煤与瓦斯突出矿井 突出矿井多开关供电、区域断电技术实践应用_图文

煤与瓦斯突出矿井突出矿井多开关供电、区域断电技术实践应用_图文导读就爱阅读网友为您分享以下“突出矿井多开关供电、区域断电技术实践应用_图文”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对92TOCOM的支持四、本项目曾获科技奖励情况五、本项目申请、获得专利情况9六、主要完成人情况表六、主要完成人情况表河南省工业和信息化科技成果奖推荐书一、项目基本情况推荐奖励等级一等奖编号二、项目简介三、项目详细内容56六、主要完成人情况表六、主要完成人情况表六、主要完成人情况表七、主要完成单位情况表注单位性质按如下规范（连同相应的字母）之一填写A研究院所A1转制研究院所A2非转制研究院所B学校C社会团体D事业单位E国有企业F民营企业G中外合资H集体单位I军队J其它八、推荐意见九、附件目录1、应用证明2、验收证书3、研究报告应用证明科技成果项目验收证书项目名称超化矿突出矿井多开关供电、区域断电技术实践应用编号（2011）郑煤科验字第29号完成单位郑煤集团超化煤矿组织验收单位郑州煤炭工业（集团）有限责任公司验收日期2011年12月31日超化矿突出矿井多开关供电、区域断电技术实践应用研究报告郑州煤炭工业（集团）有限责任公司超化煤矿目录1前言12问题提出23超化矿安全监控系统概况331系统性能332系统特点34KDG3K断电馈电器特点及技术参数441性能特点442主要技术参数543KDG3K断电馈电器连线方法55监测分站特点及技术参数651主要用途652技术指标76多开关供电区域控制技术106131001综采面供电布臵127应用效果158社会效益159经济效益1610结语17突出矿井多开关供电、区域断电技术实践应用1前言超化煤矿2005年被定为突出矿井，煤矿安全监控系统在安全生产中发挥着人眼无法替代的实时监测监控的作用。根据井下采掘工作面生产布局及供电情况，安全监控系统在矿井安全生产中必须做到设备种类齐全、采集参数全、信息准确、反应灵敏、监控有效、控制到位、处臵迅速的目的。特别是高突矿井针对不同的生产布局和供电系统的复杂性，安全监控系统必须实现高突采掘面多开关供电区域断电技术、在掘进工作面除实现瓦斯电闭锁外还要实现风电闭锁功能。根据AQ10292007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规定31条要求规定，安全监控系统必须具有，对模拟量、开关量、累计采集量、一氧化碳、瓦斯、风速、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停状态、主通风机开停状态、进行实时监测，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制功能。为此，在KJ90NA煤矿安全监控系统基础上，除安全监控系统必须具有该项功能外，还要对井下安全监控系统监测中分站进行更新换代，使更新后的监测分站增加扩展控制执行机构控制口，具备就近及远距离控制功能，且控制方式根据采、掘面布臵的不同类型的高、低压开关进行控制，因此，引进了重庆分院生产的KDG3K远程断电馈电器，使超化矿充分利用煤矿安全监控系统的特殊三级断电功能，使高突矿井多开关供电、区域断电技术实现控制准确、且控制方式灵活、反馈馈电信号灵敏的目的。经过对该项控制技术进行探讨实践，取得了良好的使用效果。2问题提出超化煤矿属三软煤层、地质构造较复杂、瓦斯含量高，瓦斯抽采率低、属煤与瓦斯突出矿井。综采工作面供电距离远，控制开关多，有高压开关和低压开关，如31001工作面下付巷供排水两趟低压，皮带两趟低压，工作面一趟低压，上付巷一趟高压。瓦斯电闭锁控制复杂，既要实现瓦斯电闭锁控制、故障闭锁控制，还要实现变电所集中控制。瓦斯传感器安装数量多，如31001工作面上、下付巷共安装瓦斯传感器9个（31001上隅角、上付巷里、上付巷外、上付巷中、高位钻场、底板加固钻场和下付巷进风巷），并且必须实现每个瓦斯传感器对4个低压开关、一个高压开关的控制，对控制的开关还必须反馈馈电信号。