量的20 配备 取为整数 第第五五节节 矿矿井井安安全全监监测测监监控控系系统统运运行行可可靠靠性性分分析析 一一 安安全全监监测测监监控控系系统统选选择择的的合合理理性性 先先进进性性 矿井采用的安全监测监控系统是集环境安全 信息管理 网络应用 同时兼容瓦斯抽放等 子系统的煤矿安全综合监控系统 产品具有独特的三级断电和交叉断电能力 中心站程控 分 站控制和传感器就地断电 适合煤矿井下使用 系统可实现全矿及矿区信息集中远程共享能 力 本矿选用的监测监控系统能满足安全生产的要求 表表 8 8 1 1 矿矿井井安安全全监监测测系系统统传传感感器器布布置置 传感器名称 分站名称 低浓 瓦斯 CH