铁东煤矿安全监控系统设计方案

1、煤矿安全监控系统设计方案铁东煤矿一.矿井相关情况：1.1矿井概述铁东煤矿井采用一对立井开拓，开采井田范围：南北宽约2.0km, 东西长约1km,设计生产能力21万t/a,核定生产能力30万t/a,现开 采地5煤,煤层平均厚度分别为2.5m,为自燃煤层，煤尘具有爆炸危险 矿井为低瓦斯矿井 .矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。矿井采用中央并列式通风，副井（井筒长305m ）回风.主井（井 筒长315m）进风,地面两台轴流式主要通风机做抽出式通风 .聞創沟燴鐺險 爱氇谴净。井下消防水源采用地面200m3储水池静压供水，来满足井下消防之用.现135m1个生产水平,2个采区布置,2个采煤工作面,2个掘进工 作面,均

2、为炮采炮掘，且所有采煤工作面及煤半煤岩巷道掘进均安装 了甲烷断电仪，正常运行 .残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。1.2系统运行环境铁东煤矿属中温带大陆性干旱一半干旱季风气候.冬季寒冷，夏季 炎热,春季风沙频繁，昼夜温差悬殊，降雨量小蒸发量大 .酽锕极額閉镇桧猪訣锥。1 .安装地点：矿井地面及井下2 .海拔高度：地面495m,井下180-110m3 .安装环境：多尘.潮湿，煤尘具有爆炸性4 .环境温度：地面-25 C30 °C5 .湿度：90%二.系统装备及标准和规定：为了保障煤矿安全生产，按照煤矿安全规程和AQ6201-2006 等有关要求，铁东决定装备以井下环境监测为主地安全监测监控系统 一

3、套，且系统装备必须符合以下标准： 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。(1) .煤矿安全规程2011年版(2) .矿井通风安全质量标准化标准(3) .矿井通风安全监测装备使用管理规定(4) .煤矿监控系统总体设计规范(5) .煤矿监控系统中心站软件开发规范(6) .爆炸性环境用防爆电气设备通用要求(7) .爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求(8) .煤矿安全质量标准化标准(9) .煤矿安全监控系统通用技术要求(AQ1029-2007)(10) .煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范(AQ1029-2007)2007.04(11) .MT/T1004-2006 煤矿安全生产监控系统通用技术

4、条件(12) .MT/T898-2000 煤矿信息传输装置(13) .MT/T772-1998 煤矿监控系统主要性能测试方法井筒中和井下只准采用矿用隔爆型或本质安全型设备，对于各类 控制测量通信信息传输等电气设备应优先采用本质安全型设备，其 有关技术标准不得低于中国国家标准 GB3836.14-83.并具有煤安 标志.謀养抟箧飆鐸怼类蒋薔。井下设备地防护等级应不低于IP54井上设备地防护等级应不低于IP52三监测监控系统配置矿井设一套监测监控系统（含终端屏显系统），该系统是实时监控 地网络化结构，具备完善地安全监测管理功能，对全矿井下环境参数进 行实时数据采集传输处理显示记录打印.以确保人员及

5、设备地安全 全面提咼矿井地经济效益和社会效益 .厦礴恳蹒骈時盡继價骚。要求监控装置地工作时间为 365d,每天24h,即全年连续工作.1. 硬件配置1.1地面中心站监测主机2台（备用1台）针式打印机1台地面中心站UPS电源系统1套（断电后延时供电时间2h ）1.2分站：井下分站11台.井下分站应采用矿用本质安全型矿用隔爆兼本质安全型.井下分站电源箱应能适应 AC660V或AC380V输入电源电压.电 压波动范围90110% （地面），75115% （井下）茕桢广鳓鯡选块网羈泪。1.34A警）型）1.4应具有接收各种标准信号地能力即：数字串行码.2001000Hz应具备接收其它通信接口信息地能力

6、.在满负荷情况下，分站备用电池应能独立供电2h,分站要有逻辑判断数据处理功能和存储功能当分站与地面主机脱机时，应能独立工作，并能实现全部原有功能 .鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴。分站与中心站分站与传感器之间传输地信号应是本安型.应具有初始化参数掉电保护功能和输出控制功能，组态灵活安装 维修方便.传感器及控制器应采用本质安全型（控制器可采用防爆兼本安型）断电器控制输出回路地接点容量为 AC127V 5A AC660V 甲烷传感器.CO传感器应具有超限就地报警显示功能（声光报 应输出标准信号即：数字串行码.2001000Hz （推荐采用数字 系统检修专用工具和专用测试仪器仪表各一套.2. 软件软件应用平台

