某煤矿安全监控系统设计.pdf

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1、某煤矿安全监控系统设计 目录 一、矿井安全监控系统设计依据 二、矿井安全监控系统设计方案 三、矿井安全监控设备安装说明 四、矿井安全监控系统主要性能 五、矿井安全监控系统管理制度 六、矿井安全监控系统设备安装位置 七、附图 一、矿井安全监控系统设计依据 1、 煤炭工业小型矿井设计规范 2、 煤矿安全规程 2006 版 3、 新疆地方国有和乡镇煤矿矿井安全监控管理暂行 办法 2003 年 4 、 矿井安全监控系统与瓦斯检查2003 年 5 、国家其它有关煤炭工业建设的技术、经济政策和法 律、法规 6 、煤矿提供的相关资料和设计要求 二、矿井安全监控系统设计方案 1、分站选型 根据矿井的实际情况的

2、要求，分站选择两个大分站、 一个中型分站。地面设一个大分站、在井下+822 水平设一个大分站、 +772水平车场设一个中型分 站。 （1）安装位置： 1#大分站在地面、型号KJ90-F16, 控制 范围、主井绞车、副井绞车、地面主通风机。 （2）2#中分站安装在 +772水平车场、型号KJ90-F8, 控 制范围、 +772水平水泵的、变电所、运输皮带、 机电硐室等。 （3）3#大分站安装在 +822水平南巷、型号KJ90-F16, 控制范围在 +822水平首采工作面、回风巷等。 2 、大型分站的特点： 型号： KJ90-F16 特点： KJ90-F16 /KJ90-F8 型井下监控分站是一种

3、以 89C60单片机为刻心的微型计算机系统，可挂接多种传 感器，能对井下多种环境参数诸如瓦斯、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和通讯功能，通过工业以太网或 总线方式能及时将监测到得各种环境参数、设备状态传 送到地面中心站，并中心站发出的各种命令，及时发出 报警和断电控制信号。 3、主要用途及使用范围： 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）采集各传感器的实测参数， 设备运行状况、 开停状 态; （3） 通过工业以太网快速向地面的系统中心站传送巡 检参数 ; （4）通过 RS485方式向地面中心站传送参数

4、； （5）执行地面中心站发往井下的各种控制命令； （6）对异常状况进行断电控制。 4、适用范围： （1）煤矿井下所有存在瓦斯和煤尘爆炸危险的场所； （2）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。 5、品种、规格 （1） 井下监控分站。 （2） KJ90-F16 / KJ90-F8。 （3）型号的组成及其代表的意义 KJ 90 F 8/16 产品系列编号（8 代表 KJ90-F8；16 代表 KJ90-F1 型） 分站设备 登记序号 矿用监测、控制系统或设备 6、环境条件 （1） 、工作条件 a)工作温度； 040； b ）相对温度： 95% ； c）大

5、气压力； 80kpa106kpa；d）机械环境；无湿著震 动和冲击的场合； e）有煤尘和瓦斯存在的场所。 7、运输贮存条件 a)高度； -4060； b ）相对温度： 95% ； c）震动； 50m/s 2； d）冲击； 500m/s 2。 6、防爆类型与标志 a）防爆形式；矿用本质安全型； b）防爆标志； Exib 8 、技术参数： 1）分站工作电压； 12VDC, 最大工作电流 300mA 2）模拟量信号；奋战的模拟量信号为200Hz1000Hz 的平率范围内的脉冲宽度不小于0.3ms；其高电平电 压应不小于 2.5V, 底电平电压应不小于1.0V, 输入与 输出处理误差应不小于0.5%。

