煤礦安全監測監控系統設計方案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 加而降低，顯然會影響數據的采集和設備的實時控制。而設置一級了系統可以對它管轄的設備直接發布控制指令，及時控制設備的工作狀況。 (4)增加了現場裝備的靈活性，煤礦可根據礦井條件和資金情況，先裝備了系統，有條件時再配置整個系統，反之，也可先裝備一套全礦井的大系統，以后再根據生產需要及現代化管理的要求增設了系統。 這種結構的典型監控系統有:常州自動化研究所研制的ICJ2 ，ICJl0系統等，英國的MINOS系統，美國的DA N 6400系統等均屬此類。3. 3復合網絡結構 該網絡是利用總線結構和星型結構或樹型結構的特點，根據現場需要組合成新型的網絡結構。典型的網絡結構是NOVELL總線和星型網絡組成的復合網，其邏輯結構如圖3。其特點：(1)安裝靈活、節省電纜、搬家和維護方便。所有的傳感器都可以就地掛接方式與干線連接，解決了傳感器傳輸電纜長度問題。傳統的網絡結構是傳感器離開了分站就不能在系統中工作，所有傳感器必須經過分站進行信號轉化，蜘蛛網狀的電纜及傳感器分布，使得分站很難搬家，只要有監控的地方，哪怕是有一個測點也必須設立一個分站，造成了資金及設備的浪費。 (2)增加了系統的實時性。由于采用了以干線為主、分站為輔的網絡形式，兼分站可有可無的結構特點，現場的數據通過干線串行向主站傳輸，減少巡檢周期，增加了系統的實時性及信號傳輸速率。( 3)配置靈活，功能齊全，網絡規模可大可小。該網絡結構形式在發展了傳感器可以直接干線及提高傳輸速度的基礎上，采用智能傳感、智能監控分站即區域控制器，前者用在單一控制處，例如:瓦斯超限報警及斷電，水位超限停泵，煤倉煤位超限皮帶停止運轉等簡單控制。后者用于復雜控制，例如:設備鎖控制，順序控制等，兩者都可不受地面主機故障的影響，這樣，我們就可以根據需要來選用智能傳感器或控制智能監控分站。對那些不需控制的測量點傳感器則直接與干線或了干線連接。這種網絡結構的典型監控系統有:天津福深康斯培克公司生產的森透里昂190型，森透里昂400型及600型等系列產品。監測監控系統設備布置 一、電纜鋪設要點及注意事項1電纜的選用及使用要點(1)從“調度監控室”到井筒(豎井)之間如果距離很長，可先用MHY32 ( 14 ) 主傳輸電纜(又稱信號電纜)；假如其間距離不是很長，則用MHYBV (1 x 4)的鋼絲愷裝井筒電纜，一直延續到井下比較干燥(無水滴、空氣流通好)的環境，然后用絕緣膠布帶將線頭封固。（2）提升井筒(豎井)的電纜線在放到位后，必須將該電纜固定到井筒壁(或相關的設施)上，以防長時間垂掛將電纜線拉斷。（3）井下的巷道呈斜坡(450)或平巷時，一律選用MHY32(14)主傳輸電纜：（4）監控分站（包括分站供電電源)的出線部分一律先用MHYVR (1 4)傳感器專用電纜(又名“通信電纜”)，如果傳感器本身帶有電纜，則用本安二通接線盒將各個線頭對應連接。（1）電腦網絡線路布置依照普通聯機的布線方法；（2）信號傳輸電纜與動力電纜分道走線；即使無法分離，最近間距需大于或等于1m；（3）信號傳輸電纜盡量選用四芯，以便將其余兩根線作為屏蔽層使用，所有電纜的屏蔽層盡量擰接在一起；（4）傳輸設施一定要采用動力線纜和動力電器設備；（5）高壓及所有非本安設備的接線盒一定要做到線頭與外界隔離，且所有含電路的設備應盡量安放在遠離滴水、通風良好、空氣濕度低、溫度適宜的環境中。二、調度監控室的布置（1）地面盡量用“抗靜電”材料的地板鋪設；（2）各種電線電纜不許擰絞在一起—尤其是信號傳輸電纜；（3）現場220V線路的布線必須先出草圖；（4）整個系統要求單點接地，即從機房引出地線，并且連接到室外的地線坑，且不允許與其他設備共用地線。