7、包括操作系统软件应用软件数据库及外部系统通讯协议等.操作系统WINDOWS XP2.1系统软件2.2应用软件安全监测监控系统应用软件1套，具有以下功能：A. 适时地完成信息采集和处理.B. 具有适当地存储容量，并能存储一定数量地实时数据和历史数据.C. 对米集和处理地信息进行显示.D. 打印输出处理信息.E. 对被控地设备发出控制指令.F. 对系统本身地运行状态和故障状态进行自诊断.G. 具有图形显示功能.四系统主要性能及技术指标1. 系统应具有甲烷.风速.压差.CO温度等模拟量监测，馈电状态.设备 开停风筒开关烟雾等开关量监测和累计量监测功能 .籟丛妈羥为贍债蛏练淨。2. 系统应具有甲烷浓度

8、超限声光报警和断电/复电控制功能.3. 系统应具有甲烷风电闭锁功能：3.1掘进工作面甲烷浓度达到1.5%CH4时，系统应能切断掘进工作 面内地全部非本质安全型电气设备地电源并闭锁；当掘进工作面甲烷浓度低于1.0%CH4时，系统应能自动解锁 .預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。3.2掘进工作面间回风流中地甲烷浓度达到1.0% CH4时，系统应能切断掘进巷道回风区域内地全部非本质安全型电气设备地电源并闭 锁；当掘进工作面回风流中地甲烷浓度低于1.0%CH4时，系统应能自动解锁 .渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。3.3当排除掘进工作积聚甲烷使回风流中甲烷浓度达到1.0% CH4时,装置应能切断回风区域内全部非本质安全型电

9、气设备电源并闭 锁；同时发出声.光报警信号，当回风流中甲烷浓度低于1.0%CH4时, 系统应能自动解锁 .铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。3.4局部通风机停止运转，或局部通风机风筒中地风速低于规定值时， 系统应能切断供风区域地全部非本质安全型电气设备地电源并闭锁； 当局部通风机恢复正常工作或风筒中地风速大于规定值时，系统应能 自动解锁 .擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。3.5停风区中最高瓦斯浓度不超过1.0%,且在局部通风机及其开关附 近10m以内风流中地瓦斯浓度都不超过 0.5%时，方可人工开启局部 通风机 .贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。3.6与闭锁控制有关地设备（含主机.甲烷传感器.设备开停传感器等） 故障或断电时

10、，系统应能切断该设备所监控区域地全部非本质安全型 电气设备地电源并闭锁；与闭锁控制有关地设备接通电源1min内,系统应继续闭锁该设备所监控区域地全部非本质安全型电气设备地 电源；当与闭锁控制有关地设备正常并稳定运行后，系统应能自动解锁.坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。4. 系统应具有断电状态监测功能.断电状态监测就是系统对被控设备 地馈电状态进行实时监测，当馈电状态与系统发出地断电/馈电命令 不一致时，报警并记录相应测点地甲烷浓度.断电/馈电命令.监测地馈 电状态.被控设备地地点和名称等 .蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。5. 系统应具有中心站手动遥控断电/复电功能，断电/复电响应时间应 不大于系统巡检周期，中心

11、站手动遥控断电/复电功能是防止瓦斯超 限违章作业地措施之一，当瓦斯超限时，中心站值班人员可通过系统切 断有关区域地电源，待瓦斯浓度降低，通风系统工作正常后，中心站值 班人员可通过系统有关区域复电中心站手动遥控断电/复电功能，由 中心站发送命令，传输系统传至相应分站，因此，断电/复电响应时应不 大于系统巡检周期 .買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。6. 系统应具有异地断电/复电功能异地断电/复电功能是解决接于A 分站甲烷等被测超限时，控制接于B分站地被控设备断电，以提高系统 地灵活性.断电/复电响应时间应大于2倍系统巡检周期 .綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚 糴。7. 系统应具有备用电源当电网停电后，系统应能对甲烷风速

12、负压一 氧化碳.局部通风机开停风筒状态等连续监控时间应不小于 2h.驅踬髏彦 浃绥譎饴憂锦。8. 系统应具有自检功能当系统中传感器分站让站传输电缆等设备 发生故障时，报警并记录故障时间.故障设备，以供查询打印 .猫虿驢绘燈鮒诛髅 貺庑。9. 系统主机应双机备份，并具有手动切换功能（自动切换功能可选）， 当工作主机发生故障时，备份主机投入工作，保证系统地正常工作.锹籁饗 迳琐筆襖鸥娅薔。10. 系统应具有实时存盘功能.存盘内容包括：甲烷.风速.负压.一氧 化碳等重要测点模拟量地实时监测值；模拟量统计值（最大值.平 均值.最小值）；报警及解除报警时间及状态；断电/复电时间及 状态；断电/复电逻辑关

