阳泉市旧街煤炭监控系统设计方案

1、 山西南娄集团阳泉盂县秀南煤业有限公司安全监控系统升级改造设计说明书上海永晋自动化仪表有限公司2008年5月26日秀南煤业有限公司安全监控系统设计书根据国务院安委办200621号文件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、煤安监技装200729号文“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”和阳泉市煤炭工业局相关文件的要求，依据煤矿提供的矿井概况和采掘工程平面图，根据煤矿安全规程和AQ1029-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范，对该煤矿装备矿井安全生产监控系统的选型、设计、安装、调试及管理提出了实施意见。具体内容如下：1. 设计

2、依据2.1 满足新版煤矿安全规程关于装备矿井监控系统的有关规定2.2 满足AQ1209-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范的要求2.3 满足AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求的要求2.4 满足市局及县局文件规定要求2.5 满足煤矿的现场实际情况和矿方提出的具体要求2矿井概况及选型2.1 矿井概况 山西南娄集团阳泉盂县秀南煤业有限公司位于南娄镇秀寨村附近，为单独保留矿井，始建于1990年，是南娄集团的全资子公司，开采9#-15#煤层，井田面积为3.4433平方公里，服务年限为13.3年。2.2 装备监控系统的必要性及选型煤矿安全规程第158条规定，“所有矿井必须装备矿

3、井安全监控系统。矿井安全监控系统的安装、使用和维护必须符合本规程和相关规定的要求。” 矿井安全监控系统的连续测控范围广，煤矿的采、掘、机、运、通等生产环节都可纳入测控范围，能为矿山安全生产提供科学的决策依据，特别是高瓦斯矿井，预防瓦斯事故是煤矿安全生产工作的重点，装备煤矿安全监控系统是十分必要的。上海永晋自动化仪表有限公司生产的KJ99N煤矿安全监控系统是一套具有先进性、实用性、稳定性、灵活性为一体的安全监控系统，结构简单合理、选项灵活、系统构成可大可小，兼容性强。所以矿方选用KJ99N监控系统对现有系统进行升级改造，不仅可以满足煤矿使用要求，而且可以将原有部分设备充分利用，减少投资，经济适用

4、。3矿井监控系统的配置方案31系统组成KJ99N系统的组成分地面和井下两大部分。地面部分由监控主机、网络设备、KJ99N-J矿用数据传输接口、UPS不间断电源、避雷器、打印机和KJ99N软件包组成；井下部分主要由KJ99N-F井下分站、KDW-0.1/600矿用隔爆兼本质安全型电源箱、甲烷、风速、一氧化碳、温度、压力、开停、风门、馈电等各种配套矿用传感器和专用信号电缆组成。矿用传输接口KJ99N 各种矿用传感器 闭锁的磁力开关 电源箱井下分站 电源箱井下分站打印机监控主机32系统地面设备配置方案1. 根据要求，地面中心站须配置2台监控主机，推荐使用工控机或商用电脑。电脑配置应能满足监控系统的运

5、行要求，又要尽可能选用当前主流机型，保证计算机的硬件支持在几年时间内不被淘汰。所以，我们选用当前性能价格比较高的品牌电脑。2. 为满足数据报表、统计、分析和管理的要求，地面中心站须配置1台A4幅面的激光打印机。3. 为实现地面中心站计算机与井下分站之间本安电路与非本安电路的隔离和信号的传输，须配置KJ99N-J矿用数据传输接口。4. 为避免地面通信线路雷击而引起非本安因素入井，须配备防雷击保护装置。5. 为保证中心站主机、通信接口和网络终端等设备的连续稳定工作的要求，应配备在线式不间断电源，当交流停电时至少维持2小时以上供电。3.3系统井下设备配置方案1. 采煤工作面根据煤矿安全规程第169条

