礦井安全監測監控

礦井安全監測監控
第一節 概述

一、安全監測監控系統設置要求
1、礦井災害種類(lèi)和程度
本礦屬低瓦斯礦井，煤與瓦斯不突出，煤塵具有爆炸性，屬很易自燃煤層。
礦井設置了安全監測監控系統。并將火災預報束管監測系統作為安全監測監控系統的子系統與之相連，能預測瓦斯事故和火災危險，通過(guò)風(fēng)電閉鎖，預防瓦斯爆炸和煤層自燃發(fā)火。
2、礦井安全監測監控系統設置的條件和要求
礦井安全監測監控中心設置在生產(chǎn)辦公樓內。礦井安全方面的測點(diǎn)按《煤礦安全規程》、《礦井通風(fēng)安全監測裝置使用管理規定》的相關(guān)要求進(jìn)行配備，生產(chǎn)方面的測點(diǎn)按礦井生產(chǎn)管理慣例和監測監控系統的產(chǎn)品技術(shù)說(shuō)明書(shū)及相關(guān)設備資料進(jìn)行配備。

二、安全監測監控系統選擇
1、開(kāi)采技術(shù)條件和安全條件
本礦屬低瓦斯礦井，煤與瓦斯不突出，煤塵具有爆炸性，很易自燃煤層。
2、安全監測、監控和傳輸設備選擇
依照礦井的災害種類(lèi)及災害程度，結合礦井的建設規模，確定監測監控系統。該礦建設規模5.0Mt/a，安全監測與生產(chǎn)監控合并，系統選用KJ4-2000監測監控系統。在井下設置火災預報束管監測系統，火災預報束管監測系統作為安全監測監控的子系統納入全礦井安全監測監控系統。
按照《煤礦安全規程》、《礦井通風(fēng)安全監測裝置使用管理規定》的相關(guān)規定確定瓦斯，風(fēng)速、一氧化碳、溫度、負壓、煙霧、風(fēng)筒開(kāi)關(guān)、設備開(kāi)停、風(fēng)電瓦斯閉鎖環(huán)節等測點(diǎn)位置、設備選型、傳輸設備等。結合本礦井的開(kāi)采技術(shù)條件和安全條件、礦井開(kāi)拓布置及地面總平面布置、采區機械配備布置、井下巷道開(kāi)拓布置及機電峒室、井上下供電系統、礦井通風(fēng)系統等進(jìn)行系統選型和測點(diǎn)設置。

第二節 安全監測、監控和傳輸設備選擇

一、監測設備選擇
1、監測設備選型的原則
依照礦井的災害種類(lèi)及災害程度，結合礦井的建設規模，按照《煤礦安全規程》、《礦井通風(fēng)安全監測裝置使用管理規定》的相關(guān)規定和相關(guān)專(zhuān)業(yè)的設計資料，確定瓦斯，風(fēng)速、一氧化碳、溫度、負壓、煙霧、風(fēng)筒開(kāi)關(guān)、設備開(kāi)停、風(fēng)電瓦斯閉鎖環(huán)節等測點(diǎn)位置、設備選型及實(shí)施方案等，傳感器采用符合煤礦井下環(huán)境的標準通用型傳感器。
2、監測設備各設置地點(diǎn)和布置
結合本礦井的開(kāi)采技術(shù)條件和安全條件、礦井開(kāi)拓布置及地面總平面布置、采區機械配備布置、井下巷道開(kāi)拓布置及機電峒室、井上下供電系統、礦井通風(fēng)系統等，在地面中央變電所、生產(chǎn)系統、提升機房、通風(fēng)機房、空壓機房、井下中央變電所、井下主排水泵房、井下水倉、工作面進(jìn)風(fēng)巷、工作面回風(fēng)巷、回采工作面回風(fēng)巷等地點(diǎn)設置測點(diǎn)。

