六大系统设计.doc

六大系统设计前 言一、项目背景2010年7月19日，国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发【2010】23号）正式发布，其中明确提出“煤矿、非煤矿山要制定和实施生产技术装备标准，安装监测监控系统、人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通讯联络系统等技术装备，并于3年内完成。逾期未安装的依法暂扣安全生产许可证”。2010年10月9日，国家安全监管总局关于印发金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”安装使用和监督检查暂行规定的通知（安监总管一【2010】168号）要求非煤矿山企业应规定要求期限安装使用安全避险“六大系统”，并加强日常管理和维护，确保各系统正常运行。为推进地下开采非煤矿山企业“六大系统”建设，提高本质安全生产水平，国家安全监管总局专门下发了关于切实加强金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设的通知（安监总管一2011108号），对规范和推进金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设工作提出了明确要求。组织制定并发布了金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范、金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范、金属非金属地下矿山压风自救系统建设规范、金属非金属地下矿山供水施救系统建设规范、金属非金属地下矿山紧急避险系统建设规范、金属非金属地下矿山通信联络系统建设规范等6个建设规范。文件规定确保2013年6月底前全面完成“六大系统”建设任务。山东省安全生产监督管理局关于进一步做好金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设的通知（鲁安监发2011152号），规定示范企业应于2012年6月底前完成建设任务，其他地下矿山企业应于2013年6月底前完成。凡在2013年6月底前未完成安全避险“六大系统”建设要求的，要依法依规暂扣安全生产许可证，限期整改，逾期仍未完成的，提请地方政府予以关闭。山东省人民政府办公厅关于进一步加强矿山企业安全生产工作的意见鲁政办发201167号，煤矿和地下开采的非煤矿山到2013年6月底要完成“六大系统”建设，达不到要求的，收回矿山安全生产许可证，提请政府关闭。关于贯彻落实鲁政办发201167号文件有关问题的通知鲁安监发201233号，要求按照关于进一步做好加强金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设的通知（鲁安监发2011152号）要求积极推进“六大系统”建设，确保2013年6月底前完成建设任务。建立并完善金属非金属井下安全避险“六大系统”是国家安全发展的需要。根据相关文件规定，结合山东鑫国煤电有限责任公司汶阳石膏矿实际情况，编制本设计。二、设计范围本次“六大系统”主要包括全矿井井下生产范围，主要包括井下监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和井下通讯联络系统及相关设施和投资概算等相关内容。设计基准是2012年底，按矿井生产接续计划布置的采掘工作面。三、编制依据1、山东鑫国煤电有限责任公司汶阳石膏矿-160m水平采掘工程平面图、2012年底井下人员分布示意图；2、国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023号文）。3、国家安全监管总局关于印发金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”安装使用和监督检查暂行规定的通知（安监总管一201068号文）。4、国家安全监管总局专门下发的关于切实加强金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设的通知（安监总管一2011108号文）。5、山东省安全生产监督管理局关于进一步做好加强金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设的通知（鲁安监发2011152号文）。6、山东省人民政府办公厅关于进一步加强矿山企业安全生产工作的意见（鲁政办发201167号）。7、山东省安全生产监督管理局，关于贯彻落实鲁政办发201167号文件有关问题的通知（鲁安监发201233号）。8、现行的国家非煤矿山等行业有关的技术政策、规程、规范和技术标准，主要有金属非金属矿山安全规程（GB16423-2006）,山东省石膏矿山安全规程（DB37/1024-2008）。