6、关于“低瓦斯矿井的采煤工作面，必须在工作面设置甲烷传感器；高瓦斯和煤（岩）与瓦斯突出矿井的采煤工作面，必须在工作面及其回风巷设置甲烷传感器，在工作面上隅角设置甲烷传感器，依照矿方提出的具体要求，在回采工作面机电硐室必须设置1台KJ99N-F井下分站（可配接设备容量为6个模拟量传感器输入、4个开关量传感器输入和6个控制量输出）。甲烷传感器的安装位置示意图如图1 ，其中：1) 工作面回风侧距工作面10m处设置一台工作面瓦斯传感器T1。2) 在工作面回风道距采区回风巷全负压风流汇集处10-15m处设置一台回风瓦斯传感器T2。3) 在工作面上隅角安装甲烷传感器T0。4) 甲烷传感器应垂直悬挂，距顶板（

7、顶梁、屋顶）不得大于 300mm 而距巷道侧壁（墙壁）不得小于 200mm ，并应安装维护方便，不影响行人和行车。当此工作面的任何一台瓦斯传感器超限并达到断电门限时，可由井下分站（含电源箱）输出继电器断电控制信号，切断工作面所有非本安电气设备的电源。图1为了在地面中心站监视设备运行情况，如皮带、工作溜等，可配接机电设备开停传感器，及时反映相关设备的开停情况。同时要在实施闭锁的相关动力开关的负荷侧安装馈电传感器，用来监测闭锁的实施情况，一但在实行闭锁后发现动力开关还有输出电压，则是馈电异常，会自动报警并记录。2. 掘进工作面监测（包括开拓工作面）根据煤矿安全规程第170条关于“低瓦斯矿井的煤巷、

8、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须在工作面设置甲烷传感器；高瓦斯、煤（岩）与瓦斯突出矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须在工作面及其回风流中设置甲烷传感器”和“掘进工作面采用串联通风时，必须在被串掘进工作面的局部通风机前设置甲烷传感器”的规定，在掘进工作面机电硐室处（或安装局部扇风机和各种机电设备开关的地点）设置一台井下分站，在距掘进工作面5m处设置1台瓦斯传感器，在掘进工作面回风流距回风巷10-15m处设置1台瓦斯传感器，如果属于串联通风，在风机前应设置甲烷传感器T3。传感器布置示意图如图2。 图 2 如果是双巷掘进，要增设混合处瓦斯传感器，应按照图3示意安装。 图

9、 3 瓦斯电闭锁：当工作面瓦斯超限达到断电门限时，可由分站输出断电控制信号，切断工作面所有非本安电源。由于瓦斯超过规定浓度而切断电源的电气设备，必须在瓦斯浓度降低到规定值以下时方可进行人工送电。风电闭锁：每台风机应安装相应的设备开停传感器，当发现风机停风时要切断相应动力开关的电源；为了避免掘进工作面风机停风后造成的大量瓦斯积聚后的一风吹现象，当监测到掘进工作面因停风导致瓦斯超过3%的浓度时，要闭锁其风机开关，不能直接启动风机。排放瓦斯必须有专职人员在现场监护，人工强行解锁后方可供风排放瓦斯。为了监视风机的开停或动力设备的运转情况，应当配接所使用局扇的开停传感器和动力设备的馈电传感器，以便监视井

10、下机电设备的运行情况和断电闭锁的执行情况。3. 根据煤矿安全规程第175条关于“装备矿井安全监控系统的矿井，每一个采区、一翼回风巷及总回风巷的测风站应设置风速传感器，主要通风机的风硐应设置压力传感器；瓦斯抽放泵站的抽放泵吸入管路中应设置流量传感器、温度传感器和压力传感器，利用瓦斯时，还应在输出管路中设置流量传感器、温度传感器和压力传感器；装备矿井安全监控系统的开采容易自燃、自燃煤层的矿井，应设置一氧化碳传感器和温度传感器；装备矿井安全监控系统的矿井，主要通风机、局部通风机应设置设备开停传感器，主要风门应设置风门开关传感器，被控设备开关的负荷侧应设置馈电状态传感器。”的规定，每个矿井应安装风速传

11、感器、压力传感器、主扇开停和风门传感器。如果属于易燃煤层的矿井要安设一氧化碳和温度传感器，如果具有瓦斯抽放的矿井，要安装用于抽放监测的管道甲烷传感器、管道温度传感器、管道压力传感器和流量传感器。4. 矿井通信电缆及传感器电缆采用煤矿专用阻燃信号电缆。5. 根据传感器数量、电缆接头数量须配备相应数量的矿用本安接线盒。3.4 系统井下测点配置方案本煤矿现有一对生产井口，现井下有回采工作面2个，掘进工作面2个，地面具有瓦斯抽放监测；并要求对矿井总回风的瓦斯、风速等环境参数进行监测。根据矿井现场情况，回采工作面使用2台井下分站，掘进工作面使用2台井下分站，地面主扇机房和井底总回风各使用1台井下分站。共

