礦井安全監測監控系統設計說明
第一節 概述
一、安全監測監控系統設置要求
1．礦井災害種類和程度
井田面積1.776平方公里，開采二1煤層,煤層平均厚度 6.0米, 傾角平均13度，頂底板巖性為炭質泥巖，地質構造屬二類二型。瓦斯等級:為低瓦斯礦井, 瓦斯相對涌出量為2.16m3/t，絕對涌出量1.8m3/min，煤塵具有爆炸危險性, 爆炸性指數10，煤層自燃傾向性屬Ⅲ類，不易自燃煤層。正常涌水量50m3/h ，最大涌水量100 m3/h，水倉容量為1600 m3。水文地質條件簡單。為了能夠準確、及時地反映井下瓦斯、粉塵、風速等環境參數，達到對災害的早期預測，預防安全事故的發生；同時對主要生產環節的設備工作狀態參數、變電所的電壓、電流、功率因數等電力進行監測，為生產調度及時提供各種設備的運行狀況，進而有效的指揮生產，礦井設置了一套安全監測監控系統。
2.礦井安全監測監控系統設置的條件和要求
礦井安全監測監控中心設置在生產調度室。各種傳感器監測功能要求和使用安全條件，礦井安全方面的測點遵照《煤礦安全規程》、《煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范》（AQ1029-----2007）的相關要求進行配備，生產方面的測點按礦井生產管理慣例和檢測監控系統的產品技術說明書及相關設備資料進行配備。
二、安全監測監控系統選擇
1、開采技術條件和安全條件
本礦井為低瓦斯礦井，煤塵具有爆炸危險性, 爆炸性指數10，煤層自燃傾向性屬Ⅲ類，不易自燃，煤層無自燃發火傾向。
2、安全監測、監控和傳輸設備選擇
依據礦井的災害種類及程度，結合礦井的建設規模，確定監測系統的類型及監測參數種類。該礦井初步設計生產能力0.30Mt/a，2007年核定生產能力0.36Mt/a。現有一套KJ340（山西陽光）型煤礦綜合監控系統。本礦井為低瓦斯礦井，采掘工作面配備低濃度瓦斯傳感器，數量滿足要求。煤塵具有爆炸性，要求應設置防隔爆設置、安全監控系統，要求對粉塵的檢測裝備應配置。生產中運輸系統使用膠帶輸送機 __6___ 臺，應進行防膠帶著火的監控，以及對生產設備的運轉監控通風系統中，對主扇風機運轉，局部通風機的運行，風門開關狀況等進行監控。
根據本礦井的災害種類、程度及生產的需要，系統重點對礦井的瓦斯、通風系統、設備工況等參數進行監測監控。本監控系統可以匯接多個安全與生產環節子系統。
第二節 安全監測、監控和傳輸設備選擇
一、 監測設備選擇
1、 監測設備選型的原則
依據礦井的災害種類及程度，結合礦井的建設規模，按照《煤礦安全規程》、《煤礦安全監控系統及監測儀器使用管理規范>>(AQ1029-2007)相關規定和相關專業的設計資料，確定選擇低瓦斯、粉塵、風速、負壓、風門開停（含聲光報警器）、設備開停、皮帶煙霧、饋電狀態、電壓電流、水位、超負荷等類型傳感器并確定其設置地點，傳感器采用符合煤礦井下環境的標準通用型傳感器。
2、 檢測設備設置地點和布置
根據本礦井的開采技術條件和安全要求、礦井開拓布置、工業場地總平面布置、采區機械設備布置、井下巷道開拓布置及機電硐室、井上下供電系統、礦井通風系統圖等要求，在18皮帶尾、十五平聯巷、十三平聯巷設置監測監控分站。以分站為核心對各場所安裝相應傳感器和控制設備，對礦井生產安全環節全方位的監測、控制，再有分站和地面中心站，形成完整的安全生產監測、控制體系。
二、 監控設備選擇
1、 監控設備選型的原則
監測監控系統設備必須選用經過安全檢驗并取得煤礦礦用產品安全標志的產品。井下設備應具有防暴、防潮能力，以保證設備本身的使用安全和可靠工作。經過多年的技術發展，煤礦安全監測監控系統技術已經較為成熟。在系統和設備選擇上，應充分尊重檢測單位的意見，選擇技術先進并經實踐證明使用效果較好的監測監控系統。結合礦井的建設規模及具體情況，本礦井采用現有的KJ340型煤礦綜合監控系統。該礦已經選用KJ340型煤礦綜合監控系統，使用效果良好本設計根據生產規模、系統擴大可以保證和滿足改擴后的安全生產需要。
2、監控總站和分站主要設備的功能、型號和數量