9、金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范、金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范、金属非金属地下矿山压风自救系统建设规范、金属非金属地下矿山供水施救系统建设规范、金属非金属地下矿山紧急避险系统建设规范、金属非金属地下矿山通信联络系统建设规范等6个建设规范。四、主要技术特征1、监测监控系统：矿井已有一套在线安全监测监控系统，主要包括：采空区监测监控系统以及各主要机电设备的自动控制系统，并通过矿井局域网实现联网，实行计算机科学管理。本设计需将监测监控系统接入避难硐室即可。2、人员定位系统：本矿井已有1套KJ271型井下作业人员考勤定位系统。3、紧急避险系统：根据矿井生产实际情况及井下工作人员分布，考虑设计在-160m井底车场布置永久避难硐室1个，容量40人。不设可移动救生舱。4、压风自救系统：最大班下井人数33人，救援用风量按照每人不低于0.3m3/min计算，按照1.2倍的富裕系数，救援用风量为12m3/min，考虑沿途漏风系数1.2，救援用风量为15 m3/min，因此本设计需增加1台排气量为40 m3/min的空压机。正常总供风量40 m3/min，满足救援用风的需要。本设计需将压风自救系统接入避难硐室即可。5、供水施救系统：井下采用消防给水管道系统，经混合井下井后，由井底车场接向各采掘工作面，利用水源位置与井下用水点间的自然压差向井下用水点供水，采取枝状布置方式，井下消防给水管道接入永久避难硐室，为硐室提供应急供水，供水管路沿底板直埋设进入避难硐室，设专用接口和供水阀门。接入避险硐室之前在支管上设减压阀，避免压力过大对人员造成损伤。本设计需在地面新建一座有效容积200m3的钢筋混凝土结构消防水池。6、通讯联络系统：本矿井已有1套通讯联络系统，包括行政管理系统、生产数字程控调度系统、KTL109型泄露通讯系统及KXY127型矿井智能应急救援语音广播系统等。井下安装地点主要在轨道大巷及上下山的上、下部、各采掘工作面、井下中央变电所、火药库等，本设计需将通讯联络系统接入避难硐室即可。五、问题与建议本次“六大系统”设计方案针对2012年底山东鑫国煤电有限责任公司汶阳石膏矿井下采、掘工作面布置进行设计，待实施时应随着采、掘工作面的推进，矿井“六大系统”相关设施应根据实际情况相应调整。第一章 矿井概况山东鑫国煤电有限责任公司汶阳石膏矿位于肥城市东南，汶阳镇砖舍管区境内，高杭村北200300m。东距104国道14公里，距泰安市泰安市区38公里。地理坐标为：东经11655101165700，北纬 355800355855。井田东西长1849.34m，南北宽1319.5m，面积2.4403km2。山东鑫国煤电有限责任公司汶阳石膏矿隶属于山东鑫国煤电有限责任公司。2001年4月开工建设，2004年1月1日竣工投产，设计生产能力24万t/a，目前共一个生产水平，即-160m水平，根据计划至2012年底，即将布置4个回采工作面，2个掘进工作面，最大班下井人数33人。第一节 安全生产条件一、矿井地质大汶口石膏矿区地处中朝准地台，鲁西断块隆起区（台背斜）内的大汶口断陷盆地中。盆地东部和南部分布下古生界寒武奥陶系地层，露头零星；北部和西部则大面积出露前寒武基底侵入岩系，盆地内发育厚约1728m的第四系松散层，并隐伏分布巨厚的下第三系，其内赋存有丰富的石膏、岩盐、钾盐等矿产。南留断裂为盆地北部边界断层(包括F60、F62、F64)，分布在边院、过村、满庄一带，呈北突的弧形延伸，盆地南部边缘及盆地内发育东西向、北北东向、北西向三组断裂，对含膏岩系有一定的破坏作用。其中F1断层是矿区南部规模较大的断层，呈北西西向展布，倾向北。本矿井位于大汶口断陷盆地的中南部偏西部位，张庙 断层从矿东南边界通过，地表发育厚约20m的第四系，其下伏地层为第三系，即含膏岩系。（一）地层井田内钻探工程仅揭露第三系、第四系。第三系又分为下第三系、上第三系，未见岩浆岩活动。本井田地层简述，地层自下而上是： 1.第三系（1）下第三系（E2-3）下第三系隐伏于第四系或上第三系之下，地层属早第三纪官庄群，本区发育两个组即朱家沟组和大汶口组。 朱家沟组（EgZ ）与下伏古生界角度不整合接触，厚度300m以上。 大汶口组（EgD）整合于朱家沟组之上，井田内有自南而北变厚的特点，可分为三个岩性段，自下而上为：一段（EgD1），钻孔未揭露，以紫红色泥岩、砂质泥岩为主，厚300m500m。二段（EgD2），总厚度大于360m，钻孔揭露在200m左右，下伏与其整合接触，地层产状倾向3455，倾角58。以其岩性组合又分为三个岩性段自下而上为： .膏下泥灰岩带（EgD2-1）：厚约 80m，岩性主要为泥灰岩、含膏泥灰岩，石膏中偶见自然硫。 B.含膏岩带（EgD2-2）：为矿段内的含膏层位，最大揭露130m，岩石组合以石膏、钙质页岩、泥岩为主，主膏层多集中在该带上部。