12、配接瓦斯传感器21台、设备开停传感器10台、馈电传感器3台、风速传感器2台、负压传感器1台、风门传感器4台、一氧化碳传感器2台和温度传感器2台。设备详细配置情况见以下附表：1号地面分站，安装地点：风机房通道传感器安装位置报警点断电点复电点监测地点和内容关联断电通道模一瓦斯总回风0.7%总回风巷道风流甲烷浓度01C01模二风速总回风总回风巷道风速01C01模三一氧化碳总回风24ppm总回风一氧化碳浓度01C01模四温度总回风30总回风巷道温度01C01模五负压风机房风硐中的负压01C01模六开一开停在用主扇风机开停运行状态01D01开二开停备用主扇皮带开停备用状态01D02开三风门联络风门1风门

13、开关01D03开四风门联络风门2风门开关01D04开五开停在用主扇风机开停运行状态01D05开六开停备用主扇皮带开停备用状态01D06控一近程控二近程控三远程控四远程2号井下分站，安装地点：配电室通道传感器安装位置报警点断电点复电点监测地点和内容关联断电通道模一瓦斯配电室0.50.50.402C01模二温度配电室30303002C01模三瓦斯02C02模四瓦斯02C02模五瓦斯02C01、02C02模六开一开停水泵开关水泵开停状态02D01开二开停水泵开关水泵开停状态02D02开三馈电开四馈电控一近程02A01、02A0202A05控二近程02A03、02A0402A05控三近程02A01、0

14、2A0202D01控四近程02A03、02A0402D02控五远程控六远程3号井下分站，安装地点：主水仓通道传感器安装位置报警点断电点复电点监测地点和内容关联断电通道模一瓦斯水仓0.50.50.4水仓瓦斯浓度03C01模二温度水仓303030水仓温度03C01模三瓦斯03C01模四瓦斯03C01模五一氧模六温度开一馈电开关负荷侧水泵设备开停状态03D01开二开停开关负荷侧水泵设备开停状态03D02开三开四控一近程03A0103A0203A0303A04控二近程控三近程控四近程控五远程控六远程4号井下分站，安装地点：9202工作面通道传感器安装位置报警点断电点复电点监测地点和内容关联断电通道模一

15、瓦斯9202工作面0.81.20.79202工作面瓦斯浓度模二瓦斯9202工作面回风0.80.80.79202工作面回风瓦斯浓度模三瓦斯混合风流0.80.80.79202全部电气设备模四模五模六开一开停开二开停开三风门开停联络风门风门开关状态04D03开四风门开停联络风门风门开关状态04D04控一近程控二近程控三近程控四近程控五远程控六远程5号井下分站，安装地点：15#煤库通道传感器安装位置报警点断电点复电点监测地点和内容关联断电通道模一瓦斯15#煤库0.50.50.415#煤库瓦斯浓度05C01模二模三模四模五模六开一开停开停监测皮带开停状态05D01开二开停开三风门开四风门控一近程控二近程

16、控三近程控四近程控五远程控六远程6号井下分站，安装地点：9#溜煤眼通道传感器安装位置报警点断电点复电点监测地点和内容关联断电通道模一瓦斯9#溜煤眼0.50.50.406C01模二一氧化碳皮带上监测皮带一氧化碳06C02模三烟雾皮带下监测皮带烟雾06C03模四模五模六开一皮带开停溜煤眼皮带设备开停状态06D01开二皮带开停皮带上皮带设备开停状态06D02开三开四开五开六控一控二控三控四7号井下分站，安装地点：9201工作面通道传感器安装位置报警点断电点复电点监测地点和内容关联断电通道模一瓦斯9201工作面0.81.20.79201工作面瓦斯浓度07C01模二瓦斯9201工作面回风0.80.80.