（1） 監控系統由地面中心站和監測監控分站組成。中心站有以下設備組成：1）監測監控主機采用工控機2臺（一主一備）； 2）配置2kvA/2h的不間斷UPS（山特）電源，確保系統可靠運行。3）監控總站應采用雙主機熱備分方式工作，對瓦斯、粉塵、風速、負壓等環境參數進行實時采集、處理、存儲、顯示、超限報警和打印；分站及傳感器全面實現了智能化和紅外遙控調校、設置；分站模擬量和開關量端口可任意互換，并支持多種信號制，有實時數據存儲能力；可實現遠程斷電，并與地面監控中心的數據通信；有自檢功能和完善的故障閉鎖功能。監控主機以工作站的形式接入礦井計算機網路，使相關人員可及時了解礦井安全及生產的各種信息。）4）通過數據接口完成地面主機與井下分站之間的信號傳遞和完全隔離，傳輸接口輸出分為地面和井下，以免地面分站影響井下分站的信息傳輸。（3）采用不間斷電源確保系統的可靠供電。
每個監控分站的組成及功能：（1）KJ340-F型監控分站分站5臺，可實現對各類傳感器的數據采集、實時處理、存儲、顯示、控制及與地面監控中心的數據通信；具有紅外遙控初始化設置功能；當主機或系統電纜發生故障時，分站可作為智能斷電儀獨立工作，實現瓦斯斷電儀和風、電、瓦斯閉鎖裝置的全部功能，并按照預先設定的報警、斷電要求實現控制功能。（2）隔爆兼本質安全KDW型機電箱8臺，向分站供電；交流停電時，額定負載條件下，電池供電不少于4h。
系統有各變送器將采集到的信號輸送給主機、計算機巡檢，收集各道信息，經數據處理填寫在顯示器上對應的表格內，并與設定值比較，如有超限或故障立即發出聲光報警信號，并打印顯示報警信息，系統軟件具有數據自動存盤、日報表打印、曲線圖顯示、數據分析處理等功能。
設置分站5個，分別設在18皮帶尾（兩臺）、十五平聯巷（兩臺）、十三平聯巷。
三、 傳輸設備及器材選型、
1、 傳輸設備器材選型的原則
監控系統必須具有防雷保護；礦井安全監控設備之間必須使用專用阻燃電纜或光纜連接，嚴禁與調度電話電纜或動力電纜等公用；監控系統井筒電纜芯對數應留有50%~100%的被用量。
2、 傳輸設備及器材型號、數量
監控總站的數據傳輸接口，將井上和井下線路分開；監控系統下井電纜上設有避雷器，防止井上雷電串入井下。監控系統傳輸采用專用線路，沿斜井井筒內敷設一條礦用阻燃電纜，型號為MHY-1*4*7/1.38,長度為1450m，其中一對為備用。井下主信號電纜為MHY-1*4*1/1.38型礦用阻燃信號電纜，長度為1800m；傳感器電纜也為礦用阻燃信號電纜，型號為MHYVR,長度為7600m。傳輸線路選用經檢驗合格的并符合煤礦井下環境的礦用阻燃信號電纜，構成全礦井的監測監控系統傳輸網絡。
監測監控系統的電纜，必須選用經過安全檢驗并取得煤礦礦用產品安全標志的產品。
第三節 監測設備各類傳感器布置
一、 高瓦斯礦井的回采工作面傳感器選型及配置：
1. 在回采工作面中（軌道順槽(采面回風巷或上付巷)距回采面10米內）設置低濃組合式瓦斯傳感器一臺，其報警值為>=1.0%CH4、斷電值>=1.5%CH4、斷電范圍為工作面及其回風巷內全部非本安電器設備，復電值為<1.0%CH4。
2. 在回采工作面上隅角設置低濃組合式瓦斯傳感器一臺，其報警值為>=1.0%CH4、斷電值>=1.5%CH4、斷電范圍為工作面及其回風巷內全部非本安電器設備，復電值為<1.0%CH4。
3. 在回采工作面中（軌道順槽(采面回風巷或上付巷)距回采面10米內）設置粉塵傳感器（模擬量傳感器）一臺。
4. 在回采工作面中（軌道順槽(采面回風巷或上付巷)尾部，距聯絡巷10~15m處）設置低濃組合式瓦斯傳感器一臺，其報警值為>=1.0%CH4、斷電值>=1.0%CH4、斷電范圍為工作面及其回風巷內全部非本安電器設備，復電值為<1.0%CH4。
5. 在工作面回風巷中（軌道順槽尾部，巷道前后10m內無分支風流、無障礙、無拐彎，斷面無變處）設置風速傳感器一臺。當風速低于或超過設計風速值的20%時，應發出聲、光報警信號。
6. 在回采工作面饋電開關處設置斷電儀及饋電狀態傳感器各一臺；在工作面回風巷饋電開關處設置斷電儀及饋電狀態傳感器各一臺。
7. 在工作面運輸順槽（進風巷或回風巷上下付巷或皮帶巷
軌道巷）設置設備開停傳感器；運輸順槽膠帶機滾筒下風側10~15m處設置一氧化碳傳感器和煙霧傳感器各一臺。
二、 低瓦斯礦井的掘進工作面傳感器選型及配置
井下采區共配有三個掘進工作面，傳感器的選配如下：