矿段内将该带石膏划出层，可采石膏累计厚度在5m40m左右，该带厚度变化较大，一般具有东厚西薄的变化趋势。C.膏上泥页岩带（EgD2-3）：岩性主要为泥岩、钙质页岩、泥灰岩等，厚度10m至20m不等，岩石固结程度一 般较好，层理明显，局部偶尔发育少量砂质泥岩。三段（EgD3）：与下伏二段整合接触，厚度 50m150m，自南向北随埋深加大而变厚，岩性主要为杂色泥岩、页岩、砂质泥岩，少量砂岩，偶尔见薄层石膏（区域上称为第矿带），泥岩中植物化石较丰富，常含碳质等有机物，岩石固结程度一般较差。（2）上第三系（N）岩性为土黄色粘土或固结程度较差的泥岩，偶尔也发育少量中粗粒砂岩，位于第四系砂砾层之下、官庄群之上，与下伏大汶口组三段呈角度不整合接触，厚度12m46m。 2.第四系（Q）地层单位为大埠组（Qpdb），厚度一般1728m，非常稳定，下部岩性为松散的褐黄色中粗砂、砂砾层；砾石成分以石英岩和石英类花岗岩为主，分选和磨圆均较好，上部多为土黄色、灰色砂质粘土、粘土等。系古河道冲积物以及后来的残坡堆积物，为矿段内主要含水层。 地层柱状图二、构造在区域构造控制下，井田为向北倾斜的单斜构造，地层走向近东西，倾向3455，倾角58，矿段内断裂构造不发育，主要断裂构造为张庙断层，位于井田东南部，是由电法测量成果确定的，该断层可能是区域上的F1断层在张庙村南改变方向，而向西南方向延伸了，推测倾向南东 132，倾角75，落差164m，属同沉积正断层。此外, 区段内没有发现岩浆岩侵入及陷落柱等其他特殊构造。故认为矿段内构造非常简单。三、膏层井田内矿层，可采矿层最大厚度21.35m，最小厚度1.10m。自上而下编号为、 ，分层下角为1.2.3. .示第一分层、第二分层. .。下面分矿层叙述其特征和变化规律。（1）矿层：在矿段中部发育，顶板埋深163m 231m，自南向北埋深逐渐加大，厚度1.102.84m，平均1.65m。一般只有一个单层，多为结晶石膏，矿石品级以二级品和五级品为主，顶底板岩性以泥灰岩为主，少量页岩，不可采。 （2）矿层：全区普遍发育，为本矿段的主要矿层之一。一般有2个分层，即1、2，其中2分层发育一夹层、厚度1.20m4.79m不等。单孔单分层最大厚度12.24m，单孔各分层累计厚度最大20.04m（汶ZK1孔），最小5.05m（汶ZK7孔），平均11.72m，一般中部和东部较厚，西部较薄，矿石品位47.7389.90，以三级品为主，少量二级、四级和五级品。矿石类型以透明石膏和雪花石膏为主，少量粗晶石膏和条带状石膏，其顶、底板岩性以泥灰岩为主，少量页岩和泥岩。（3）矿层：全区普遍发育，为本矿段的第二个主要矿层。多数都有两个分层，即1、2，局部一个分层，各分层基本无夹层。单工程矿层累计厚度最大21.35m（汶 ZK8孔），最小 2.35m（汶 ZK6孔），平均为10.76m，经钻孔揭露，汶3线、汶4线较厚，向西逐渐变薄。矿石品位为 59.997.12，以二级品和三级品为主，其次为四、五级品。矿石类型以雪花膏和透明石膏为主，少量粗晶石膏和条带状石膏。顶底板岩性以页岩为主，其次为泥灰岩，少量泥岩。（4）矿层：仅在矿段东部和中部发育，西部不发育。一般仅一个分层，单工程最大厚度2.30m（汶ZK1孔），最小1.09m（ZK7孔），平均为1.62m，矿石品位53.4994. 63，以二级品为主，少量三级品和五级品。矿石类型基本以雪花石膏为主，少量透明石膏和粗晶石膏，顶底板岩性多数为泥灰岩，局部泥岩，不可采。5）矿层：除汶ZK3孔不发育外，其余钻孔都有揭露。一般三个分层，局部2个分层，单工程累计最大厚度8. 52m（汶 ZK8孔），最小厚度 2.78m（汶 ZK4孔），平均5.19m，一般显示东部和中部较厚，西部和北部变薄，矿石品位62.7896.30，以二级品、三级品为主，少量一级品和四级品。矿石类型以透明石膏和雪花石膏为主，少量块状石膏，顶底板岩性以灰岩为主，少量页岩和泥岩。（6）矿层：仅在矿段中部和东部有发育，一般13个分层，单工程累计最大厚度11.19m（ZK7孔），最小厚度1.31m（汶ZK9孔），平均为4.96m，矿石品位73.7892.37。一般以三级品和二级品为主，少量四级品。矿石类型多为雪花膏、块状膏，少量条带状石膏。顶底板岩性以泥灰岩为主，少量页岩，不可采。（7）矿层：仅在汶ZK1孔和ZK7孔发育，属局部可采矿层，连续性较差，在东部ZK7孔厚度达7.8m，而西部仅1m多厚，ZK7孔以二级品和三级品为主，汶ZK1孔为五级品，矿石类型有雪花膏、块状石膏和条带状石膏等，顶底板岩性以泥灰岩为主，少量页岩，不可采。四、水文地质（一）水文地质条件1.含水岩组的划分及其富水性矿井与砖舍石膏矿为邻，均位于临汶小水文地质单元的西部，北西部为无限边界，南部与奥灰侵蚀边界断层接触，东南部为 F68断层，距离矿段大于1700m，南偏东方向为F1断层，距离矿段约4Km，是地下水侧向补给盆地含水岩组。区内含水岩组有第四系孔隙水含水岩组，下第三系碎屑岩类孔隙。裂隙水含水岩组，奥陶系、寒武系灰岩裂隙、岩溶含水岩组和变质岩裂隙含水岩组。