三、系統接地裝置施工方法在距離建筑物基部不小于3m的地方挖掘方圓2m2m2m的土坑，底部勻撒5kg～10kg非加碘食鹽(工業用鹽也可)，將一層銅質絲網平鋪于食鹽之上(銅網上預先連接好接地線)，然后取土掩埋30cm～40cm，用水澆透后再撒5kg～10kg食鹽，加30cm～40cm土后澆水，最上方留50cm～100cm的土壤，將系統地線與地線坑引線相連接即可(假如該建筑物留有剩余的地線裝置，可將系統地線單獨連接到該裝置)。四、傳感器布置 由于甲烷的密度小于空氣，一般巷道上方的甲烷濃度大于下方。因此傳感器的布置的總體要求是：（1）甲烷傳感器安置在粉塵較少的環境，且距離煤壁不小于300mm，距頂板不得大于300mm,距巷道測壁不得小于200mm。（2）風速傳感器安置于巷徑均勻、風速均勻、空氣溫度不大的環境中，且風速傳感器進風口距離巷道頂部約為25cm～35cm之間。（3）溫度傳感器在巷道中可隨意放置或溫度偏高的煤壁附近。（4）所有傳感器的安放、設置、調校均以該產品的使用說明書為準。2傳感器在工作面的布置 1)采謀工作面甲烷傳感器的設置為及時監控采煤工作面的甲烷濃度變化情況，低瓦斯、高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井都必須在工作面和回風巷設置甲烷傳感器：高瓦斯和煤(巖)與瓦斯突出礦井的采煤工作面仁隅角必須設置甲烷傳感器。低瓦斯、高瓦斯礦并的采煤工作面進風巷甲烷濃度一般較低。因此，工作面甲烷傳感器和回風巷甲烷傳感器的斷電范圍為工作面和回風巷：當煤(巖)與瓦斯突出時，瓦斯在突出的壓力下會逆風涌人進風巷，如果煤(巖)與瓦斯突出礦井采煤上作面甲烷傳感器不能控制其進風巷內全部非本質安全設備，則必須在進風巷設置甲烷傳感器。采煤工作面采用串聯通風時，被串聯的工作面的進風巷必須設置甲烷傳感器。采煤機必須設置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀。 2)長壁采煤工牛面甲烷傳感器的布置如圖l4所示，對U型通風方式的采煤丁作面，低瓦斯、高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井都必須在工作面設置甲烷傳感器Tl，在工作面回風巷設置甲烷傳感器T2；高瓦斯和煤(巖)與瓦斯突出礦井的采煤工作面上隅角必須設置甲烷傳感器T0；若煤(巖)與瓦斯突出礦井的甲烷傳感器T1不能控制采煤工作面進風巷內全部非本質安全型電氣設備，則在進風巷設置甲烷傳感器T3；低瓦斯和高瓦斯礦井采煤工作面采用串聯通風時，被串聯的工作面的進風巷設置甲烷傳感器T4。對Z型、Y型、H型、W型和雙Z型通風方式的采煤土作面，甲烷傳感器的設置參照上述規定執行，如圖15～圖19所示(3)采用兩條巷道回風的采煤工作面甲烷傳感器設置如圖110所示，甲烷傳感器T0, T1, T2, T3和T4的設置方法和U型通風方式一致；在工作面混合回風流處設置甲烷傳感器T5，在第二條回風巷設置甲烷傳感器T6 、T7。采用三條巷道回風的采煤工作面，第三條回風巷甲烷傳感器的設置與第二條回風巷一致。4)有專用排瓦斯巷的采煤工作面甲烷傳感器設置甲烷傳感器T0, T1, T2, T3和T4的設置同圖14一圖19所示，在專用排瓦斯巷設置甲烷傳感器幾，在工作面混合回風流處設置甲烷傳感器幾，如圖111（a),(b)所示。高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井采煤工作面的回風巷長度大于1000m時，必須在回風巷中部增設甲烷傳感器。 5）非長壁式采煤工作面甲烷傳感器的設置非長壁式采煤工作面甲烷傳感器的設置可參照上述規定及圖14～圖111所行。