因此设臵的瓦斯传感器多，瓦斯电、风电闭锁控制复杂。为达到监控有效、控制到位之目的，利用在KJ90NA煤矿安全监控系统基础上，引进KJ90F16A监测分站、KDG3K远程断电馈电器，实现多开关供电、区域断电功能，并且具备控制开关反馈馈电信号，有效监测、监控被控开关通、断电状态。通过在31001采煤工作面实现多开关供电、区域断电功能，实现安全生产，并在我矿21采区21052综采工作面使用且取得了良好的效果，值得在同类矿井巷道供电布臵中推广应用。3超化矿安全监控系统概况超化矿安全监控系统是由煤炭科学院重庆分院研发的KJ90NA安全监控系统，安全监控中心站设在矿生产调度室，配备监控服务器IBM34004台，硬盘2502G、内存4GB、通讯接口2台、电源避雷器2台，信号避雷器4台，监测分站38台，模拟量150个，其中瓦斯传感器95台，开关量170个，控制量98个，监控系统具备双机热备份功能及甲烷、风电闭锁功能，实现集团公司瓦斯导航实时上传监测数据的能力，安全监控信息集团公司范围内共享互访。31系统性能KJ90NA安全监控系统对主从式监控系统传输网络体系结构进行了全面升级换代。采用工业以态网现场CAN总线多主传输网作为系统的主要数据通信平台，使这种系统在反应速度、可靠性、传输距离、系统节点容量、集成能力、兼容性及开发性方面与现有系统相比有质的飞跃。该系统主要由煤矿地面监控中心站、防爆工业以态网交换机、井下宽带传输分站、嵌入式视频服务、网络信号放大器、传输光缆及双绞线等组成。32系统特点（1）系统传输平台采用工业以态网现场CAN总线多主传输；（2）通讯速率高，传输距离远，抗干扰和雷击能力强；（3）采用先进的多主并发通讯模式，系统检测速度快，实时性强；（4）能进行语音、数据、图象的综合传输；快速进行压缩及解压缩处理功能；（5）系统支持冗余环网工作模式，故障自愈时间短，通信可靠。主从式和多主式煤矿监控系统性能见表1。表1主从式、多主式比较表4KDG3K断电馈电器特点及技术参数41性能特点KDG3K型远程断电馈电器为隔爆兼本质安全型远程高压断电执行装臵，并具有断电反馈监测功能。该断电器执行监控分站发出的远程断电指令，控制井下设备开关回路的通断状态，实时监测井下被控设备远程断电通断状态，并输出断电反馈信号。图1KDG3K断电馈电器42主要技术参数表2KDG3K型馈电断电器技术参数43KDG3K断电馈电器连线方法KDG3K断电馈电器连线前，需熟悉与馈电断电器连接的分站、传感器接口、控制口。明确分站远程控制信号类型（电平或触点式），确定KDG3K电路板上的路线位臵。了解被控开关控制回路，确定断电器馈电输出（常开或常闭）。明确馈电断电器馈电源输入（被控开关负荷侧）电压等级及馈电断电器与被控开关负荷侧连接方法，严格按照煤矿安全规程和监控系统10292007行业标准操作。（图2所示）图2KDG3K断电馈电器连接图5监测分站特点及技术参数井下监测分站是一种以单片机为核心的微型计算机系统，可挂接多种传感器，能够对井下多种环境参数环境诸如瓦斯、风速、一氧化碳、负压设备开停状态等进行连续监测，具有多通道、多制式的信号采集功能，能及时将监测到的各种环境参数、设备状态传送到地面中心站，并执行中心站发出的各种命令，及时发出报警和断电控制信号，也可独立作为便携仪使用。51主要用途（1）为井下所挂接的各种传感器、断电器提供工作电源。（2）采集各种传感器的实测参数，设备运行状况，开停状态。（3）向位于地面中心站传送巡检参数。（4）执行地面中心站发往井下的各种控制命令。（5）对异常状况进行断电控制。（6）适应范围井下所有存在瓦斯或煤尘爆炸危险的场所，煤矿井下所有需要使用传感器监测、监控各种有毒有害气体及设备运行状态的地方及场所。KJ90NA系统井下部分是按“分站传感器”结构设计的，分站的核心部分是单片机。KJ90F8A/16A型分站是KJ90NA型煤矿综合监控系统的关键配套设备，主要实现对各类传感器的数据采集、实时处理、存储、显示、控制以及与地面监控中心的数据通信。具有红外遥控初始化设臵功能。可独立使用，实现瓦斯断电仪和瓦斯风电闭锁装臵的全部功能。井下分站将传感器发送的模拟信号转换为数字信号，当地面中心站主机巡检扫描分站采集数据时，分站采用串行通讯将信号发送给主机。