本井田内含水岩组分别为：（1）第四系松散岩类孔隙水含水岩组该岩组分布于整个井田，上覆有1.70m13.60m厚的粉质粘土。主要是冲洪积砂、砂砾石，厚度7.05m26.67m，平均14.66m，富水性极强，单位涌水量5.26536.855l/s.m，渗透系数为30.17849.03m/d，水位埋深为2.604.20m，年变幅12m，水质较好，是矿区工农业和生活用水水源。（2）第三系矿带顶板含水岩组下伏于第三系粘土岩 隔水层之下，埋深为55.5070.93m，厚度66.30117.21m，平均厚度93.15m。主要含水岩性为泥灰岩、钙质页岩、砂岩、砾岩。砂岩可见海绵状或蜂窝状溶蚀现象，砾石固结性差。地下水位5.315.51m，具有承压性，单位涌水量0.0580.251l/sm，渗透系数为0.0780.333m/d 。（3）石膏矿带含水岩组 该含水岩组位于顶板隔水岩组之下，岩性由石膏、泥灰岩、钙质页岩等组成，埋深148.30314.18m ，厚度 70.07125.32m，局部岩芯可见小溶孔，石膏与夹层接触面上可见水活动痕迹，水位埋深3.555.20m，单位涌水量0.0160.090l/sm，渗透系数0.0100.086m/d，属弱富水性承压含水岩组。2. 隔水岩组层及稳定性隔水岩组层一是上第三系泥岩，二是矿带顶板泥岩、页岩组成。现分述如下：（1）上第三系隔水层，该层不整合于下第三系之上，第四系之下。岩性 主要为黄色粘土岩，下部为杂色泥岩，粘性大，塑性强，遇水膨胀，具有良好的隔水性能，层位稳定，埋深17.0628.37m，厚度29.1245.74m，平均为38.54m。本隔水层使矿带顶板含水岩组与第四系潜水隔离，无直接水力联系，是重要的隔水岩层。（2）矿带顶板隔水层，该层位于石膏矿带的顶部。岩性主要为泥岩、页岩或泥岩、页岩互层，顶界面埋深125.10180.86m，厚度12.7923.32m，平均厚度17.53m，汶1、2勘探线呈南厚北薄的趋势。汶3、4勘探线呈北厚南薄趋势。（二）矿井涌水量计算1. 矿井充水因素分析矿井含水矿带位于侵蚀基准面之下，自下而上含隔水层分别为第四系松散砂、砾石含水层，上第三系粘土岩及泥岩隔水岩组，矿带顶板含水岩性，矿带顶板泥岩、页岩隔水岩组，矿带含水岩组。正常，三个含水岩组，互无联系，采矿期间矿井涌水主要来自矿带含水岩组，当矿带顶 板隔水岩组遭受破坏或因构造破碎带导通时，矿带顶板含水岩组水将涌入矿井,为间接充水含水层。上第三系、 矿带顶板两隔水岩组同时遭受破坏时第四系潜水将溃入井下。为此，生产中必须严格控制开采上限及石膏回采率，不得使导水裂隙超过隔水岩组高度，在构造破碎带处留足防水矿柱，严防矿带顶板含水岩组承压水、第四系潜水涌入矿井中，造成水害事故。2. 边界水文地质条件矿井位于大汶口盆地的中南部，东南有F68、F60号断层使第三系与奥陶系、寒武系灰岩接触，但对矿井一般无直接影响，故本井田可视为无限边界。3. 矿井涌水量计算（1）矿井正常涌水量根据前述矿井正常涌水量是在开采期间矿带含水层水充入井巷的水量。采用大井法，承压转无压公式计算。采用公式： 2HM-M2-h2Q矿=1.366Kcp lgR0-lgr0式中: Q矿矿井正常涌水量，m3 /d ； kcp含水层渗透系数，0.041m/d ； M 含水层厚度，101.46m； h 巷道内水标高，0m； S矿井排水产生的降深，239.43m; H水头高度，239.43m; R影响半径，R= 2S =1500m; r0引用半径， r0=829m; R0矿井引用影响半径，R0R+r0=2329m; F矿井面积，2.4403km2。经计算矿井正常涌水量Q矿198.98m3/h，取200m3/h。（2）矿井最大涌水量计算矿井生产期间或因构造因素，使矿带上覆隔水层遭到破坏时，矿带顶板含水岩组的承压水将充入矿井巷道系统中，此时矿井涌水量即有矿带水，又有矿带顶板水，为矿井最大涌水量，即矿井正常涌水量加一点顶板含水下泄量。顶板一点下泄水量计算，采用公式 (2H-M)M-h2Q顶=1.36Kcp lgR-lgr 式中: Q顶矿井顶板涌水量，m3 /d ； kcp含水层渗透系数，0.22m/d ； M 含水层厚度，93.15m； h 含水层顶板上水层，0m； H水头高度，173.49m; R影响半径，2144m; r因采动冒落形成的导水通道半径，1m。经计算导水通道半径1.0m时，下泄水量为88.75m3/h，取100m3/h，则矿井最大涌水量为：Q矿最大=Q矿+Q顶=200+100=300m3/h（三）开采上限及断层防水、边界矿柱的确定1.开采上限的确定本矿井为有效控制导水裂隙的高度，采用房柱式开采。为安全起见，假定因构造等原因部分矿房垮落形成的冒裂高度采用以下公式计算: 100m1/2 H裂 = + 3.5 5.0n+5.2 100201/2 = + 3.5 5.05+5.2 = 36.61m式中：H裂导水裂隙带的高度，m； m累计采厚，该矿主采、层膏，采厚取20m； n分层数，取5层。