但低瓦斯礦井的采煤工作面至少設置1個甲烷傳感器，高瓦斯礦井的采煤工作面至少設置2個甲烷傳感器。①瓦斯礦井的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出巖巷的掘進工作面甲烷傳感器的設置如圖112所示，在工作面混合風流處設置甲烷傳感器T1，在工作面回風流中甲烷傳感器T2；采用串聯通風的掘進工作面，必須在串聯工作面局部通風機前，沒進工作面進風流甲烷傳感器T3。②高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井雙巷掘進工作面甲烷傳感器的設置如圖113所示，在掘進工作面及回風巷設置甲烷傳感器T1和T2。工作面混合回風流處設置甲烷傳感器T5。3)高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的掘進工作面甲燒傳感器布置高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的掘進工作面長度大于1000m時，必須在掘進巷道中部增設甲烷傳感器。4)對掘進機的要求掘進機必須設置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀。(1)采區回風巷、一翼回風巷、一個水平的回風巷及總回風巷的測風部設置甲烷傳感器。(2)設在回風流中的機電酮室進風測必須設置甲烷傳感器，如圖114所示。(3)使用架線電機車的主要運輸巷道內，裝煤點處必須設置甲烷傳感器，如圖I15所示。(4)高瓦斯礦井進風的主要運輸巷道使用架線電機車時，在瓦斯涌出巷道的下風流中必須設置甲烷傳感器，如圖1I6所示。(5)已封閉的采掘工作面密閉墻外應設置甲烷傳感器。（6）回風系統巾的臨時工程，在電氣設備的上風測應設置甲烷傳感器。 (7)井下煤倉、地面洗選煤廠機房內上方應設置甲烷傳感器。(8)封閉的地面洗選煤廠機房內上方應沒置甲烷傳感器。（9）采煤機必須設置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀；礦用防爆特殊型蓄電池電機車必須設置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀；礦用防爆型柴油機車必須設置埂攜式甲烷檢測儀。4其他傳感器的設置裝備礦井安全監測監控系統的礦井，第一個采區、一翼回風巷及總回風巷的測風站應設置風速傳感器。風速傳感器應設置在巷道前后10 m內無分支風流、無拐彎、無障礙、斷面規則、能準確計算測風巷道斷面積的地點。 裝備礦井安全監測監控系統的礦井，主要通風機的風酮應設置壓力傳感器。瓦斯抽放泵站中，抽放泵吸人管路程中應沒置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器；利用瓦斯時，還應在輸出管路中設置流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。在開采易自燃煤層的礦井、裝備礦井安全監測監控系統時，應設置一氧化碳傳感器。傳感器應布置在巷道的上方，垂直懸掛，距頂板(頂梁)不得大于300mm，距巷壁測壁不得小于200m，并應不影響行人和行車，安裝維護方便：%。一氧化碳傳感器除用于環境監測外，還可用于自然發火預測。自然發火可根據每大一氧化碳平均值的增量來預測，若增量為正，則具有自然發火的可能。為保證能正確反映監測環境中一氧化碳的濃度，一氧化碳傳感器應設置在風流穩定、一氧化碳等有害氣體與新鮮空氣混合均勻的位置，如圖117所示。在容易自燃煤層的礦井裝備礦井安全監測監控系統時，應設置溫度傳感器。