矿井安全监测监控

矿井安全监测监控
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
本矿属低瓦斯矿井，煤与瓦斯不突出，煤尘具有爆炸性，属很易自燃煤层。
矿井设置了安全监测监控系统。并将火灾预报束管监测系统作为安全监测监控系统的子系统与之相连，能预测瓦斯事故和火灾危险，通过风电闭锁，预防瓦斯爆炸和煤层自燃发火。
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办公楼内。矿井安全方面的测点按《煤矿安全规程》、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》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监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
本矿属低瓦斯矿井，煤与瓦斯不突出，煤尘具有爆炸性，很易自燃煤层。
2、安全监测、监控和传输设备选择
依照矿井的灾害种类及灾害程度，结合矿井的建设规模，确定监测监控系统。该矿建设规模5.0Mt/a，安全监测与生产监控合并，系统选用KJ4-2000监测监控系统。在井下设置火灾预报束管监测系统，火灾预报束管监测系统作为安全监测监控的子系统纳入全矿井安全监测监控系统。
按照《煤矿安全规程》、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》的相关规定确定瓦斯，风速、一氧化碳、温度、负压、烟雾、风筒开关、设备开停、风电瓦斯闭锁环节等测点位置、设备选型、传输设备等。结合本矿井的开采技术条件和安全条件、矿井开拓布置及地面总平面布置、采区机械配备布置、井下巷道开拓布置及机电峒室、井上下供电系统、矿井通风系统等进行系统选型和测点设置。

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
依照矿井的灾害种类及灾害程度，结合矿井的建设规模，按照《煤矿安全规程》、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》的相关规定和相关专业的设计资料，确定瓦斯，风速、一氧化碳、温度、负压、烟雾、风筒开关、设备开停、风电瓦斯闭锁环节等测点位置、设备选型及实施方案等，传感器采用符合煤矿井下环境的标准通用型传感器。
2、监测设备各设置地点和布置
结合本矿井的开采技术条件和安全条件、矿井开拓布置及地面总平面布置、采区机械配备布置、井下巷道开拓布置及机电峒室、井上下供电系统、矿井通风系统等，在地面中央变电所、生产系统、提升机房、通风机房、空压机房、井下中央变电所、井下主排水泵房、井下水仓、工作面进风巷、工作面回风巷、回采工作面回风巷等地点设置测点。

二、监控设备选择
1、监控设备选型的原则
在监测监控系统设备选择上，设计重点注意考虑设备必须符合煤矿井下环境的使用条件，井下设备必须符合《煤矿安全规程》的有关规定，以保证设备本身的使用安全和可靠工作。
经过多年来的技术发展，煤矿安全监测监控系统技术已经较为成熟。一些基础设施已达到国际先进水平，在系统和设备选择上充分尊重建设单位的意见，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，本矿确定选用KJ4-2000型煤矿安全与生产监测监控系统。
2、监控总站和各分站主要设备的功能、型号及数量
监控系统由地面中心站（监控总站）、井上下12个监测监控分站构成。监控总站由以下设备组成：
（1）监测监控主机，研华工控机2台，1用1备；
（2）配置5kVA交流稳压电源和2kVA的UPS电源，确保系统的可靠运行；
（3）配接2台图形工作站；
（4）HP网络服务器1台， 8口集线器1台，用作矿领导、通风安全、调度等工作站的信息共享。
系统中采用多CPU、高智能化的KJ2007F分站12个，该分站本身具有显示功能，可配接并遥控设定各类开关量和模拟量传感器，并可作为主站，继续挂接小分站。
根据矿井的灾害程度，本矿井井下设有煤自燃发火色谱监测系统。系统选用GC-85型矿井火灾多参数色谱监测系统。系统由自动取样器、专用色谱分析仪、色谱数据处理工作站以及束管采样单元组成。其中，自动取样器具有12路束管接口，数据处理工作站可控制自动取样器，循环采集各路束管的气样进行分析。同时，还留有手动进样口，可以分析人工采集的任何地点的气样。
该系统应用气相色谱技术，对煤层在自燃升温过程中产生的各种气体进行分析，监测煤层自燃过程。该系统可直接与井下束管连接，从井下12个监测点巡回自动取样分析，早期预报煤炭自燃发火，一旦发现有关指标超过或达到临界值等异常变化时立即发出预报。

三、传输设备及器材选择
1、传输设备及器材选型的原则
监控总站设有调制解调器，将井上、井下线路分为两路。另在通往井下的线路上设置防雷器，防止井上雷电等串入井下。传输线路选用符合煤矿井下环境的矿用信号电缆，构成全矿井的监测监控系统传输网络。
2、传输设备及器材型号、数量
监测监控系统的主传输电缆，型号为MPUYV39-1 4×1×1/1.38,长度6000m；模拟量传感器电缆,型号为MHUYVR 1×4×7/0.52, 长度30000m；开关量传感器电缆,型号为MHUYVR 1×4×7/0.28, 长度14000m；断电电缆,型号为MYQ-0.3/0.5 4×2.5, 长度10000m。
上述电缆必须选用经检验合格的并取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。