防水岩柱的高度为：H防 = H裂+H保 = 36.61+10 = 46.61m式中：H防 防水岩柱的高度，m； H裂导水裂隙带的高度，m； H保保护层厚度，取10m。经计算防水岩柱的高度为46.61m。该矿地面平均标高为+83.70m，第四系含水层底板埋深按27m计算，因此，确定开采上线标高为+10.09m。由于井田范围内矿层的开采标高均低于+10.09m，因此，在矿井范围内均可采用房柱式开采法。 2.断层防水矿柱及边界矿柱的确定井田边界主要断层（张庙断层）落差为164m，可能造成矿带与含水岩组对口接触，防水矿柱取40m。边界矿柱同断层矿柱，取40m。三、工程地质1. 矿层的顶底板岩性矿层顶板以泥岩、页岩、泥灰岩为主，强度较低；矿层的底板以页岩、泥灰岩、泥岩为主。2. 矿带矿带岩性以石膏、泥灰岩、泥岩交替产出，夹钙质页岩，属中等完整较完整围岩，其稳固性较好，但固结程度较差，生产建设中应加强支护，留足安全矿柱，严防坍塌冒顶。根据该矿段相邻的砖舍矿段ZK4号孔三组岩石物理力学样试验资料，垂直层理的抗压强度平均值为38.3MPa、41.7MPa、31.7MPa。石膏矿带垂直层理的平均抗压强度为37.2MPa，岩体质量指标0.320.35。四、有害气体大汶口盆地石膏开发中，有害气体以 H2S为主，本井田勘探期期间发现钙质页岩中有大量的气体，岩石具有强烈硫味、矿带混合水具有臭鸡蛋味。 生产期间应加强监测，加大通风量，以利于H2S等有毒有害气体的有效稀释，确保安全生产。第二节 设计概况一、外部建设条件1、运输条件山东鑫国煤电有限责任公司汶阳石膏矿位于肥城市东南，汶阳镇砖舍管区境内，高杭村北200300m。东西长1849.34m，南北宽1319.5m，面积2.4403km2，矿山东距104国道14Km，距京沪铁路大汶口火车站15Km，距泰安市区38Km，往东至汶口，往北至肥城、泰安，往南至兖州均有公路相通。铁路、公路交通十分便利。2、电源条件矿井供电为一级负荷，分别由汶膏（一）、边膏（二）两个独立电源双回路供电，电压等级为10KV，分别来自汶阳35KV降压站和边院35KV降压站。架空线路规格为：LGJ-95和LGJ-185，长度分别为8.216km、6.37km，单回路供电能力为2250kw。正常运行方式为：电源（一）运行，电源（二）备用。汶阳石膏矿有两台1250KVA矿用主变压器，一台运行，一台备用。-160水平中央变电所由地面变电所下井（一）、（二）供电，规格分别为YJV-10000370，长度分别为485米、495米。主提升、主通风、主排水系统均采用双回路供电，井下供电等级为660V。3、水源条件在工业广场内建设一座200m3的消防水池，矿井生产消防水池水源为地下水，并增设消毒设备。4、通信条件矿内安装了数字程控调度系统，分别在混合井和风井安设了两路通讯电缆保证矿井通讯。井上各办公室，井下车场、水泵房、变电所等主要硐室及各工作面都设有通讯电话，通讯设施完善，通讯畅通，另外还安装了泄漏通讯系统、应急救援语音广播系统覆盖了井下主要车场及各工作面，进一步加强了通讯的可靠性。5、主要建筑材料供应条件矿井建设所需主要建筑材料，钢材、木材及水泥、砖、沙、石等土产材料，均可由当地或附近地区解决供应。矿井交通便利，电源落实可靠，通讯网络发达，水源可靠，建筑材料易于解决，本矿井的外部建设条件比较优越。二、井田开拓开采情况矿井采用竖井、单水平上下山开拓，设有混合井、风井各1个。混合井井深247.2米，主要用于进风、提升矿石、物料及人员，井筒内装备有梯子间作安全出口。风井井深238.857m，主要用于回风，井筒内装备有梯子间作为矿井的第二安全出口，间距大于30m。井下各区段之间均有两个安全出口与轨道上下山和回风上下山贯通。开拓水平：矿井主采、层石膏，倾斜长度为1800m，根据井筒位置和井下开采条件，确定矿井采用单水平上、下山开采，开拓水平为-160m，层与层膏开采则以石门或穿层上下山与160m水平联络。采区划分：本着合理布局、集中生产，并保证采场接续的原则，矿井划分为四个采区。-160m 水平以上布置两个采区即一采区和二采区，-160m水平以下布置两个采区即三采区和四采区。目前上山一、二采区已回采完毕，三、四采区正在回采，二层轨道运输大巷正在开拓。第二章 井下监测监控系统第一节 概述本矿井为低硫化氢矿井，为确保矿井安全生产，提高生产效率和经济效益，提高现代化管理水平，坚持“预防为主，防治结合，综合治理”的原则，重点防硫化氢、通风、水、火的威胁。本矿井安全监测监控系统主要是井下环境参数的监测和相关设备的闭锁控制。与矿井安全有关的各子系统；矿井通风系统、采空区监测系统、视频监控系统等。本矿井安全监控系统由地面中心站、现场分站、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。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、记录、报警和自动报表等。主要检测的参数有硫化氢浓度、风速、温度、一氧化碳浓度、风机开关状态等。