溫度傳感器的布置與一氧化碳傳感器布置相同，其溫度傳感器的報警值為30℃ ,溫度傳感器除用于環境監測外還可用于自然發火預測。自然發火可根據每天溫度平均值的增量來預測，若增量為正，則具有自然發火的可能。為保證能正確反映監測環境的溫度，溫度傳感器應設置在風流穩定的位置，如圖118所示。裝備礦井安全監控系統的礦井，主要通風機、局部通風機必須設置設備開停傳感器，主要風門應設置風門開關傳感器，主開關的負荷測必須設置饋電狀態傳感器。第四章 東榮三礦監測監控系統設計分析礦井現狀及基本問題地形、地貌對礦井的影響本井田總的構造形態為一個走向近南北的背、向斜相間的褶皺，井田內發育不同序次和展布方向的四組斷裂。1）褶皺構造井田內主要褶皺構造有4個，次一級的小型褶皺也存在。2）斷裂構造：全礦井田范圍內查明的斷層47條，其中30m以下落差的斷層20條，30～50m落差的5條，50～100m落差的8條，100m以上落差的14條。按其展布規律可分四組：南北向的弧形斷裂、東西向斷裂、北東向斷裂、北西向斷裂。水對礦井的影響煤系巖層的含水特征：由于風化作用和構造因素的影響、裂隙發育是不均勻的，在垂直方向巖層的富水性極不均質，其特征是含水層（帶）厚度為上厚下薄，含水巖層的富水程度；為上弱下強。地下水的補給排泄條件地下水埋藏條件變化較大，地下水主要補給來源為大氣降水和周邊地下水的補給，地下水流向從西往東流，地勢低洼處是地表水的匯集區，地表水與地下水逕流條件不好，松花江排泄地下水。根據水文地質對礦井充水因素分析如下：a地形與地表水體：井田內地勢平坦，無地表水體，（河流）只有縱橫交錯的人工排水溝，在低洼處分布有沼澤地，地表處有8～14m隔水層，對礦井充水無影響。b巖性：根據井田88個水文孔觀測統計，漏水處的巖性多為粗砂巖、中砂巖和細砂巖，可見巖性與巖層的富水性有著密切的關系，本井田埋藏在不同深度有兩個隔水層，第四系上部隔水層對大氣降水起一定的隔水作用，第三系隔水層對第四系含水層起隔水作用，所以第四含水層對礦床充水無影響。第三系底部礫巖含水很小，對礦床影響微弱。在第三系缺失處第四系含水層對礦床充水影響較大。c地質構造：本井田斷層以正斷層為主，逆斷層較少，斷層多為壓扭性結構面，張性結構面少，褶皺的特征是向斜東翼緩，西翼陡，背向斜的交接處，張性裂隙發育，富水性強，主干斷層與分支斷層的交叉處和兩個斷層帶的交接處，導水性好，富水性較強，在本井田表現較為明顯，兩個斷層交叉處，涌水量，涌水量是全井最大的。d頂板冒落帶：它的規模取決于采煤高度，采煤方法，地層傾角，巖石的力學性質等因素，該帶波及到的含水層是礦井充水的來源。綜上所述，本井田補給條件差，煤系裂隙含水帶含水微弱，并以靜儲量為主。礦井涌水量開采初期較大，隨著開采深度的延深，地下水被逐漸疏干，則礦井涌水量逐漸減小至趨于穩定。通過近三年生產過程中涌水量的實際觀測，礦井涌水量為200～240M３／h可采煤層頂底板自然狀態的抗壓強度本井田據精查報告分析，煤層頂底板巖性變化大，對11230號煤層頂底板做自然狀態的抗壓強度試驗，頂板為392～1715kg/cm2，底板為425～2200kg/cm2。瓦斯對礦井的影響本井田瓦斯含量較低為低瓦斯礦井，精查階段測定瓦斯含量如下：本井田7個主要可采煤層共采38個樣，測值：火焰長度大于400mm，抑制煤塵爆炸巖粉量65～80%，各煤層均有爆炸危險。自然發火對礦井的影響7個主要可采煤層，21個樣，測值△T值在6～46之間，煤層有可能自燃發火。本井田恒溫帶為22m，℃，℃，℃外，其它測溫孔地溫均為正常。故本井田為地溫正常區。二、煤礦常用的監測監控系統從以上的應用可知，一般的煤礦安全監測監控系統由地面中心站、井下分站、通信電纜、傳感器等組成，對這兒部分選擇時應參考以下原則。1）地面中心站選擇地面中