17、79201工作面回风瓦斯浓度07C02模三瓦斯9201上隅角0.81.20.79201上隅角瓦斯浓度07C03模四温度9201工作面30303007C04模五一氧化碳9201工作面24ppm07C05模六开一馈电开关负荷侧9201工作面设备开关状态07D01开二开停开关负荷侧9201工作面设备开关状态07D02开三开四控一近程控二近程控三近程控四近程控五远程控六远程8号井下分站，安装地点：机轨合一巷通道传感器安装位置报警点断电点复电点监测地点和内容关联断电通道模一瓦斯机轨合一巷工作面0.81.20.7机轨合一巷工作面瓦斯浓度08C01模二瓦斯机轨合一巷工作面回风0.80.80.7机轨合一巷工作

18、面回风瓦斯浓度08C02模三03C01模四03C01模五模六开一开停风机开关负荷侧风机开关状态08D01开二开停风机开关负荷侧风机开关状态08D02开三开四控一近程控二近程控三近程控四近程控五远程控六远程10号井下分站，安装地点：9#总回风通道传感器安装位置报警点断电点复电点监测地点和内容关联断电通道模一瓦斯9#总回风0.80.80.79#总回风瓦斯浓度10C01模二一氧化碳9#总回风24ppm9#总回风一氧化碳浓度10C2模三温度9#总回风309#总回风环境温度10C03模四模五模六开一开停开二开停开三风门开停开四风门开停控一近程控二近程控三近程控四近程控五远程控六远程11号井下分站，安装地

19、点：南采区皮带巷口通道传感器安装位置报警点断电点复电点监测地点和内容关联断电通道模一一氧化碳皮带下风侧24ppm皮带一氧化碳浓度11C01模二温度皮带下风侧皮带有烟无烟11C02模三模四模五模六开一开停皮带开关负荷侧皮带设备开停状态11D01开二开停开三风门开四风门控一近程控二近程控三近程控四近程控五远程控六远程根据煤矿当前的现有设备情况以及需要升级改造的要求，需要对监控系统主软件、数据传输接口、井下分站及电源箱、矿用甲烷传感器进行升级改造，需要对馈电传感器进行补充。本着经济实用的原则，当前使用的温度、压力、开停、风门等传感器仍然可以沿用。详细配置清单如下：4. 监控系统设备配置清单 单位：元

20、序号设备名称型号单位数量单价金额备注1监控主机商用台260000原有2矿用数据传输接口KJ99N-J台160006000更新3打印机激光台115000原有4监控软件KJ99N套1100000免费升级5避雷装置台110000原有6UPS电源台148000原有7井下分站KJ99N-F台10950095000更新8矿用隔爆兼本质安全型电源箱KDW-0.1/660台6950057000更新9甲烷传感器GJC40(A)台24230055200更新10矿用机电设备开停传感器KGT9-A台104500原有11馈电开关传感器GKT1271140-V-C台59004500新增12矿用风门开关传感器GFK3080

21、-I台85000原有13风速传感器GFD15台648000原有14压力变送器KGY200A(G)台235000原有15温度变送器KGW200A(G)台625000原有16煤矿用电化学式一氧化碳传感器KGA3台850000原有设 备 材 料 总 计2177005、 投资概算1 设备材料合计： 217700元2 设计费 免费监控系统改造总投资： 217700元6、监控系统的功能特点和主要技术指标61 系统软件功能l 可监测高、低浓度甲烷、一氧化碳、风速、压力、温度等模拟量环境气体参数和各种开停量参数，并可根据设置在超限时进行声光报警、实时控制。l 具备实时数据显示、分站状态显示窗口、超限测点显示窗

22、口、提示信息显示窗口、报警窗口、断电窗口、测点关联窗口、软件监视窗口等。l 测点超限可一控多、多控一、不同分站间互相控制与手动控制，可用软件定义来实现较为复杂的逻辑控制功能。l 超上限控制、超下限控制、开停状态控制灵活选择。l 可灵活实现风电闭锁。l 可查看测点变化趋势曲线和数据资料。l 数据保存采用实时的动态压缩方式，既节约大量的硬盘空间，又能够提供更详尽的历史数据。l 报表格式丰富，用户可自由定制报表格式，自由选择打印。l 具备动态图形显示功能，网络通讯功能，实时、准确。l 具有瓦斯抽放监测功能。l 可通过软件设置配接多种信号制式的矿用传感器。l 具有故障闭锁功能：当与闭锁控制有关的设备未

