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，通過風電閉鎖，預防瓦斯爆炸和煤層自燃發火。
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辦公樓內。礦井安全方面的測點按《煤礦安全規程》、《礦井通風安全監測裝置使用管理規定》的相關要求進行配備，生產方面的測點按礦井生產管理慣例和監測監控系統的產品技術說明書及相關設備資料進行配備。

二、安全監測監控系統選擇
1、開采技術條件和安全條件
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》、《礦井通風安全監測裝置使用管理規定》的相關規定確定瓦斯，風速、一氧化碳、溫度、負壓、煙霧、風筒開關、設備開停、風電瓦斯閉鎖環節等測點位置、設備選型、傳輸設備等。結合本礦井的開采技術條件和安全條件、礦井開拓布置及地面總平面布置、采區機械配備布置、井下巷道開拓布置及機電峒室、井上下供電系統、礦井通風系統等進行系統選型和測點設置。

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》、《礦井通風安全監測裝置使用管理規定》的相關規定和相關專業的設計資料，確定瓦斯，風速、一氧化碳、溫度、負壓、煙霧、風筒開關、設備開停、風電瓦斯閉鎖環節等測點位置、設備選型及實施方案等，傳感器采用符合煤礦井下環境的標準通用型傳感器。
2、監測設備各設置地點和布置
結合本礦井的開采技術條件和安全條件、礦井開拓布置及地面總平面布置、采區機械配備布置、井下巷道開拓布置及機電峒室、井上下供電系統、礦井通風系統等，在地面中央變電所、生產系統、提升機房、通風機房、空壓機房、井下中央變電所、井下主排水泵房、井下水倉、工作面進風巷、工作面回風巷、回采工作面回風巷等地點設置測點。

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，設計重點注意考慮設備必須符合煤礦井下環境的使用條件，井下設備必須符合《煤礦安全規程》的有關規定，以保證設備本身的使用安全和可靠工作。
經過多年來的技術發展，煤礦安全監測監控系統技術已經較為成熟。一些基礎設施已達到國際先進水平，在系統和設備選擇上充分尊重建設單位的意見，選擇技術先進并經實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網絡服務器1臺， 8口集線器1臺，用作礦領導、通風安全、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，該分站本身具有顯示功能，可配接并遙控設定各類開關量和模擬量傳感器，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。系統由自動取樣器、專用色譜分析儀、色譜數據處理工作站以及束管采樣單元組成。其中，自動取樣器具有12路束管接口，數據處理工作站可控制自動取樣器，循環采集各路束管的氣樣進行分析。同時，還留有手動進樣口，可以分析人工采集的任何地點的氣樣。
該系統應用氣相色譜技術，對煤層在自燃升溫過程中產生的各種氣體進行分析，監測煤層自燃過程。該系統可直接與井下束管連接，從井下12個監測點巡回自動取樣分析，早期預報煤炭自燃發火，一旦發現有關指標超過或達到臨界值等異常變化時立即發出預報。

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、井下線路分為兩路。另在通往井下的線路上設置防雷器，防止井上雷電等串入井下。傳輸線路選用符合煤礦井下環境的礦用信號電纜，構成全礦井的監測監控系統傳輸網絡。
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,長度6000m；模擬量傳感器電纜,型號為MHUYVR 1×4×7/0.52, 長度30000m；開關量傳感器電纜,型號為MHUYVR 1×4×7/0.28, 長度14000m；斷電電纜,型號為MYQ-0.3/0.5 4×2.5, 長度10000m。
上述電纜必須選用經檢驗合格的并取得煤礦礦用產品安全標志的阻燃電纜。

第三節 監測設備各類傳感器布置

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，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、溫度傳感器1個、風速傳感器1個。
2、在采煤工作面的回風巷（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，其報警值為1%CH4；斷電值為1%CH4、斷電范圍為工作面及回風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巷（上部順槽尾部距上山巷）設置粉塵傳感器1個、溫度傳感器1個、風速傳感器1個。

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

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

第四節 礦井各類傳感器裝備量

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單鉤串車提升。12采區設有二個回采工作面，三個綜掘工作面，二個普掘工作面。
礦井設有全礦井的安全和生產監測監控系統，在生產管理上應嚴格按《煤礦安全規程》、《礦井通風安全監測裝置使用管理規定》的有關要求進行。

二、礦井各類傳感器的裝備量
礦井安全和生產監測監控系統，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方面的種類傳感器，傳感器的配置滿足《煤礦安全規程》、《礦井通風安全監測裝置使用管理規定》的相關要求。
礦井安全與生產監測監控的各類傳感器量請見表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、風速傳感器9臺
4、溫度傳感器13臺
5、設備開停傳感器38臺
6、風門傳感器11臺
7、風筒傳感器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、饋電開關傳感器16臺
13、粉塵傳感器11臺
各類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型礦井安全與生產監測監控系統是一種將計算機用于煤礦安全生產信息集中監控和管理的綜合系統，該系統類屬于分布式總線型樹狀網絡結構。分站采用工業計算機技術，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境，分站能配接多種開關量和模擬量傳感器，電路特別注重抗干擾能力，可在惡劣的工業環境下可靠地工作，具有獨立進行數據采集、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較高的水準。
井下分站在布置上均安放在主要的進風巷道的環境相對好的地方，傳感器布置在既能滿足工況要求又無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足井下使用條件，并且是經使用反映較成熟的產品。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班人員管理和維護，所有管理和維護人員都要經過技術培訓方能上崗。