6、 开关量信号；分站的开关量信号为1mA/5mA 的电流信 号。电流 1.5mA时表示为停，电流： 4mA 时表示 为开。 3) 累计量输入处理误 ; 累计量输入处理误差不大于0.5% 4）系统信号传输； a）分站与 KJJ46数据接口的信号通讯方式为RS-485 通讯方式，数据传送速率为2400bps，最大工作电压 幅值 1.5V，最大工作电流幅值 150mA 。 b）分站与 KJJ103矿用网络交换机的信号通讯方式为 以太网通讯方式：数据传输速率为10/100Mbpa自适 应，最大工作电压幅值 1.5V，最大工作电流幅值 150mA 。 5）分站到 KJJ46数据通讯接口采用煤矿用聚乙烯绝

7、缘聚乙烯护套通信电缆 a）电缆信号； MHYVRP 1 27/0.52; b)线缆直流电阻； 12.8 /km c）线缆分布电容： 0.06 F/km; d）线缆分布电感； 0.8mH/km 。 6）分站到 KJJ103数据交换机采用聚乙烯绝缘聚乙 烯护套超五类双绞线。 7）分站到模拟量传感器采用煤矿用聚乙烯绝缘聚 乙烯护套通讯屏蔽电缆。 a）电缆信号； MHYVRP 1 47/0.43; MHYVRP 1 27/0.52; b）b)线缆直流电阻； 12.8 /km c）线缆分布电容： 0.06 F/km; d）线缆分布电感； 0.8mH/km 。 8）分站到开关量、数字量传感器采用煤矿用聚乙

8、烯 绝缘聚乙烯护套通讯屏蔽电缆。 a）电缆信号； MHYVRP 1 27/0.43; b）b)线缆直流电阻； 45/km c）线缆分布电容： 0.06 F/km; d）线缆分布电感； 0.6mH/km 。 9）分站到断电执行器采用煤矿用聚乙烯绝缘聚乙 烯护套通讯屏蔽电缆。 a）电缆信号； MHYVRP 1 27/0.43; b）b)线缆直流电阻； 45/km c）线缆分布电容： 0.06 F/km; d）线缆分布电感； 0.6mH/km 。 10）最大传送距离； a）在传输电缆满足 9）的条件下分站到 KJJ46数据接 口之间的最大传输距离不小于10km ； b）在传输电缆满足9）的条件下分站

9、到KJJ103网络 交换机之间的最大传输距离不小于100m ； c）在传输电缆满足 9）的条件下分站到传感器之间的 信号传输距离不小于2km ； d）在传输电缆满足 9）的条件下分站到控制执行器之 间的信号传输距离应不小于2km 。 11）控制执行时间应满足控制要求，甲烷超限断电及 甲烷风电闭锁的控制执行时间应不小于3s 12）电网停电后，备用电源连续工作时间应不小于是 2h 9、地面中心站：具体方案如下 1 、主监控机 2 台 2 、UPS不间断电源 1 台 3 、打印机 1 台 4 、通讯线路避雷器1 台 5 、电源避雷器 1 台 6 、井下分站布置（见监控设备布置图） 三、矿井安全监控设

10、备安装说明 （一） 1#大分站设在地面，监控范围是； 1、主井绞车开停传感器（KT ）一台。 2、副井绞车开停传感器（KT ）一台。 3、风井主扇开停传感器（KT ）两台。 4、总回风瓦斯传感器（ CH4）一台。 5、一氧化碳传感器（ CO ）一台 6、风速传感器（ V）一台。 7、温度传感器（ T）一台 。 8、负压传感器（ P）一台。 9、安全出口开关传感器（FM ）一台。 （二） 2 中型分站设在 +772水平车场。监控范围是 ; 1、水泵开停传感器（ KT ）两台。 2、水仓水位传感器（ YW ）一台。 3、机电硐室瓦斯传感器（CH4）一台。 4、轨道上山风速传感器（V）一台。 5、轨