13、系不符报警时间及状态；设备开/停时间 及状态；累计量值；设备故障/恢复正常工作时间及状态等在这 些存盘项目中，除重要监测点模拟量地实时测控值存盘记录应保持 24h外,其余均应保存3个月以上，并具当系统发生故障时，丢失上述信 息地时间长度应不大于 5mi n. 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。11. 系统应具有列表显示功能.模拟量及相关显示内容包括地点.名称. 单位.报警门限.断电门限.复电门限.监测值.最大值.最大值.平均值.断 电/复电命令.馈电状态.超限报警.断电逻辑不符报警.传感器故障.封锁 与解锁等.开关量显示内容包括地点.名称.开/停时刻.状态.工作时间. 开停次数.传感器状态.封锁与解锁等

14、.輒峄陽檉簖疖網儂號泶。12. 系统应具有模拟量曲线和历史曲线显示功能.在同一坐标上用不同 颜色显示最大值.平均值.最小值3种曲线.在一屏上,同时显示不小于3 个模拟量,并设时间标尺，可显示出对应时间标尺地模拟量值 .尧侧閆繭絳闕 绚勵蜆贅。13. 系统应具有柱状显示功能，以便直观地反映设备开机率.显示内容 包括地点.名称.最后一次开/停时刻和状态.工作时间.开机率.开/停次 数.传感器状态.圭寸锁与解锁等，并设时间标尺 .识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。14. 系统应具有模拟动画显示功能，以便形象.直观.全面地反映安全生 产状况，显示内容包括工艺流程模拟图.相应设备开停状态.相应模拟 量数值等 .凍鈹

15、鋨劳臘错痫婦胫籴。15系统应具有系统设备布置图显示功能，以便及时了解系统配置运 行机构分站电控箱主站和电缆等设备地设备名称位置和运行状态 等.恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。16系统应具有报表曲线柱状图模拟图初始化参数等召唤打印能力 以便于报表分析.17系统应具有人机对话功能，以便于系统生成.参数修改.功能调用. 18系统应具有防雷措施，防止雷电击毁设备，引起井下瓦斯爆炸.19系统应具有抗干扰措施，防止架线电机车火花大型机电设备启停 等无线通讯设备电磁干扰影响系统正常工作 .鯊腎鑰诎漣鉀沩懼統庫。20. 系统分站应具有初始化参数掉电保护功能，以防分站停电后，初始 化参数丢失.21. 分站显示功能显示分站

16、电源地工作状态（UPS工作 AC供电）显示分站接入地开入/开出状态，模拟量数值.显示分站传感器地故障显示分站控制电源地状态显示分站地通信状态22传输22.1传输系统：系统巡检周期应不超过 30S.22.2传输距离：主站距分站距离不小于 15km,分站至传感器距离不 小于2km.23. 电源地面 AC220V,50Hz ;井下 AC127V,660V,50Hz.电压波动范 围：地面90T10%,井下75T15%.硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。电源故障时，备用电源（UPS）应自动投入，且地面中心站设备应 保证满负荷工作供电时间不小于 2h,分站及传感器供电时间不小于 2h.阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。24. 适

17、应地环境条件井下环境温度040 C，相对湿度98% ;地面环境温度-1540 C 井下装置要符合中国爆炸环境电器设备地使用要求，有相应地防爆合格证和产品检验合格证及下井许可证煤安标志 .氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩。 五监测监控现场具体装备：为防止井下瓦斯煤尘火灾等事故危害人身和设备安全，在井下 各采煤工作面掘进头及主要巷道机电硐室等处设置甲烷温度烟雾. 一氧化碳风速负压等各类环境监测传感器，在风门处设风门开关，在 风筒上设风筒开关，对井下环境火灾通风设施地状况进行监测，并经 分站将监测信息传送到地面中心站，经处理后显示传输，供有关人员 及时全面掌握井下环境状况，达到对各类灾害地早期预测预报处理， 避

18、免事故地发生 .釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。1.各种传感器地装备地点及数量根据煤矿安全规程等有关规定和煤矿安全管理需要，井上下主要作业场所及需要配备地传感器种类数量详见表 1怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。表1 :主要设备清单序名称规格型号单数量号位1主机备机研华工控P42.8G/1G/160G.19" 液 晶.声卡.麦克风.音箱/操作系 统台22图形机研华工控P42G/1G/160G.19" 液晶.声卡麦克风音箱/操作系统台13系统软件KJF2000N套14UPS电源3KVA/2h台15语音报警套16防雷过压保护器台47矿用监控分站台128甲烷传感器台239烟雾传感器台510温度传感器台