1、 在掘進工作面（距掘進面5m內），設置低濃組合式瓦斯傳感器一臺，其報警值為其報警值為>=1.0%CH4、斷電值>=1.5%CH4、斷電范圍為掘進巷內全部非本安電氣設備，復電值為<1.0%CH4。
2、 在掘進工作面中（距掘進頭5m內），設置粉塵傳感器一臺。
3、 在掘進工作面回風流中（距掘進巷尾部10~15m處）設置高低濃組合式瓦斯傳感器一臺，其報警值為>=1.0%CH4、斷電值>=1.0%CH4、斷電范圍為掘進巷內全部非本安電氣設備，其復電值為<1.0%CH4。
4、 掘進工作面的風筒設置風筒傳感器一臺，掘進工作面局扇處設置設備開停傳感器一臺，掘進工作面中的送風、電氣設備和瓦斯濃度構成風電瓦斯閉鎖。
5、 在掘進工作面中饋電開關處設置斷電器及饋電狀態傳感器各一臺。
四、 其它地點傳感器的選型及配置
1、在風機風硐內設置風速傳感器和負壓傳感器一臺。
2、在總回風巷測風站設置風速傳感器,瓦斯傳感器,一氧化碳傳感器和溫度傳感器各一臺。
3、在軌道巷五部、六部絞車房設瓦斯傳感器和溫度傳感器各一臺。
4.在各地點膠帶輸送機、運輸大巷膠帶輸送機和滾筒下風側10~15m處設置一氧化碳傳感器和煙霧傳感器各__6___臺。
5.井下21排水泵房及變電所設溫度傳感器和瓦斯傳感器及斷電儀各一臺。
6.設備開停傳感器
1 在4部、5部、6部軌道下山絞車房各設置一臺；
2261工作面、241備采面膠帶輸送機及21241上遷巷掘進膠帶輸送機各一臺；
3井下主排水泵房__3___臺；
4通風機房__2___臺；
5壓風機房_1____臺；
6主斜井膠帶輸送機各__1___臺；
7風門開關10組
8井底水倉設液位傳感器__1___臺。
9地面及井下中央變電所設電力傳感器各__1___臺。
10.主斜井膠帶機滾筒下風側10~15m處設置煙霧傳感器各1臺。
第四節 礦井各類傳感器裝備量
一、 礦井傳感器裝備標準
該礦井為低瓦斯礦井。
該礦井初步設計生產能力0.30Mt/a，2007年核定生產能力0.36Mt/a。，采區布置___1__個采煤工作面和1個備采工作面，有__1___個煤巷掘進工作面。
礦井設有全礦井的安全和生產監測監控系統，在生產管理中嚴格按照《煤礦安全規程》、《煤礦安全監控系統及監測儀器使用管理規范》(AQ1029-2007)、《礦井通風安全檢測裝置使用管理規范》的相關要求進行。
二、 礦井各類傳感器的裝備量
礦井安全和生產監測監控系統，在井上設有監測監控中心站，在井上下設有分站，井上下配備在反映安全和生產方面的各種傳感器，傳感器的配置滿足《煤礦安全規程》、《煤礦安全監控系統及監測儀器使用管理規范》(AQ1029-2007)、《礦井通風安全檢測裝置使用管理規范》的相關要求。
礦井安全與生產監測監控的各類傳感器量見表8—4—1.
各類傳感器備用量按使用量的20%考慮（注:取值為整數），并且考慮不可預見因素。
礦井安全監測系統傳感器布置
第五節礦井安全監測監控系統運行可靠性分析
該礦選擇的KJ340型礦井安全與生產監測監控系統是一種將計算機用于煤礦安全生產信息集中監控和管理的綜合系統，該系統類屬于分布式總線型樹狀結構。分站采用工業計算機技術，具有數據采集和控制功能，符合本安型防爆標準，適用于井下瓦斯和粉塵爆炸危險的環境。分站能配接多種開關量和模擬量傳感器，電路特別注重抗干擾能力，可在惡劣的工業環境下可靠地工作，具有獨立進行數據采集、處理和完成相應控制功能，分站的相對獨立性大大提高了監測監控系統的可靠性。
監測監控系統在地面中心站配備了兩臺主機，互為備用。監測監控系統的電源按二級負荷進行設計，并配置了UPS電源，保證了系統不間斷的工作要求。監測監控系統的主干電纜分別由副井引至進下，電纜采用MHYBV型礦用阻燃鋼絲鎧裝信號電纜，井上、井下主干電纜采用MHYBV型礦用阻燃鋼絲鎧裝信號電纜，使主信號具有兩路獨立互為備份的不間斷信息通路。傳感器電纜采用NMHYBV型礦用阻燃電纜，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巷道德環境相對好的地方，傳感器布置在既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，并且是經使用反映較成熟的產品，從而確保系統安全可靠。
在管理上監測監控系統配備了專職人員管理和維護，所有管理和維護人員都要經過技術培訓方能上崗。