11、道上山温度传感器（T）一台 。 6、机电硐室断电传感器（D）3 台。 7、机电硐室馈电传感器（KD ）一台。 （三） 3 大型分站设在 +822水平南巷。监控范围是 ; 1、机电硐室馈电传感器（KD ）一台。 2、机电硐室断电传感器（D）一台。 3、1#煤门风门开关传感器（ FM ）一台。 4、回风巷瓦斯传感器（ CH4）一台。 5、一氧化碳传感器（ CO ）一台 6、风速传感器（ V）一台。 7、温度传感器（ T）一台 。 8、皮带开停传感器（ KT ）一台。 9、采煤机开停传感器（ KT ） 一台。 10、液压泵站开停传感器（KT ）一台。 11、工作面上遇角瓦斯传感器（CH4）一台。 1

12、2、采区工作面瓦斯传感器（CH4）一台。 四、KJ90安全监控系统安装规范 （1）机房： 保证环境清洁、卫生，作好机房防尘，如 有条件机房安装空调，作好机房恒温。机房电缆（含主 通讯电缆、电源线缆、网线、避雷器接地线）铺设时最 好在防静电地板下面。 （2）监控计算机 ：监控主机的“计算机名”必须为 “KJ90” ，KJ98目录（监控系统文件目录）必须在C盘 根目录下，设置 C盘为共享；电源管理都必须设置为 “从 不关闭”，删除所有屏幕保护软件 (*.SCR) ；必须绘制监 测系统示意图， 其大小“800*600”象素；其它要求参考 软件使用说明书。 （3）机房电源： 输入电压 200VAC24

13、0VAC，如电压不在 此范围或电压波动较大，必须安装交流净化电源。 （4）接地极： 接地方法见附件 1，接地极离避雷器的距 离必须小于 10m ，接地电阻小于 2 欧姆（接地包括电源 避雷器接地、计算机外壳地、信号避雷器接地）。 （5）地面通讯线： 机房到井口的通讯电缆必须使用屏 蔽电缆，安装时线路应尽量埋地 （减少雷击可能），井口 及机房通讯电缆的屏蔽层都必须接地，且在井口安装避 雷器（入井 5m位置） 。 （6）井下通讯线 ：与动力电缆分开铺设，避免信号干 扰，如因特殊原因与动力电缆一起，就必须保证与动力 电缆间距在 30cm以上。 （7）分站： 分站应安放在便于人员观察、调试、检 验，维

14、护和支撑良好，无滴水，无杂物的进风巷道或硐 室中，安设时垫支架，使其距巷道底板不小于300mm ， 或吊挂在巷道中并可靠接地。分站电源箱所接输入电 压、电缆以及控制线电缆，必须与所配密封圈相匹配。 安装接线时，应注意变电压器的接线端子，与外接电 压等级是否相符（如果是660V，插头应该插在有660V 字样的插头上，然后连接分站的两个“交流”标识接线 端到井下开关）。 瓦斯超限断电的被控开关必须是磁力防 爆开关，并注意继电器保险的匹配 （36VAC/5A ） 。送电 时用万用表测分站工作电压是否在分站变压器工作电压 许可范围之内（15） 。查看分站号是否与地面计算 机定义一致，便于通讯，否则用遥

15、控器进行设置。具体 连接方法见附件 3。 （8）传感器电缆： 分站到传感器的电缆使用1.5mm 2 电 缆单台距离必须小于2.5km，若两台共用电缆，距离必 须小于 1.5km；使用 1.0mm 2 电缆单台距离必须小于 1.0km，若两台共用电缆，距离必须小于0.6km。 （9）传感器： 、瓦斯传感器 1、CH4传感器应设置在巷道上方，并不影响行人和行 车，维护方便，传感器应垂直悬挂距顶板，不得大于 300mm ，距巷道侧壁不得小于200mm 。 2、工作面（掘进工作面）瓦斯传感器的设置严格符 合煤矿安全规程规定。 （见附件 2） 3、为了传感器能真实反应环境参数，必须用标准气 样调校，气体