19、1611风速传感器台1512负压传感器台513一氧化碳传感器台2814设备开停传感器台415风门开关传感器台816差压传感器台17风筒开关传感器台518馈电状态传感器台1019馈电断电器台220传感器电缆4芯m600021传输线缆4芯m200022采样气囊个23传感器线接线盒2通个15024传感器线接线盒3通个16025示波器台26CO标准气体瓶27甲烷校验标准气体瓶28CO标准气体瓶29甲烷校验标准气体瓶30工具含组合工具万用表套231辅材套132工作台套133打印机A3针式台1注：以上传感器数量是据实统计，装用时至少考虑20%地备用量, 要求甲烷一氧化碳传感器具有超限声光报警及甲烷故障断电

20、功能， 风速风压温度传感器上有数字显示 .谚辞調担鈧谄动禪泻類。2、上述设备具体安装地点表安装地点见表2表2 :设备安装地点计算机打 印 机音箱UPS电源避雷器监控 分 站继电 器 箱甲烷负压温度烟雾氧化碳压差风 速 传 感 器声光报警器管 道 甲 烷断 水 保 护 器开停 传 感 器馈 电 传 感 器风 门 传 感 器风筒 风 量氧气氧化碳计算机室21111风井绞车房112中央变电所22323111二区联络巷27211221采区变电所2123221二区运输巷123避难硐室331155315六、设备选型选用煤炭科学研究总院抚顺分院生产地KJF2000N煤矿安全监控系统，该系统设备配套齐全，完全

21、符合我矿需要 .嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。该系统还有如下技术优势和创新点6.1快速断电控制目前监控系统分站断电控制时间普遍偏长，尚没有见到能够在2 秒中内快速完成断电控制地分站，不适合高突甲烷矿井应用，其主要原 因是分站采集处理数据均采用单 CPU方式，硬件资源限制了分站地反 应时间 .熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。KJF2000N系统地新四模监控仪和八模监控仪采用了多 CPU处 理方式和数字编码远控技术，系统在满负载状态下，能在2秒中内完成 全分站地6 -8路断电控制地面主机还具有“通播断电”功能,系统在 紧急情况时能够在2秒钟内切断全矿井所有被控机电设备电源.鶼渍螻偉 阅劍鲰腎邏蘞。KJF2000N系

22、统地远程断电箱不需要外接电源，本质安全信号驱 动兼作电源供给，当交流电源中断后，分站仍能维持断电闭锁状态，使 用方便安全可靠，完全符合新标准要求常规地远程断电箱必须外接 660伏动力电源，在交流电中断后断电箱失去能源，虽然分站闭锁信号 依然存在,但无法实现闭锁控制，如若达到新规程要求则每台断电箱必 须配置一台2小时地矿用不间断电源 .纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。6.2杜绝冒大数误报警KJF2000N系统采用全数字化信号采集技术，彻底杜绝了监控系 统异常大数干扰，目使用地监控系统传感器信号向分站传输大都采用 200 1000频率制式，分站采用脉冲计数方式工作，抗干扰防卫度很 差，遇有线路接触不或电磁干

23、扰就会造成假象信号煤矿井下特殊狭小 地现场环境，传感器连线与动力电缆很难分开附设，有些地方干脆就是 挂在同一个电缆挂钩上，大型电器设备启动和停止时会释放出极其强 烈地电磁脉冲辐射，强干扰脉冲能在瞬完全间淹没传感器信号，结果就 造成了“冒大数”现象 .颖刍莖峽饽亿顿裊赔泷。KJF2000N系统分站到传感器采用地是全数字化传输方式，具有 良好地容错技术，能够有效地捡出干扰信号，可以彻底根除误报警这一 顽疾 .濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。6.3高抗干扰性能2010年推出地新标准KJF2000N系统传输技术取得了大幅度提 高，新系统摒弃了传统地基带码传输方式，改用抗干扰性能优越地 DPSK调制方式，同时应用

24、智能锁相技术纠错容错技术共模噪声抑制 技术电源浪涌抑制技术同步传输协议等多项先进技术，使抗干扰性 能得到了极大提高，其传输性能综合指标处于前国内领先地位.2010 年新推出了一款光纤驱动接口 ，主干线可以选用光纤传输，将通信接口 置于井下，使主机算计与分站之间用光纤隔离开来，能彻底杜绝电磁干 扰造成地系统不稳定 .銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。6.4传感器长线距离KJF2000N系统配接地传感器全部实现了低功耗，以功耗最高地 甲烷传感器为例，典型工作电流小于50毫安,因此能够连接2000米以 上地电缆（1平方电缆2000米；1.5平方电缆3000米） .挤貼綬电麥结鈺 贖哓类。6.5异地抗雷击性能KJF2000N型煤矿安全监控系统在十数年地实践中积累了大量 防雷知识和经验，开发有性能优良地防雷装置和避雷技术，曾经多次在 权威刊物上发表过专题