礦井安全監(jiān)測監(jiān)控

礦井安全監(jiān)測監(jiān)控
第一節(jié) 概述

一、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置要求
1、礦井災(zāi)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(shè)置了安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。并將火災(zāi)預(yù)報束管監(jiān)測系統(tǒng)作為安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)與之相連，能預(yù)測瓦斯事故和火災(zāi)危險，通過風(fēng)電閉鎖，預(yù)防瓦斯爆炸和煤層自燃發(fā)火。
2、礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置的條件和要求
礦井安全監(jiān)測監(jiān)控中心設(shè)置在生產(chǎn)辦公樓內(nèi)。礦井安全方面的測點按《煤礦安全規(guī)程》、《礦井通風(fēng)安全監(jiān)測裝置使用管理規(guī)定》的相關(guān)要求進行配備，生產(chǎn)方面的測點按礦井生產(chǎn)管理慣例和監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品技術(shù)說明書及相關(guān)設(shè)備資料進行配備。

二、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)選擇
1、開采技術(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(jiān)測、監(jiān)控和傳輸設(shè)備選擇
依照礦井的災(zāi)害種類及災(zāi)害程度，結(jié)合礦井的建設(shè)規(guī)模，確定監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。該礦建設(shè)規(guī)模5.0Mt/a，安全監(jiān)測與生產(chǎn)監(jiān)控合并，系統(tǒng)選用KJ4-2000監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。在井下設(shè)置火災(zāi)預(yù)報束管監(jiān)測系統(tǒng)，火災(zāi)預(yù)報束管監(jiān)測系統(tǒng)作為安全監(jiān)測監(jiān)控的子系統(tǒng)納入全礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。
按照《煤礦安全規(guī)程》、《礦井通風(fēng)安全監(jiān)測裝置使用管理規(guī)定》的相關(guān)規(guī)定確定瓦斯，風(fēng)速、一氧化碳、溫度、負壓、煙霧、風(fēng)筒開關(guān)、設(shè)備開停、風(fēng)電瓦斯閉鎖環(huán)節(jié)等測點位置、設(shè)備選型、傳輸設(shè)備等。結(jié)合本礦井的開采技術(shù)條件和安全條件、礦井開拓布置及地面總平面布置、采區(qū)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(tǒng)、礦井通風(fēng)系統(tǒng)等進行系統(tǒng)選型和測點設(shè)置。

第二節(jié) 安全監(jiān)測、監(jiān)控和傳輸設(shè)備選擇

一、監(jiān)測設(shè)備選擇
1、監(jiān)測設(shè)備選型的原則
依照礦井的災(zāi)害種類及災(zāi)害程度，結(jié)合礦井的建設(shè)規(guī)模，按照《煤礦安全規(guī)程》、《礦井通風(fēng)安全監(jiān)測裝置使用管理規(guī)定》的相關(guān)規(guī)定和相關(guān)專業(yè)的設(shè)計資料，確定瓦斯，風(fēng)速、一氧化碳、溫度、負壓、煙霧、風(fēng)筒開關(guān)、設(shè)備開停、風(fēng)電瓦斯閉鎖環(huán)節(jié)等測點位置、設(shè)備選型及實施方案等，傳感器采用符合煤礦井下環(huán)境的標(biāo)準通用型傳感器。
2、監(jiān)測設(shè)備各設(shè)置地點和布置
結(jié)合本礦井的開采技術(shù)條件和安全條件、礦井開拓布置及地面總平面布置、采區(qū)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(tǒng)、礦井通風(fēng)系統(tǒng)等，在地面中央變電所、生產(chǎn)系統(tǒng)、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、工作面進風(fēng)巷、工作面回風(fēng)巷、回采工作面回風(fēng)巷等地點設(shè)置測點。

二、監(jiān)控設(shè)備選擇
1、監(jiān)控設(shè)備選型的原則
在監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備選擇上，設(shè)計重點注意考慮設(shè)備必須符合煤礦井下環(huán)境的使用條件，井下設(shè)備必須符合《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，以保證設(shè)備本身的使用安全和可靠工作。
經(jīng)過多年來的技術(shù)發(fā)展，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)較為成熟。一些基礎(chǔ)設(shè)施已達到國際先進水平，在系統(tǒng)和設(shè)備選擇上充分尊重建設(shè)單位的意見，選擇技術(shù)先進并經(jīng)實踐證明使用效果較好的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合礦井的建設(shè)規(guī)模，本礦確定選用KJ4-2000型煤礦安全與生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。
2、監(jiān)控總站和各分站主要設(shè)備的功能、型號及數(shù)量
監(jiān)控系統(tǒng)由地面中心站（監(jiān)控總站）、井上下12個監(jiān)測監(jiān)控分站構(gòu)成。監(jiān)控總站由以下設(shè)備組成：
（1）監(jiān)測監(jiān)控主機，研華工控機2臺，1用1備；
（2）配置5kVA交流穩(wěn)壓電源和2kVA的UPS電源，確保系統(tǒng)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口集線器1臺，用作礦領(lǐng)導(dǎo)、通風(fēng)安全、調(diào)度等工作站的信息共享。
系統(tǒng)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(shè)定各類開關(guān)量和模擬量傳感器，并可作為主站，繼續(xù)掛接小分站。
根據(jù)礦井的災(zāi)害程度，本礦井井下設(shè)有煤自燃發(fā)火色譜監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)選用GC-85型礦井火災(zāi)多參數(shù)色譜監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)由自動取樣器、專用色譜分析儀、色譜數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)處理工作站可控制自動取樣器，循環(huán)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(tǒng)應(yīng)用氣相色譜技術(shù)，對煤層在自燃升溫過程中產(chǎn)生的各種氣體進行分析，監(jiān)測煤層自燃過程。該系統(tǒng)可直接與井下束管連接，從井下12個監(jiān)測點巡回自動取樣分析，早期預(yù)報煤炭自燃發(fā)火，一旦發(fā)現(xiàn)有關(guān)指標(biāo)超過或達到臨界值等異常變化時立即發(fā)出預(yù)報。