52技术指标容量KJ90F8A/16A型分站是分别是8/16个输入口，8/16个控制输出模拟量和开关量可任意互换电源电压36、127、220、660V显示方式6位数码管预警方式16个发光指示分站至传感器距离25KM输出信号2001000HZ、15MA、420MA、L/5MA、触点处理误差05断电容量36V/5A、660V/03A防爆型式EXIB矿用本安型53工作原理工作时，首先根据分站各输入通道上所挂接的传感器类型，利用DPSK或RS485两种通讯方式接受地面中心站初始化数据，对分站的各个通道分别进行定义、设臵（也可用红外遥控器手动完成）工作中，分站通过数据采集电路对16个输入通道进行不间断的信号采集，使系统内部的各模拟量开关根据设臵、定义的指令自动切换到相应的转换电路上。当分站对挂接的各类传感器的输入通道进行连续、不间断数据采集时，来自传感器的频率或电信号在经过相应的变换后进入施密特整形及分频电路进行二次处理，最后送单片机进行采集运算、分析、判断。54连接、使用连接图中通道每个通讯接口可接入2个传感器，电源线共用；116通道可接入16个模拟量或16个开关量，模拟量和开关量可互换互控。控制口有8个，分站自身1个，远程控制口2、3、4、5、6、7、8，可带远程断电仪、可控制高压。通讯接口专为通讯线路三芯接头连接用。对应图中电源插头为10针电源插头，即分站的电源电缆。与分站下面的电源箱相连，负责将电源箱内的12V电源、4路18V电源、模拟地、1路近程控制、备用电源指示、数字地等接入分站主板。分站与各关联设备的连接示意图如图（图3）监控中心站模拟量传感器及近程控制井下分站开关量传感器远程断电器图3图4KJ9016A型大分站内部连接图55使用前的准备在开启分站电源前，首先打开分站顶部的传感器输入箱盖，对照箱盖背面连接图（如图4），仔细检查所挂接的传感器、断电器、通讯电缆、电源电缆是否已按图中的要求找那个连接。（1）外接电源输入分站的交流输入端分为660V、380V、220V三种不同等级的交流电压，每个输入接线端子下均标有明显电源等级标志的对应插座。在接入交流电源时，务必选择与外接交流电源电压等级相同的变压器输入对接插头与之对接。切勿接错。（2）本安口输入本安口对输入本安电源的同时，还将备用电源的投入信号输送到分站，分站控制的就地断电信号，也从本安口接入，本安接线端子上有明显的接线标志，根据标志接线接入。（3）备用电源备用电源的充放电为智能化充放电电源，备用电源的充电与投入是由电线路板自动检测只需使用时将电源接入电源开关打开即可。（4）断电KJ9016A型分站输出的断电器的控制信号分本安和非本安两种，分别由分站箱和电源箱的断电输出口输出。连接时将需要实行断点控制的设备电缆，连接在电源箱上的断电控制本安输出口接线端子上。或，将需要实行断电控制的设备电缆。连接在电源箱的就地断电输出口接线端子上，即可实现就地或远程断电。断电距离与被断电压的电压等级选用的电缆粗细有关。为保证断电的可靠性，距离较远时，应采用远程断电。远程断电可控制距离5KM。（5）初始化定义通过地面中心站或红外遥控器（手动）对分站进行初始化定义设臵，完成分站输入通道类型的设定（即所选定的通道是定义为模拟量或开关量）。（6）通道类型定义通过地面中心站或就地手动的初始化定义设臵，可实现分站输入通道模拟量或开关量类型的选择。无需跳线即可任意互换。6多开关供电区域控制技术利用监控系统KJ90F16（A）8模8开互换互控自由设臵转换功能、8个断电执行机构控制口与KDG3K断电馈电器常闭、常开触点有机结合，断电器的控制信号分本安和非本安两种，分别由分站箱和电源箱的断电输出口输出。闭锁控制连接时将需要实行断电控制的设备电缆，连接在电源箱上的断电控制本安输出口接线端子上。或将需要实行断电控制的设备电缆连接在电源箱的就地断电输出口接线端子上，即可实现就地或远程断电。断电距离与被断电压的电压等级选用的电缆粗细有关。为保证断电的可靠性，实现采区变电所集中控制均采用远程断电且具备反馈馈电信号，远程断电最远可控制距离5KM。