二、監控設備選擇
1、監控設備選型的原則
在監測監控系統設備選擇上，設計重點(diǎn)注意考慮設備必須符合煤礦井下環(huán)境的使用條件，井下設備必須符合《煤礦安全規程》的有關(guān)規定，以保證設備本身的使用安全和可靠工作。
經(jīng)過(guò)多年來(lái)的技術(shù)發(fā)展，煤礦安全監測監控系統技術(shù)已經(jīng)較為成熟。一些基礎設施已達到國際先進(jìn)水平，在系統和設備選擇上充分尊重建設單位的意見(jiàn)，選擇技術(shù)先進(jìn)并經(jīng)實(shí)踐證明使用效果較好的監測監控系統，結合礦井的建設規模，本礦確定選用KJ4-2000型煤礦安全與生產(chǎn)監測監控系統。
2、監控總站和各分站主要設備的功能、型號及數量
監控系統由地面中心站（監控總站）、井上下12個(gè)監測監控分站構成。監控總站由以下設備組成：
（1）監測監控主機，研華工控機2臺，1用1備；
（2）配置5kVA交流穩壓電源和2kVA的UPS電源，確保系統的可靠運行；
（3）配接2臺圖形工作站；
（4）HP網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器1臺， 8口集線(xiàn)器1臺，用作礦領(lǐng)導、通風(fēng)安全、調度等工作站的信息共享。
系統中采用多CPU、高智能化的KJ2007F分站12個(gè)，該分站本身具有顯示功能，可配接并遙控設定各類(lèi)開(kāi)關(guān)量和模擬量傳感器，并可作為主站，繼續掛接小分站。
根據礦井的災害程度，本礦井井下設有煤自燃發(fā)火色譜監測系統。系統選用GC-85型礦井火災多參數色譜監測系統。系統由自動(dòng)取樣器、專(zhuān)用色譜分析儀、色譜數據處理工作站以及束管采樣單元組成。其中，自動(dòng)取樣器具有12路束管接口，數據處理工作站可控制自動(dòng)取樣器，循環(huán)采集各路束管的氣樣進(jìn)行分析。同時(shí)，還留有手動(dòng)進(jìn)樣口，可以分析人工采集的任何地點(diǎn)的氣樣。
該系統應用氣相色譜技術(shù)，對煤層在自燃升溫過(guò)程中產(chǎn)生的各種氣體進(jìn)行分析，監測煤層自燃過(guò)程。該系統可直接與井下束管連接，從井下12個(gè)監測點(diǎn)巡回自動(dòng)取樣分析，早期預報煤炭自燃發(fā)火，一旦發(fā)現有關(guān)指標超過(guò)或達到臨界值等異常變化時(shí)立即發(fā)出預報。

三、傳輸設備及器材選擇
1、傳輸設備及器材選型的原則
監控總站設有調制解調器，將井上、井下線(xiàn)路分為兩路。另在通往井下的線(xiàn)路上設置防雷器，防止井上雷電等串入井下。傳輸線(xiàn)路選用符合煤礦井下環(huán)境的礦用信號電纜，構成全礦井的監測監控系統傳輸網(wǎng)絡(luò )。
2、傳輸設備及器材型號、數量
監測監控系統的主傳輸電纜，型號為MPUYV39-1 4×1×1/1.38,長(cháng)度6000m；模擬量傳感器電纜,型號為MHUYVR 1×4×7/0.52, 長(cháng)度30000m；開(kāi)關(guān)量傳感器電纜,型號為MHUYVR 1×4×7/0.28, 長(cháng)度14000m；斷電電纜,型號為MYQ-0.3/0.5 4×2.5, 長(cháng)度10000m。
上述電纜必須選用經(jīng)檢驗合格的并取得煤礦礦用產(chǎn)品安全標志的阻燃電纜。

第三節 監測設備各類(lèi)傳感器布置

一、回采工作面傳感器選型及配置
井下采區配有二個(gè)采煤回采工作面，傳感器選配如下：
1、在采煤工作面（距工作面10m處）設置高低濃度組合式瓦斯傳感器1個(gè)，其報警值為1%CH4；斷電值為1.5%CH4、斷電范圍為工作面及回風(fēng)巷中全部非本安電器設備，復電值為<1%CH4。
在工作面（距工作面10m處）設置一氧化碳傳感器1個(gè)、溫度傳感器1個(gè)、風(fēng)速傳感器1個(gè)。
2、在采煤工作面的回風(fēng)巷（上部順槽尾部距上山巷15m處）設置高低濃度組合式瓦斯傳感器1個(gè)，其報警值為1%CH4；斷電值為1%CH4、斷電范圍為工作面及回風(fēng)巷中全部非本安電器設備，復電值為<1%CH4。
在采煤工作面的回風(fēng)巷（上部順槽尾部距上山巷）設置粉塵傳感器1個(gè)、溫度傳感器1個(gè)、風(fēng)速傳感器1個(gè)。

二、掘進(jìn)工作面傳感器選型及配置
井下12采區配有三個(gè)煤巷綜掘工作面、二個(gè)普掘工作面，傳感器的選配如下：
1、在掘進(jìn)工作面（距掘進(jìn)工作面頭5m內），設置高低濃度組合式瓦斯傳感器1個(gè)，其報警值為1%CH4；斷電值為1.5%CH4、斷電范圍為掘進(jìn)巷內全部非本安電器設備，復電值為<1%CH4。
2、在掘進(jìn)工作面回來(lái)風(fēng)流中（掘進(jìn)巷尾部至聯(lián)絡(luò )巷15m處），設置高低濃度組合式瓦斯傳感器1個(gè)，其報警值為1%CH4；斷電值為1%CH4、斷電范圍為掘進(jìn)巷道內全部非本安電器設備，復電值為<1%CH4。
3、在工作面掘進(jìn)頭風(fēng)筒設置風(fēng)筒傳感器1個(gè)，工作面掘進(jìn)頭局扇設置設備開(kāi)停傳感器1個(gè)，工作面中的送風(fēng)、電器設備和瓦斯濃度構成風(fēng)電瓦斯閉鎖。
4、掘進(jìn)頭設置溫度傳感器、粉塵傳感器、風(fēng)速傳感器各1個(gè)。