第二节 安全监测、监控和传输设备选型矿井已有一套安全在线监测监控系统，该系统是实时监控的网络化结构，具备完善的安全监测、生产监控及管理功能，对全矿井下及地面通风机风道环境参数进行实时数据采集、传输、处理、显示、记录、打印，对井下与安全生产相关的主要设备进行集中监控。以确保人员及设备的安全，全面提高矿井的经济效益和社会效益。系统地面中心站设在调度室。在矿主要领导办公室设远程终端，可供领导及时准确地掌握、调阅当前的各类生产、工况信息以便做出正确的抉择。系统经交换机进入全矿井计算机综合管理信息网，实现信息的交流和共享。系统由监控主机、传输接口、传输电缆、分站、信号转换器、和各种传感器组成。设备的年工作时间为365天，每天24小时，即全年连续工作。一、监测监控系统设备选型原则（一）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金属非金属地下矿山通信联络系统建设规范及金属非金属矿山安全规程要求，通过非煤行业标准化归口审查和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”，同时还应取得矿用产品“工业生产许可证”。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设备故障，系统设备必须具有防雷保护装置。6、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。矿井安全监测监控系统图，如下：（二）监测监控设备设置地点和布置根据本矿井巷道布置、被检测的物理量位置、H2S浓度等情况，井下各分站分别置于井底车场、水泵房、变电所及各采掘工作面的巷道内、永久避难硐室内等，各分站至传感器距离不超过2.0km。井下各分站设置在便于人员观察、调试、检验及支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或硐室中，安设时应垫支架，使其据巷道底板不小于0.3m或吊挂在巷道中。监控中心设在综合办公楼调度中心调度台内，大屏幕显示器置于调度台上。各传感器设置在能正确反映被测物理量或被测状态的位置，设置地点同时应考虑便于观察传感器上的声光报警信号。井下安全监控设备的供电电源设置在变电所，严禁设置在断电范围内。（三）监控中心站和各分站主要设备的功能、数量：1、双机冷备份，实现手动切换，当工作主机故障时，备份主机投入工作，保证系统正常工作。2、现场模拟量、开关量和累积量数据的采集、记录、查询、报表、实时与历史趋势曲线、柱状图显示、实时图形动态显示、打印等。3、具有自诊断功能，当系统中传感器、分站、传输电缆等设备发生故障时，报警并记录故障时间，故障设备。4、断电状态监控。5、在不中断监测的条件下，完成现场各模拟量、开关量传感器的定义、设置参数修改以及各种数据报表、曲线、图形画面的生成和修改。6、对井下主排水泵、矿井主通风机的运行工况进行集中监测。7、通过工业以太网采集束管系统的主要数据，实现对束管系统的监测。8、工作稳定，性能可靠容错能力强，在操作不当时应有信息提示，且不影响系统的正常运行。9、网络通信。分站具有以下功能：（1）H2S-风-电闭锁功能。（2）H2S浓度超限声光报警。（3）具有记忆功能，在分站断电时，能自动保护原有的初始化信息和生产累加量信息。（4）备用电池供电功能，当交流电源因故断开时，备用电池投入工作，在最大负荷下可连续供电2小时以上。（5）当因通讯电缆原因，与地面中心站失去通信联络时，分站仍能独立工作，按照预先设定的报警、断电要求实现监控功能。二、传输设备及器材选型（一）传输设备及器材选型原则传输设备的误码率不超过10-8，传输处理误差不大于0.5%，传输速率2400bps，最大巡检周期不超过30s，并满足监控要求，中心站至分站的传输距离不大于2.0km，分站至传感器传输距离不大于2.0km，系统可挂的分站数量64台，其它与传输有关的要求均应符合金属非金属地下矿山安全监测监控系统建设规范（AQ2031-2011）的要求。安全监控设备之间的连接必须使用专用阻燃电缆。（二）传输设备及器材选型设计选用传输接口一台，传输接口采用MHYVPP 1X2X7/0.52(带屏蔽)矿用阻燃屏蔽电缆沿混合井与监控分站连接；井下各分站之间采用：阻燃型矿用信号电缆传输，传感器及控制电缆为MHYVRP型矿用信号阻燃电缆。所有电缆均为阻燃型。监控系统所用电缆位于在事故、紧急情况下有可能发生垮塌危险的巷道中敷设时，采用穿钢管保护埋地敷设。（三）其它1、系统应能进入矿计算机综合信息网络，并实现信息的交流和共享。2、系统具有远程维护功能。3、系统应能接收并显示束管监测系统的所有信息。4、井下监控系统各分站及其传感器，特别是位于各采掘工作面及永久避难硐室内的分站与其所接传感器，需定期测试维护，以确保在事故灾变期间的可靠实用。