矿井安全监测监控系统设计说明
第一节 概述
一、安全监测监控系统设置要求
1.矿井灾害种类和程度
井田面积1.776平方公里,开采二1煤层,煤层平均厚度 6.0米, 倾角平均13度,顶底板岩性为炭质泥岩,地质构造属二类二型。瓦斯等级:为低瓦斯矿井, 瓦斯相对涌出量为2.16m3/t,绝对涌出量1.8m3/min,煤尘具有爆炸危险性, 爆炸性指数10,煤层自燃倾向性属Ⅲ类,不易自燃煤层。正常涌水量50m3/h ,最大涌水量100 m3/h,水仓容量为1600 m3。水文地质条件简单。为了能够准确、及时地反映井下瓦斯、粉尘、风速等环境参数,达到对灾害的早期预测,预防安全事故的发生;同时对主要生产环节的设备工作状态参数、变电所的电压、电流、功率因数等电力进行监测,为生产调度及时提供各种设备的运行状况,进而有效的指挥生产,矿井设置了一套安全监测监控系统。
2.矿井安全监测监控系统设置的条件和要求
矿井安全监测监控中心设置在生产调度室。各种传感器监测功能要求和使用安全条件,矿井安全方面的测点遵照《煤矿安全规程》、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》(AQ1029-----2007)的相关要求进行配备,生产方面的测点按矿井生产管理惯例和检测监控系统的产品技术说明书及相关设备资料进行配备。
二、安全监测监控系统选择
1、开采技术条件和安全条件
本矿井为低瓦斯矿井,煤尘具有爆炸危险性, 爆炸性指数10,煤层自燃倾向性属Ⅲ类,不易自燃,煤层无自燃发火倾向。
2、安全监测、监控和传输设备选择
依据矿井的灾害种类及程度,结合矿井的建设规模,确定监测系统的类型及监测参数种类。该矿井初步设计生产能力0.30Mt/a,2007年核定生产能力0.36Mt/a。现有一套KJ340(山西阳光)型煤矿综合监控系统。本矿井为低瓦斯矿井,采掘工作面配备低浓度瓦斯传感器,数量满足要求。煤尘具有爆炸性,要求应设置防隔爆设置、安全监控系统,要求对粉尘的检测装备应配置。生产中运输系统使用胶带输送机 __6___ 台,应进行防胶带着火的监控,以及对生产设备的运转监控通风系统中,对主扇风机运转,局部通风机的运行,风门开关状况等进行监控。
根据本矿井的灾害种类、程度及生产的需要,系统重点对矿井的瓦斯、通风系统、设备工况等参数进行监测监控。本监控系统可以汇接多个安全与生产环节子系统。
第二节 安全监测、监控和传输设备选择
一、 监测设备选择
1、 监测设备选型的原则
依据矿井的灾害种类及程度,结合矿井的建设规模,按照《煤矿安全规程》、《煤矿安全监控系统及监测仪器使用管理规范>>(AQ1029-2007)相关规定和相关专业的设计资料,确定选择低瓦斯、粉尘、风速、负压、风门开停(含声光报警器)、设备开停、皮带烟雾、馈电状态、电压电流、水位、超负荷等类型传感器并确定其设置地点,传感器采用符合煤矿井下环境的标准通用型传感器。
2、 检测设备设置地点和布置
根据本矿井的开采技术条件和安全要求、矿井开拓布置、工业场地总平面布置、采区机械设备布置、井下巷道开拓布置及机电硐室、井上下供电系统、矿井通风系统图等要求,在18皮带尾、十五平联巷、十三平联巷设置监测监控分站。以分站为核心对各场所安装相应传感器和控制设备,对矿井生产安全环节全方位的监测、控制,再有分站和地面中心站,形成完整的安全生产监测、控制体系。
二、 监控设备选择
1、 监控设备选型的原则
监测监控系统设备必须选用经过安全检验并取得煤矿矿用产品安全标志的产品。井下设备应具有防暴、防潮能力,以保证设备本身的使用安全和可靠工作。经过多年的技术发展,煤矿安全监测监控系统技术已经较为成熟。在系统和设备选择上,应充分尊重检测单位的意见,选择技术先进并经实践证明使用效果较好的监测监控系统。结合矿井的建设规模及具体情况,本矿井采用现有的KJ340型煤矿综合监控系统。该矿已经选用KJ340型煤矿综合监控系统,使用效果良好本设计根据生产规模、系统扩大可以保证和满足改扩后的安全生产需要。
2、监控总站和分站主要设备的功能、型号和数量