23、投入正常运行或故障时，必须切断该监控设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。l 具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能；当主机或系统电缆发生故障时，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，系统必须保证正常工作时间不小于 2h 。l 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。6 2 系统主要技术指标¨ 系统容量： 最多可定义分站数：32 最多可定义类型数：64 最多可定义测点数：65536 动态显示页：64个 每页最多动态显示测点数：128¨ 系统巡检周期：每台

24、分站的巡检时间小于1秒，系统巡检周期小于30秒。¨ 数据存储周期：采用动态压缩方式，保存的数据全部为实时数据，数值有变化就保存。历史统计数据每5分钟保存一次。¨ 传输距离 主机到分站不小于10 km 分站到传感器不小于2km6 3系统特点· 适用多种通讯协议，兼容多种分站同时运行，便于新老设备的交替。· 真正克服了传统监测监控系统的物理测点管理模式的弊病，系统测点的管理面向用户现场实际测量点，采用安装位置和测点类型组合配置来确定唯一的测量点，不但使系统测点维护简单，即使调整物理通道也能保证数据的连续性，更重要的是能够真正使系统数据永久保存。·

25、显示页面格式自由设置，不仅显示常规的测点和相应的实时数据，而且提供测点的图标信息、变化时刻及其相关控制定义信息等，反映数据更直观、全面，满足用户多种需求。尤其在超限断电的情况下，系统自动提供点对点的相关信息，数据信息一目了然。· 数字量显示信息一改传统系统中“开”、“停”、“断电”等死板提示，取而代之的是数字量测点类型及其提示信息任意定义，使显示数据更贴近实际，提供给用户的是一个完整的句子，如：“西南采区8108综采面的采煤机正在割煤”。· 具有关联测点显示窗口，可将具有相关逻辑关系的模拟量、开停量、控制量及馈电和馈电异常的测点自动显示到同一个窗口中。· 系统自动

26、统计并提供打印系统故障资料，便于指挥安排维护工作。· 支持标准的局域网和广域网。实现矿内、局内联网。7 系统安装前的准备工作 为保证系统按期安装、调试和运行，矿方须做好安装前的各项准备工作。1) 矿方应组织以技术人员为骨干的监测队，负责系统日常维护、传感器校准、被监测工作面异常数据上报、报表打印等等。一般根据系统配置分站、传感器、断电器和终端数量等的多少，应配备3名以上专业技术人员和若干技术工人。其中，地面中心站计算机软件、硬件维护技术人员1名；井下分站、井下传感器维护技术人员1名；井下通风技术人员1名。2) 系统到货前，矿方应提供正式的系统安装方案。系统安装将严格按该方案进行。3)

27、 系统安装方案应说明以下问题的落实情况。（1）机房内装修应全部结束，满足系统正常使用条件（如防尘、室温等）。（2）机房电源双路供电及配电盘电源插座准备完善。（3）机房应具有设备的接地点供计算机外壳接地用。（4）通信电缆的接地点应准备完毕。4) 分站、传感器维修、调试室应配备220及380（或660V）电源配电盘。5) 矿方应具备系统用调试检查仪器及一般工具。6) 系统配套的井筒通讯电缆，大巷通讯电缆应敷设完毕，传感器与井下分站间电缆接线盒应足数准备。8系统的培训及售后服务承诺 系统安装调试前进行全面技术培训是保证系统维护人员掌握系统使用、维护和保证系统正常运行的重要基础。因此，矿方应选派23名（其中应有计算机和电子技术专业技术人员，至少有计算机操作经验）具有高中及以上文化程度、有责任心的人员接受培训。在安装、培训、售后服务过程中甲乙双方人员应互相尊重、相互配合，保证工作顺利进行。1、 培训通过培训达到了解KJ99N煤矿安全监控系统的原理、使用和维护。重点对地面中心站、井下分站及主要传感器等系统配套产品进行技术培训，分为地面计算机操作和井下安装、使用、维护、检修，因此培训方法采取在安