经过摸索和实践、从其中一台监测分站的控制通讯口至断电器控制信号输入端连接后，由断电器控制输出端利用断电器常开或常闭接点控制馈电开关，而风电闭锁从倒台开关引出的控制线路与断电器信号线常闭触点时，采用串接，常开点时采用并接，采掘面另外监测分站的控制口可直接与其它分站控制口并接，当其中任一台监测分站所带的瓦斯传感器达到报警断电值、或掘进工作面停风时，都将执行该区域控制的高低压开关执行断电，且反馈馈电信号，地面安全监控中心即可直观的观察到井下采掘面开关执行断电后的真实信息，从而解决了高突矿井多开关供电情况下实现区域断电的目的。（控制方式及控制原理图如下图所示）及近程控制KJ90F16井下分站开关量传感器监控中心站模拟量传感器图5远程断电器图6瓦斯电、风电闭锁控制图方式1自身控制监测分站通讯口信号闭锁开关远程控制口远程控制口断电控制信号反馈馈电信号断电器通讯口馈电器电源瓦斯传感器局部通风机图2风电闭锁常闭断电6131001综采面供电布臵（1）31001综采面北部和西部为已采过的22121工作面采空区、东部为22下山、31下山和二水平车场、南部为31采区工作面走向长度780米，倾斜长度145米。（2）从31变电所2高爆开关向31001综采面供电，供电距离为896米，在31中部变电所设臵4个低压开关，分别供31001综采面下付巷皮带、水泵、上付巷运输梭车供电距离786米（图9所示）31001综采面供电图图831001综采面供电图611监测点布臵及瓦斯电闭锁区域控制（1）在31001上付巷车场安装2台9、28监测分站，型号KJ90/F16A，用于31001综采面付巷、高位、底板加固钻场瓦斯监测、断电控制。分站电源取自31中部变电所1、2总开关上。在31001下付巷进风联巷安装1台28监测分站，型号KJ90/F16A，用于31001综采面下付巷瓦斯监测、断电控制。分站电源取自31中部变电所1、2总开关上。分站安装标准安装在无滴水无杂物的进风巷道中，分站必须上支架或吊挂在巷道中，距地板不得低于300MM。分站电源严禁安装在控制范围内或回风巷道中。监测分站必须挂牌管理，标志牌内容必须显示分站型号、安设日期及地点、各通道连接的传感器安设地点、报警、断电、复电设臵、断电范围、维护人等，并与实际安装使用情况相符。（2）31001综采面9、2628监测分站的通信传输采用MHYVRP（矿用屏蔽通信）电缆，单芯截面积15MM；瓦斯传感器电缆的单芯截面积为15MM。监测电缆应敷设在距电力电缆03M以外的地方（条件不具备时在巷道内，监测电缆应敷设在电力电缆上方01M以上的地方）。扩修、易碰撞、挤压、挂伤的地段应有保护措施，屏蔽层应可靠接地。（2）从分站至31变电所安装7台KDG3K馈电断电器用于控22、制供31001综采面高压（31中部变电所2高压开关）。在31变电所16、19、20开关上安装4台馈电断电器，用于监测馈电开关运行状态、控、馈关系反馈信号。（3）在31001综采面回风隅角安装瓦斯传感器T0安装位臵距老塘侧115米；在31001综采面上付巷距工作面上切巷口10米位臵安装瓦斯传感器T1；在31001综采面上付巷设备车安装瓦斯传感器T2；传感器型号为KG9001C，报警点06CH4，断电点06CH4，复电点06CH4,断电范围31001综采面、上、下付巷钻场及回风巷道内全部非本质安全型电气设备。控制开关为31变电所9、11开关，15、19开关，2高压开关（4）在31001综采面回风口1015米位臵增加瓦斯传感器T3；在31001下付巷距切巷口10米位臵安装瓦斯传感器T3；型号为KG9001C，报警点05CH4，断电点05CH4，复电点05CH4,断电范围31001综采面、上、下付巷钻场及回风巷道内全部非本质安全型电气设备。控制开关为31变电所9、11开关，15、19开关，2高压开关（5）在31001综采面下付巷距工作面切巷口10米位臵安装瓦斯传感器T4；传感器型号为KG9001C，报警点06CH4，断电点06CH4，复电点06CH4,断电范围31001综采面、上、下付巷钻场及回风巷道内全部非本质安全型电气设备。控制开关为31变电所9、11开关，15、19开关，2高压开关图931001综采面供电图同理，该项控制原理在超化煤矿21052综采工作面上下付