三、其它地點(diǎn)傳感器的選型及配置
1、在12采區煤流轉載點(diǎn)設置瓦斯傳感器、粉塵傳感器1個(gè)。 
2、在采區總風(fēng)巷的測風(fēng)站設置風(fēng)速傳感器、溫度傳感器各1個(gè)。
3、在12采區中部變電所、爆破材料發(fā)放硐室均設置瓦斯傳感器各1個(gè)。
4、在12采區采煤工作面、掘進(jìn)工作面風(fēng)門(mén)處設有風(fēng)門(mén)傳感器各1個(gè)。
5、在風(fēng)井的風(fēng)硐內設置風(fēng)速傳感器和差壓傳感器各1個(gè)。
6、井底水倉設置水位傳感器1個(gè)。
7、設備開(kāi)停傳感器：
①12采區采煤機、刮板機、轉載機、帶式輸送機共10個(gè)；
②井下中央泵房水泵3個(gè)；
③通風(fēng)機房2個(gè)；
④掘進(jìn)局扇3個(gè)；
⑤副井絞車(chē)房1個(gè)；
⑥主井驅動(dòng)機房1個(gè)；
⑦制氮（空壓）站9個(gè)；

第四節 礦井各類(lèi)傳感器裝備量

一、礦井傳感器裝備標準
本礦屬低瓦斯礦井，煤與瓦斯不突出，煤塵具有爆炸性，屬很易自燃煤層。
礦井設計能力5.0Mt/a，主井采用皮帶運輸,副井采用一對1.5t單鉤串車(chē)提升。12采區設有二個(gè)回采工作面，三個(gè)綜掘工作面，二個(gè)普掘工作面。
礦井設有全礦井的安全和生產(chǎn)監測監控系統，在生產(chǎn)管理上應嚴格按《煤礦安全規程》、《礦井通風(fēng)安全監測裝置使用管理規定》的有關(guān)要求進(jìn)行。

二、礦井各類(lèi)傳感器的裝備量
礦井安全和生產(chǎn)監測監控系統，在井上設有監測監控中心站，在井上下設有分站，井上下配備在反映安全和生產(chǎn)方面的種類(lèi)傳感器，傳感器的配置滿(mǎn)足《煤礦安全規程》、《礦井通風(fēng)安全監測裝置使用管理規定》的相關(guān)要求。
礦井安全與生產(chǎn)監測監控的各類(lèi)傳感器量請見(jiàn)表8-4-1。
傳感器的裝備數量：
1、低濃瓦斯傳感器4臺
2、高低濃瓦斯傳感器20臺
3、風(fēng)速傳感器9臺
4、溫度傳感器13臺
5、設備開(kāi)停傳感器38臺
6、風(fēng)門(mén)傳感器11臺
7、風(fēng)筒傳感器7臺
8、煙霧傳感器5臺
9、一氧化碳傳感器8臺
10、電量傳感器4臺
11、負壓傳感器(含電源) 2臺
12、饋電開(kāi)關(guān)傳感器16臺
13、粉塵傳感器11臺
各類(lèi)傳感器備用量按使用量的5~25%考慮（注：取值為整數），并適當考慮不可預見(jiàn)因素。

第五節 礦井安全監測監控系統運行可靠性分析

該礦選擇的KJ4-2000型礦井安全與生產(chǎn)監測監控系統是一種將計算機用于煤礦安全生產(chǎn)信息集中監控和管理的綜合系統，該系統類(lèi)屬于分布式總線(xiàn)型樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò )結構。分站采用工業(yè)計算機技術(shù)，具有數據采集和控制功能，符合本安防爆標準，適用于井下瓦斯和粉塵爆炸環(huán)境，分站能配接多種開(kāi)關(guān)量和模擬量傳感器，電路特別注重抗干擾能力，可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠地工作，具有獨立進(jìn)行數據采集、處理和完成相應控制的功能，分站的相對獨立性大大地提高了監測監控系統的可靠性。
監測監控系統在地面中心站配備了兩臺主機，互為備用。監測監控系統的電源按二級負荷進(jìn)行設計，并配置了UPS電源，保證了系統不間斷的工作要求。監測監控系統的主干電纜由副井引至井下，電纜采用MPUYV39-1型礦用阻燃鋼帶鎧裝信號電纜，使主信號道具有兩路獨立互為備份的不間斷信息通路。傳感器電纜也采用MHUYVR 1X4X7/0.52、MHUYVR 1X4X7/0.28礦用阻燃電纜，使信道的可靠性達到了一個(gè)較高的水準。
井下分站在布置上均安放在主要的進(jìn)風(fēng)巷道的環(huán)境相對好的地方，傳感器布置在既能滿(mǎn)足工況要求又無(wú)滴水和相對安全的地方，以保證其工作的可靠性，所有的分站和傳感器都具有防爆合格證滿(mǎn)足井下使用條件，并且是經(jīng)使用反映較成熟的產(chǎn)品。從而確保系統安全可靠地運行。
在管理上監測監控系統配備了專(zhuān)班人員管理和維護，所有管理和維護人員都要經(jīng)過(guò)技術(shù)培訓方能上崗。