第三节 监测设备各类传感器布置一、采掘工作面传感器选型及配置在各采掘工作面设置硫化氢传感器；区段平巷中段、轨道下山测风点设置风速传感器；回风总巷、运输大巷中段设置风速、温度传感器；局部通风机处设置开、停传感器；井底车场、主要场所、车场设置视频监控。二、掘进工作面传感器选型及配置设计在所有掘进工作面均采用H2S-风-电闭锁工作站，每个掘进工作面传感器包括：H2S传感器、局部通风机开、停传感器、风速传感器、温度传感器。三、采空区传感器选型及配置设计在井下各采空区设置视频监控系统、岩体综合监测监控系统。岩体综合监测监控系统传感器包括：岩音仪传感器、位移传感器。四、避难硐室传感器选型及配置为完善石膏矿井下安全避险系统，全面提升石膏矿安全保障能力，监测监控系统增设避难硐室监控分站。避难硐室内部设、一氧化碳、二氧化氮、氧气、温度、湿度传感器各1套，外部设H2S、一氧化碳、二氧化氮、氧气传感器各1套。五、各类传感器的报警及有关参数1、温度传感器温度传感器设置在-160m运输大巷、-150m回风总巷、井下各采掘工作面、避难硐室内等地点，测量其环境温度以保证作业人员及机电设备工作在允许的环境温度下。测量范围：-5+45测量精度：1温度传感器参数要求安装地点测量范围报警值显示精度采膏工作面045300.1掘进工作面045300.1避难硐室045340.12、硫化氢传感器硫化氢传感器设置在井下各工作面、掘进头的回风巷，在采区、回风巷及总回风巷的测风站等位置，用于连续监测井下气体中硫化氢含量，当硫化氢含量超限时，应具有声光报警功能，同时由有关设备切断相应范围的电源。传感器测量范围：06.6ppmQB2000N智能硫化氢气体变送器是将现场监测到的气体浓度转换成标准 4-20mA电流信号、在线免停车数字自由组态、适合工厂应用的LED现场显示、传感器更换即插即用、完全国际标准智能化的两线制智能有毒有害气体变送器。QB2000N 智能硫化氢气体变送器具有性能卓越、运行稳定可靠、安装维护方便、 测量气体种类齐全等特点，极大的满足了工业现场安全监测对设备高可靠性稳定运行和测量气体种类多样化的要求；已广泛应用于石油、化工、冶金、 炼化、燃气输配、生化医药及水处理等行业。 性能特点： 标准三线制4-20mA电流信号输出，兼容现有报警控制单元或DCS(分散控制系统) 适合工厂应用的LED现场显示（可选液晶显示）传感器故障自动识别并现场显示，同时输出相应故障电流信号 -30+60温度数字自动跟踪补偿，保证测量准确性 标准三按键实现单人单点现场维护 现场两级光报警，继电器输出（外接声光报警器或驱动排风等外设设备） 3、风速传感器风速传感器设置在采区工作面、区段平巷中段、轨道上、下山测风站、回风总巷、运输大巷中段等位置，测量其风速，以保证井下各井巷中的风流速度符合规程要求，在低于和高于安全规程规定值时，发出声光报警，同时还可依据所测的风速及所测点巷道断面计算出其风量。KGF3型风速传感器是根据卡曼原理开发的用来测量风速的一种智能型传感器，可以检测煤矿井下各种巷道、风口处的风速，可与各种类型的监测系统配套使用。该传感器性能稳定、使用方便，并能通过遥控器进行现场调整。测量范围：0.415 m/s基本误差：0.3 m/s供电电源：直流1018 V工作电流：4560 mA遥控范围：距离不小于5 m，角度不小于120显示方式：三位LED数码管显示风速输出信号：KGF3-1型：2001000 Hz，负载电阻 1 k，脉冲电平 3 VKGF3-2型：DC 15 mA，负载电阻01 kKGF3-3型：RS485 传输接口，通信波特率1200 bps风速传感器参数要求安装地点容许风速测量范围显示精度进风测风站8m/s012m/s0.1m/s回风测风站0.15m/s08m/s0.1m/s地面主扇风硐15m/s020m/s0.1m/s4、一氧化碳传感器一氧化碳传感器设置在各工作面、变电所及避难硐室等一氧化碳易于聚集的地方，用于连续自动监测井下气体中一氧化碳的浓度。测量范围：09910-6CO测量误差： 210-6CO响应时间：20S报警值：09910-6CO可调（最高容许浓度0.0024%）光信号应能在20m内清晰可见。5、氧气传感器氧气传感器设置在避难硐室的内部及外部，用于连续自动监测上述位置氧气的浓度。测量范围：025%O2测量误差：3% O2（满量程）响应时间：小于30S报警点：O2浓度要求不小于20%，低于20%报警报警方式：红色灯光闪烁，蜂鸣器鸣叫（报警响度1m内不小于80dB）。输出信号：2001000Hz频率6、设备开停传感器开停传感器用于检测井下主要机电设备的开停状态，安装在电机控制器至电机的动力电缆上，传感器利用测定磁场的方式，间接地测定设备的开停状态，可实现由地面对全矿电气设备开停状态进行集中连续自动监测。工作电压：本安直流818V，工作电流：10mA被测设备电流载量：5A被测设备供电电缆范围：电缆外径：1680mm电缆品种：橡套、钢网、铠装及屏蔽等工作方式； 直接卡固在供电电缆外皮上，连续工作输出信号： a、电压：0/5V b、数字方式：RS4857、岩音传感器利用岩体声音传感器，检测岩体发出的地音和岩体断裂撕裂的声音，转化位开关量，通过CAN-BUS通信网络上传到计算机中心的监测监控组态软件，给出报警指示和记录。