16、流量控制在200ml/s 。 、风速传感器 1、安装在主要测风站， 顶板较好无明显淋水干燥的巷 道，并不影响行人和行车。 2、传感头风流指向与风流方向应一致，偏角不得大于 5 度。 3、吊挂时必须固定，不能让传感器左右摆动。 、开停传感器 1、卡固在被测设备的负荷电缆上。 2、卡固开停传感器时，必须在动力电缆非密集地 方，否则将受其它电缆的干扰，信号不稳定。 （10）断电器： 近程断电使用 1.5mm 2 的电缆，分站到被 控开关距离应小于30m ；严禁使用 DW 系列开关作为被控 开关；被控开关必须使用磁力防爆开关。 五、避雷器接地极标准（如图） （1）接地坑地点：潮湿处 规格：深、长、宽各

17、 1.5 米 接地极底部：需铺上10 厘米木炭、 20 公斤盐，再用镀 锌扁铁（宽度不小于4 厘米，厚度不小于4 毫米，长度 约 10 米）在接地坑底部盘成圈。 (2）连接线规格：线截面不小于25 平方毫米的铜芯 线。 附件 1 六、回采工作面、回风巷及进风巷甲烷传感器的设置 传感器的安装位置如图1， 甲烷传感器 T1必须安装， 其报警浓度为 1.0%CH 4，断电浓度为 1.5%CH4，复电浓度 小于 1.0%CH 4；高瓦斯、高突矿井还必须安装 T2，其报 警浓度为 1.0%CH 4， 断电浓度为 1.0%CH4，复电浓度小于 1.0%CH 4，T1、T2 断电范围为工作面和回风巷内的全部

18、 非本质安全型电气设备；煤与瓦斯突出矿井必须安装进 风巷甲烷传感器 T3，其报警浓度为0.5%CH 4，断电浓度 为 0.5%CH 4， 复电浓度小于 0.5%CH4，断电范围为进风巷 镀锌 扁铁 内的全部非本质安全型电气设备；串联通风必须安装甲 烷传感器 T4，其报警浓度为 0.5%CH 4，断电浓度为 0.5%CH 4，复电浓度小于 0.5%CH4，断电范围为进风巷、 工作面和回风巷内的全部非本质安全型电气设备。 图 1 七、掘进工作面及回风流甲烷传感器的设置 传感器的安装位置如图1， 甲烷传感器 T1必须安装， 其报警浓度为 1.0%CH 4，断电浓度为 1.5%CH4，复电浓度 小于

19、1.0%CH 4；高瓦斯、高突矿井还必须安装 T2，其报 警浓度为 1.0%CH 4，断电浓度为 1.0% CH4，复电浓度小 于 1.0%CH 4，T1、T2断电范围为掘进巷道内全部非本质 安全型电气设备； 串联通风必须安装甲烷传感器T3，其 报警浓度为 0.5%CH 4， 断电浓度为 0.5%CH4，复电浓度小 于 0.5%CH 4，断电范围为掘进巷道内全部非本质安全型 电气设备。 图 2 八、矿井安全监控系统主要性能 矿井安全监控系统主要对瓦斯、风速、负压、温度、 一氧化碳等环境参数实时采集、处理、存储、显示、超 限报警和打印。 本系统报警，断电，总线传输和红外遥控自动报警 点、断电点由

20、软件设定或修改，实现区域内的超限自动 断电。传感器超限时有声光报警显示，并在主机屏幕上 有醒目的报警显示、列出报警数值、地点及报警时间。 系统提供多种诊断功能， 包括系统的传输校验、 传感 器、分站故障统计等监测系统的自身诊断。 上级主管部门或煤矿安全检查据有关办事处可通过 电话线随时检查监控的运行情况和监测数据，加强监督 管理。 九、矿井安全监控系统管理制度 应编制下列管理制度： 1 、井下监测控制网络管理制度 2 、地面中心站及网络终端管理制度 3 、主机房管理制度 4 、监控人员岗位责任制 5 、编制系统操作规程 6 、编制维修人员岗位责任制 十、矿井安全监控系统设备安装位置 安全监控设备安装位置见附图 十一、附图 1 、通风系统图 2 、采掘工程平面 2009年 3 月 10 日