第三节 监测设备各类传感器布置

一、回采工作面传感器选型及配置
井下采区配有二个采煤回采工作面，传感器选配如下：
1、在采煤工作面（距工作面10m处）设置高低浓度组合式瓦斯传感器1个，其报警值为1%CH4；断电值为1.5%CH4、断电范围为工作面及回风巷中全部非本安电器设备，复电值为<1%CH4。
在工作面（距工作面10m处）设置一氧化碳传感器1个、温度传感器1个、风速传感器1个。
2、在采煤工作面的回风巷（上部顺槽尾部距上山巷15m处）设置高低浓度组合式瓦斯传感器1个，其报警值为1%CH4；断电值为1%CH4、断电范围为工作面及回风巷中全部非本安电器设备，复电值为<1%CH4。
在采煤工作面的回风巷（上部顺槽尾部距上山巷）设置粉尘传感器1个、温度传感器1个、风速传感器1个。

二、掘进工作面传感器选型及配置
井下12采区配有三个煤巷综掘工作面、二个普掘工作面，传感器的选配如下：
1、在掘进工作面（距掘进工作面头5m内），设置高低浓度组合式瓦斯传感器1个，其报警值为1%CH4；断电值为1.5%CH4、断电范围为掘进巷内全部非本安电器设备，复电值为<1%CH4。
2、在掘进工作面回来风流中（掘进巷尾部至联络巷15m处），设置高低浓度组合式瓦斯传感器1个，其报警值为1%CH4；断电值为1%CH4、断电范围为掘进巷道内全部非本安电器设备，复电值为<1%CH4。
3、在工作面掘进头风筒设置风筒传感器1个，工作面掘进头局扇设置设备开停传感器1个，工作面中的送风、电器设备和瓦斯浓度构成风电瓦斯闭锁。
4、掘进头设置温度传感器、粉尘传感器、风速传感器各1个。

三、其它地点传感器的选型及配置
1、在12采区煤流转载点设置瓦斯传感器、粉尘传感器1个。 
2、在采区总风巷的测风站设置风速传感器、温度传感器各1个。
3、在12采区中部变电所、爆破材料发放硐室均设置瓦斯传感器各1个。
4、在12采区采煤工作面、掘进工作面风门处设有风门传感器各1个。
5、在风井的风硐内设置风速传感器和差压传感器各1个。
6、井底水仓设置水位传感器1个。
7、设备开停传感器：
①12采区采煤机、刮板机、转载机、带式输送机共10个；
②井下中央泵房水泵3个；
③通风机房2个；
④掘进局扇3个；
⑤副井绞车房1个；
⑥主井驱动机房1个；
⑦制氮（空压）站9个；

第四节 矿井各类传感器装备量

一、矿井传感器装备标准
本矿属低瓦斯矿井，煤与瓦斯不突出，煤尘具有爆炸性，属很易自燃煤层。
矿井设计能力5.0Mt/a，主井采用皮带运输,副井采用一对1.5t单钩串车提升。12采区设有二个回采工作面，三个综掘工作面，二个普掘工作面。
矿井设有全矿井的安全和生产监测监控系统，在生产管理上应严格按《煤矿安全规程》、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》的有关要求进行。

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种类传感器，传感器的配置满足《煤矿安全规程》、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》的相关要求。
矿井安全与生产监测监控的各类传感器量请见表8-4-1。
传感器的装备数量：
1、低浓瓦斯传感器4台
2、高低浓瓦斯传感器20台
3、风速传感器9台
4、温度传感器13台
5、设备开停传感器38台
6、风门传感器11台
7、风筒传感器7台
8、烟雾传感器5台
9、一氧化碳传感器8台
10、电量传感器4台
11、负压传感器(含电源) 2台
12、馈电开关传感器16台
13、粉尘传感器11台
各类传感器备用量按使用量的5~25%考虑（注：取值为整数），并适当考虑不可预见因素。

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KJ4-2000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网络结构。分站采用工业计算机技术，具有数据采集和控制功能，符合本安防爆标准，适用于井下瓦斯和粉尘爆炸环境，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的功能，分站的相对独立性大大地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由副井引至井下，电缆采用MPUYV39-1型矿用阻燃钢带铠装信号电缆，使主信号道具有两路独立互为备份的不间断信息通路。传感器电缆也采用MHUYVR 1X4X7/0.52、MHUYVR 1X4X7/0.28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的环境相对好的地方，传感器布置在既能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地运行。
在管理上监测监控系统配备了专班人员管理和维护，所有管理和维护人员都要经过技术培训方能上岗。