8、位移传感器利用精密的位移传感器，采集采空区顶板和底板之间的铅垂距离，对顶板和底板的相对位移量做出精密的检测。第四节 矿井各类传感器装备量矿井各类传感器装备量见下表。各类传感器备用量按10-20%计算，取整数装备。传感器名称布置地点安装数量备用数量备注硫化氢传感器各采掘工作面、紧急避险硐室72温度传感器总回风巷，运输大巷、轨道上下山、紧急避险硐室41风速传感器主扇风机房、总回风巷、运输大巷、轨道上下山、各区段平巷、紧急避险硐室224氧气仪各采掘工作面、紧急避险硐室82一氧化碳仪各采掘工作面、紧急避险硐室82二氧化氮仪各采掘工作面、紧急避险硐室82设备开停传感器主扇风机房、各工作面局扇机82岩音仪传感器各采空区305位移传感器各采空区305第五节 矿井安全监测监控系统运行可靠性分析一、安全监测监控系统选择的合理性、先进性本设计所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，同时兼容火灾束管监测等子系统的非煤安全综合监控系统。产品具有良好的开放性和可扩展性，组态灵活，能够满足最优化最经济运行；非常适合非煤矿井下使用；系统可与矿井生产集中监控系统联网，在全矿实现信息集中远程共享的能力。二、安全监测监控系统选择的可靠性1、产品设备符合有关国家标准和行业标准金属非金属地下矿山通信联络系统建设规范及金属非金属矿山安全规程要求，通过非煤行业标准化归口审查和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”，同时还应取得矿用产品“工业生产许可证”。2、系统能够在恶劣环境下长期稳定运行，故障率低，主要措施如下：（1）中心站主机采用高可靠性的工控机；（2）中心站监控软件有自诊断功能；3、具有很轻的人机交互能力，界面友好且有很强的容错能力；（1）对操作人员的所有误操作都有识别能力，且有语音报警和对话框提示功能；（2）系统配置信息设有口令保护，以便系统配置信息不被破坏；4、故障发生时能以多种形式对操作者发出提示信息；（1）颜色和图形提示；（2）声音报警提示；（3）实时信息窗提示；5、系统有很强的故障诊断能力；（1）通信故障；（2）分站及传感器故障；（3）电源供电状况；（4）断电控制情况；（5）软件运行情况；6、系统在传输通道终端情况下，分站能独立的按之前的定义进行自动控制，实现H2S超限断电功能；7、采用EEPROM芯片使故障设备具有有效的信息自动保护功能；8、系统具有能能够从故障点恢复到正常状态的能力；三、安全监控系统及检测仪器的使用维护1、综合服务队要明确一名专职队长及维修人员，名单上报安全生产部备案，具体负责各系统安装与维护检查工作，并建立日常检查记录，每周至少进行一次检查与测试工作，检查测试完毕后要认真详细填写记录，如有问题应及时汇报处理。2、各单位范围内各系统设施要确保时时处于完好灵敏状态，任何人不得随意调整或拆卸，如因现场施工等方面的原因确需移动的要提前汇报调度室，安排专人负责移动监测监控设备。3、调度室内主机要保持完好开启状态，任何人无权随意进行主机的操作和调试工作，因工作原因确需进行操作和调试的需经安全生产部部长批准后方可进行。4、维修管理人员要熟悉监测监控各系统的操作维护原理，确保维修维护正常，非维修管理人员不得进行维修工作及更改系统相关技术参数。四、管理机构和人员培训的保证程度。在系统投入运行前，要求供方对需方技术人员进行技术培训，培训时供方应提供完整详细的培训资料，并派熟练称职的工程技术人员前往讲授、指导、直至确保系统投入正常运行。矿井通风部门必须建立专门的安全监控机构，并应配备相应的具有通风和安全监控专业知识的工程技术人员。安全监控人员的配备应符合矿井通风安全监测装置使用管理规定第56条的规定。安全监测人员（包括干部）必须经过通风和安全监测专业培训，并取得合格证方可上岗。详见矿井通风安全监测装置使用管理规定第5559条。第三章 井下人员定位系统一、概述石膏矿井下发生顶板冒落、火灾、透水等事故的危险，直接危及到井下工人的生命安全，为使地面及时、有效、准确掌握进出井人数及井下人员活动范围，为日常工作、事故抢救提供准确、可靠的人员信息，矿井有必要安装矿井人员考勤定位系统。系统设计遵照金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范（AQ 2032-2011）执行，设备制造满足金属非金属矿山安全规程（GB 16423-2006）的要求，并取得矿用产品安全标志。汶阳石膏矿矿井人员考勤定位管理系统选用的是矿井KJ271型。该系统由地面中心站、数据传输接口、井下数据监测分站、识别卡等组成。工作原理为识别卡自身的无线编码发射器发出具有代表身份特征的射频信号，经数据监测分站接收、处理后，再通过总线将处理后的数据发送到地面中心站。中心站接收来自数据监测分站上的时间、位置和动目标特征