三、傳輸設(shè)備及器材選擇
1、傳輸設(shè)備及器材選型的原則
監(jiān)控總站設(shè)有調(diào)制解調(diào)器，將井上、井下線路分為兩路。另在通往井下的線路上設(shè)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(huán)境的礦用信號電纜，構(gòu)成全礦井的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)。
2、傳輸設(shè)備及器材型號、數(shù)量
監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)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(guān)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(jīng)檢驗合格的并取得煤礦礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志的阻燃電纜。

第三節(jié) 監(jiān)測設(shè)備各類傳感器布置

一、回采工作面?zhèn)鞲衅鬟x型及配置
井下采區(qū)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(shè)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(fēng)巷中全部非本安電器設(shè)備，復(fù)電值為<1%CH4。
在工作面（距工作面10m處）設(shè)置一氧化碳傳感器1個、溫度傳感器1個、風(fēng)速傳感器1個。
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(shè)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(fēng)巷中全部非本安電器設(shè)備，復(fù)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(shè)置粉塵傳感器1個、溫度傳感器1個、風(fēng)速傳感器1個。

二、掘進工作面?zhèn)鞲衅鬟x型及配置
井下12采區(qū)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(nèi)），設(shè)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(nèi)全部非本安電器設(shè)備，復(fù)電值為<1%CH4。
2、在掘進工作面回來風(fēng)流中（掘進巷尾部至聯(lián)絡(luò)巷15m處），設(shè)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(nèi)全部非本安電器設(shè)備，復(fù)電值為<1%CH4。
3、在工作面掘進頭風(fēng)筒設(shè)置風(fēng)筒傳感器1個，工作面掘進頭局扇設(shè)置設(shè)備開停傳感器1個，工作面中的送風(fēng)、電器設(shè)備和瓦斯?jié)舛葮?gòu)成風(fēng)電瓦斯閉鎖。
4、掘進頭設(shè)置溫度傳感器、粉塵傳感器、風(fēng)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(qū)煤流轉(zhuǎn)載點設(shè)置瓦斯傳感器、粉塵傳感器1個。 
2、在采區(qū)總風(fēng)巷的測風(fēng)站設(shè)置風(fēng)速傳感器、溫度傳感器各1個。
3、在12采區(qū)中部變電所、爆破材料發(fā)放硐室均設(shè)置瓦斯傳感器各1個。
4、在12采區(qū)采煤工作面、掘進工作面風(fēng)門處設(shè)有風(fēng)門傳感器各1個。
5、在風(fēng)井的風(fēng)硐內(nèi)設(shè)置風(fēng)速傳感器和差壓傳感器各1個。
6、井底水倉設(shè)置水位傳感器1個。
7、設(shè)備開停傳感器：
①12采區(qū)采煤機、刮板機、轉(zhuǎn)載機、帶式輸送機共10個；
②井下中央泵房水泵3個；
③通風(fēng)機房2個；
④掘進局扇3個；
⑤副井絞車房1個；
⑥主井驅(qū)動機房1個；
⑦制氮（空壓）站9個；

第四節(jié) 礦井各類傳感器裝備量

一、礦井傳感器裝備標(biāo)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(shè)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(qū)設(shè)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(shè)有全礦井的安全和生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，在生產(chǎn)管理上應(yīng)嚴格按《煤礦安全規(guī)程》、《礦井通風(fēng)安全監(jiān)測裝置使用管理規(guī)定》的有關(guān)要求進行。

二、礦井各類傳感器的裝備量
礦井安全和生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，在井上設(shè)有監(jiān)測監(jiān)控中心站，在井上下設(shè)有分站，井上下配備在反映安全和生產(chǎn)方面的種類傳感器，傳感器的配置滿足《煤礦安全規(guī)程》、《礦井通風(fēng)安全監(jiān)測裝置使用管理規(guī)定》的相關(guān)要求。
礦井安全與生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控的各類傳感器量請見表8-4-1。
傳感器的裝備數(shù)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(shè)備開停傳感器38臺
6、風(fēng)門傳感器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、饋電開關(guān)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(shù)），并適當(dāng)考慮不可預(yù)見因素。

第五節(jié) 礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)運行可靠性分析

該礦選擇的KJ4-2000型礦井安全與生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是一種將計算機用于煤礦安全生產(chǎn)信息集中監(jiān)控和管理的綜合系統(tǒng)，該系統(tǒng)類屬于分布式總線型樹狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。分站采用工業(yè)計算機技術(shù)，具有數(shù)據(jù)采集和控制功能，符合本安防爆標(biāo)準，適用于井下瓦斯和粉塵爆炸環(huán)境，分站能配接多種開關(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，具有獨立進行數(shù)據(jù)采集、處理和完成相應(yīng)控制的功能，分站的相對獨立性大大地提高了監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。
監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在地面中心站配備了兩臺主機，互為備用。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的電源按二級負荷進行設(shè)計，并配置了UPS電源，保證了系統(tǒng)不間斷的工作要求。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)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(fēng)巷道的環(huán)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(jīng)使用反映較成熟的產(chǎn)品。從而確保系統(tǒng)安全可靠地運行。
在管理上監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)配備了專班人員管理和維護，所有管理和維護人員都要經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)方能上崗。