(1) 监控系统由地面中心站和监测监控分站组成。中心站有以下设备组成:1)监测监控主机采用工控机2台(一主一备); 2)配置2kvA/2h的不间断UPS(山特)电源,确保系统可靠运行。3)监控总站应采用双主机热备分方式工作,对瓦斯、粉尘、风速、负压等环境参数进行实时采集、处理、存储、显示、超限报警和打印;分站及传感器全面实现了智能化和红外遥控调校、设置;分站模拟量和开关量端口可任意互换,并支持多种信号制,有实时数据存储能力;可实现远程断电,并与地面监控中心的数据通信;有自检功能和完善的故障闭锁功能。监控主机以工作站的形式接入矿井计算机网路,使相关人员可及时了解矿井安全及生产的各种信息。)4)通过数据接口完成地面主机与井下分站之间的信号传递和完全隔离,传输接口输出分为地面和井下,以免地面分站影响井下分站的信息传输。(3)采用不间断电源确保系统的可靠供电。
每个监控分站的组成及功能:(1)KJ340-F型监控分站分站5台,可实现对各类传感器的数据采集、实时处理、存储、显示、控制及与地面监控中心的数据通信;具有红外遥控初始化设置功能;当主机或系统电缆发生故障时,分站可作为智能断电仪独立工作,实现瓦斯断电仪和风、电、瓦斯闭锁装置的全部功能,并按照预先设定的报警、断电要求实现控制功能。(2)隔爆兼本质安全KDW型机电箱8台,向分站供电;交流停电时,额定负载条件下,电池供电不少于4h。
系统有各变送器将采集到的信号输送给主机、计算机巡检,收集各道信息,经数据处理填写在显示器上对应的表格内,并与设定值比较,如有超限或故障立即发出声光报警信号,并打印显示报警信息,系统软件具有数据自动存盘、日报表打印、曲线图显示、数据分析处理等功能。
设置分站5个,分别设在18皮带尾(两台)、十五平联巷(两台)、十三平联巷。
三、 传输设备及器材选型、
1、 传输设备器材选型的原则
监控系统必须具有防雷保护;矿井安全监控设备之间必须使用专用阻燃电缆或光缆连接,严禁与调度电话电缆或动力电缆等公用;监控系统井筒电缆芯对数应留有50%~100%的被用量。
2、 传输设备及器材型号、数量
监控总站的数据传输接口,将井上和井下线路分开;监控系统下井电缆上设有避雷器,防止井上雷电串入井下。监控系统传输采用专用线路,沿斜井井筒内敷设一条矿用阻燃电缆,型号为MHY-1*4*7/1.38,长度为1450m,其中一对为备用。井下主信号电缆为MHY-1*4*1/1.38型矿用阻燃信号电缆,长度为1800m;传感器电缆也为矿用阻燃信号电缆,型号为MHYVR,长度为7600m。传输线路选用经检验合格的并符合煤矿井下环境的矿用阻燃信号电缆,构成全矿井的监测监控系统传输网络。
监测监控系统的电缆,必须选用经过安全检验并取得煤矿矿用产品安全标志的产品。
第三节 监测设备各类传感器布置
一、 高瓦斯矿井的回采工作面传感器选型及配置:
1. 在回采工作面中(轨道顺槽(采面回风巷或上付巷)距回采面10米内)设置低浓组合式瓦斯传感器一台,其报警值为>=1.0%CH4、断电值>=1.5%CH4、断电范围为工作面及其回风巷内全部非本安电器设备,复电值为<1.0%CH4。
2. 在回采工作面上隅角设置低浓组合式瓦斯传感器一台,其报警值为>=1.0%CH4、断电值>=1.5%CH4、断电范围为工作面及其回风巷内全部非本安电器设备,复电值为<1.0%CH4。
3. 在回采工作面中(轨道顺槽(采面回风巷或上付巷)距回采面10米内)设置粉尘传感器(模拟量传感器)一台。
4. 在回采工作面中(轨道顺槽(采面回风巷或上付巷)尾部,距联络巷10~15m处)设置低浓组合式瓦斯传感器一台,其报警值为>=1.0%CH4、断电值>=1.0%CH4、断电范围为工作面及其回风巷内全部非本安电器设备,复电值为<1.0%CH4。
5. 在工作面回风巷中(轨道顺槽尾部,巷道前后10m内无分支风流、无障碍、无拐弯,断面无变处)设置风速传感器一台。当风速低于或超过设计风速值的20%时,应发出声、光报警信号。
6. 在回采工作面馈电开关处设置断电仪及馈电状态传感器各一台;在工作面回风巷馈电开关处设置断电仪及馈电状态传感器各一台。
7. 在工作面运输顺槽(进风巷或回风巷上下付巷或皮带巷
轨道巷)设置设备开停传感器;运输顺槽胶带机滚筒下风侧10~15m处设置一氧化碳传感器和烟雾传感器各一台。
二、 低瓦斯矿井的掘进工作面传感器选型及配置
井下采区共配有三个掘进工作面,传感器的选配如下:
1、 在掘进工作面(距掘进面5m内),设置低浓组合式瓦斯传感器一台,其报警值为其报警值为>=1.0%CH4、断电值>=1.5%CH4、断电范围为掘进巷内全部非本安电气设备,复电值为<1.0%CH4。
2、 在掘进工作面中(距掘进头5m内),设置粉尘传感器一台。
3、 在掘进工作面回风流中(距掘进巷尾部10~15m处)设置高低浓组合式瓦斯传感器一台,其报警值为>=1.0%CH4、断电值>=1.0%CH4、断电范围为掘进巷内全部非本安电气设备,其复电值为<1.0%CH4。
4、 掘进工作面的风筒设置风筒传感器一台,掘进工作面局扇处设置设备开停传感器一台,掘进工作面中的送风、电气设备和瓦斯浓度构成风电瓦斯闭锁。
5、 在掘进工作面中馈电开关处设置断电器及馈电状态传感器各一台。
四、 其它地点传感器的选型及配置
1、在风机风硐内设置风速传感器和负压传感器一台。
2、在总回风巷测风站设置风速传感器,瓦斯传感器,一氧化碳传感器和温度传感器各一台。
3、在轨道巷五部、六部绞车房设瓦斯传感器和温度传感器各一台。
4.在各地点胶带输送机、运输大巷胶带输送机和滚筒下风侧10~15m处设置一氧化碳传感器和烟雾传感器各__6___台。
5.井下21排水泵房及变电所设温度传感器和瓦斯传感器及断电仪各一台。
6.设备开停传感器
1 在4部、5部、6部轨道下山绞车房各设置一台;
2261工作面、241备采面胶带输送机及21241上迁巷掘进胶带输送机各一台;
3井下主排水泵房__3___台;
4通风机房__2___台;
5压风机房_1____台;
6主斜井胶带输送机各__1___台;
7风门开关10组
8井底水仓设液位传感器__1___台。
9地面及井下中央变电所设电力传感器各__1___台。
10.主斜井胶带机滚筒下风侧10~15m处设置烟雾传感器各1台。
第四节 矿井各类传感器装备量
一、 矿井传感器装备标准
该矿井为低瓦斯矿井。
该矿井初步设计生产能力0.30Mt/a,2007年核定生产能力0.36Mt/a。,采区布置___1__个采煤工作面和1个备采工作面,有__1___个煤巷掘进工作面。
矿井设有全矿井的安全和生产监测监控系统,在生产管理中严格按照《煤矿安全规程》、《煤矿安全监控系统及监测仪器使用管理规范》(AQ1029-2007)、《矿井通风安全检测装置使用管理规范》的相关要求进行。
二、 矿井各类传感器的装备量
矿井安全和生产监测监控系统,在井上设有监测监控中心站,在井上下设有分站,井上下配备在反映安全和生产方面的各种传感器,传感器的配置满足《煤矿安全规程》、《煤矿安全监控系统及监测仪器使用管理规范》(AQ1029-2007)、《矿井通风安全检测装置使用管理规范》的相关要求。
矿井安全与生产监测监控的各类传感器量见表8—4—1.
各类传感器备用量按使用量的20%考虑(注:取值为整数),并且考虑不可预见因素。
矿井安全监测系统传感器布置
第五节矿井安全监测监控系统运行可靠性分析
该矿选择的KJ340型矿井安全与生产监测监控系统是一种将计算机用于煤矿安全生产信息集中监控和管理的综合系统,该系统类属于分布式总线型树状结构。分站采用工业计算机技术,具有数据采集和控制功能,符合本安型防爆标准,适用于井下瓦斯和粉尘爆炸危险的环境。分站能配接多种开关量和模拟量传感器,电路特别注重抗干扰能力,可在恶劣的工业环境下可靠地工作,具有独立进行数据采集、处理和完成相应控制功能,分站的相对独立性大大提高了监测监控系统的可靠性。
监测监控系统在地面中心站配备了两台主机,互为备用。监测监控系统的电源按二级负荷进行设计,并配置了UPS电源,保证了系统不间断的工作要求。监测监控系统的主干电缆分别由副井引至进下,电缆采用MHYBV型矿用阻燃钢丝铠装信号电缆,井上、井下主干电缆采用MHYBV型矿用阻燃钢丝铠装信号电缆,使主信号具有两路独立互为备份的不间断信息通路。传感器电缆采用NMHYBV型矿用阻燃电缆,使信道的可靠性达到了一个较高的水准。
井下分站在布置上均安放在主要的进风巷道德环境相对好的地方,传感器布置在既满足工况要求又无滴水和相对安全的地方,以保证其工作的可靠性,所有的分站和传感器都具有防爆合格证,满足井下使用条件,并且是经使用反映较成熟的产品,从而确保系统安全可靠。
在管理上监测监控系统配备了专职人员管理和维护,所有管理和维护人员都要经过技术培训方能上岗。