黄家沟矿井煤矿安全监控系统设计

摘要：阐述了煤矿特殊生产环境下安全监控系统的重要性，结合黄家沟矿井探讨了煤矿安全监控系统设计的步骤及要点。

关键词：煤矿 安全监控系统 分站 传感器 断电

中图分类号：TD76文献标识码：A文章编号：1007-9416（2011）06-0075-02

1、概述

鉴于煤矿生产环境的特殊性，其生产过程的安全性也就显得尤为重要，而煤矿安全监控系统正是煤矿诸多安全措施中最为重要的一种。煤矿安全监控系统能实时、准确地反映井下环境状况，并能在瓦斯超限时发出声光报警，同时切断相关设备电源，预防事故发生。近期，《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知(国发[2010] 23号)》和《国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知(安监总煤装[2010]146 号)》文件中均要求煤矿建设完善监测监控系统。

黄家沟矿井位于山西省吕梁地区临县湍水头镇黄家沟村，北距县城39km，南距吕梁市22km。本次设计为黄家沟煤矿资源整合项目，矿井利用原有主、副斜井，新布置回风立井，利用1水平原有回风大巷及带式输送机大巷，新设置11采区带式输送机巷、辅助运输巷及采区回风巷，设置1103工作面为首采工作面，设置12采区大巷综掘工作面1个，1102顺槽综掘工作面1个。为贯彻完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知，分别在一水平井底车场、大巷综掘工作面、顺槽工作面、综采工作面带式输送机巷及回风巷各设置1套救生舱。由于矿井原有煤矿安全监控系统无法满足整合后的使用要求，故此次重新设计选用一套KJ70N安全监控系统。

2、系统设计

2.1设计原则

煤矿安全监控系统设备选择过程中应遵循以下几个原则：第一，系统设备应是通过国家技术监督局认证、经过有关部门检验取得“MA标志准用证”的产品，并符合《AQ6201—2006》《煤矿安全规程》《煤炭工业矿井设计规范》及其他规程、规范、标准的要求。第二，系统选型应结合本矿井的实际情况，考虑设备的可靠性、先进性、开放性及可扩展性等特性，以满足矿井对监控信息有效获得的需要。同时要考虑矿井近、远期发展以及产品的技术更新情况，以减少重复投资。第三，考虑技术先进性的同时，还应结合矿井规模、建设条件等实际情况，考虑系统设备的经济合理性。

2.2 KJ70N安全监控系统系统架构

KJ70N煤矿安全监控系统由四部分组成：监控计算机及计算机网络，监控软件；数据传输接口及传输通道；供电电源及分站；各种传感器及执行器。

(1)监控计算机，监控计算机通过传输接口向分站发送配置、巡检、控制等命令，然后接收分站返回的传感器数据、控制结果，同时完成数据的更新、存储等功能；

(2)传输接口，将计算机非本安的232接口信号转换成可与分站进行运算及通讯的本安485或其他接口信号，主要起隔离、驱动的作用；

(3)分站，分站有时也叫控制主机或数据采集站，它的主要作用是采集传感器的信号，并进行运算处理，同时通过主传输电缆和传输接口与地面计算机交换数据，分站同时也根据采集的数据或地面计算机的指令完成各种控制功能；

(4)传感器，传感器是监测系统的感官，它将甲烷、风速、一氧化碳、温度、设备运行状态等物理量转换成标准的电信号供分站采集，传感器的工作电源通过分站提供，也可由电源直接提供；

(5)本安电源，本安电源是将井下127V、380V、660V交流电转变成本安直流电源输出，给分站及传感器提供电源。

该安全监控系统可作为子系统，接入全矿井综合自动化系统，通过防火墙与矿级管理系统组成高速统一的整体网络结构，实现了全矿井的管控一体化。在矿长、副矿长、总工、通风科等部门应安装计算机终端，通过访问综合自动化网络，共享监测主机的数据（见图1）。

2.3黄家沟矿井安全监控系统设计

2.3.1地面中心站

地面中心站设置在矿井行政办公楼调度室内，包括传输接口(KJ70N-J)、监控主机、监控备机、UPS不间断电源、打印机等。监控系统监控主机具有双机热备功能，当主机出现故障时，副机能够自动投入使用。中心站配备UPS电源，以确保监控设备（如工控机、打印机等）在停电之后能持续工作，工作时间不小于2小时。中心站配备打印机，用于打印报表数据及其它数据。

2.3.2井上作业区域

主斜井井口房设置监控分站1台,井口房设置甲烷传感器1台；主斜井带式输送机滚筒下风侧10～15m设置一氧化碳及烟雾传感器各1台。

回风立井通风机房设置监控分站1台,总回风巷设置甲烷、温度、一氧化碳传感器各1台；总回风巷的测风站设置风速传感器1台；通风机风硐内设置负压传感器1台；每台通风机设置开停传感器1台，共2台；风门设置风门传感器。

2.3.3井下作业区域

二水平水仓、水泵房、变电所设置监控分站1台，变电所内设置温度传感器1台；水仓设置水位传感器2台。

回风大巷测风站设置监控分站1台，设置甲烷、一氧化碳、温度、风速及分压传感器各1台。

一水平带式输送机机头及5煤井底煤仓设置1台监控分站，带式输送机滚筒下风侧10～15m设置一氧化碳及烟雾传感器各1台；煤仓设置甲烷、煤位、温度传感器各1台。

井底车场救生舱硐室设置监控分站1台，硐室内设置甲烷、一氧化碳、二氧化碳及氧气传感器，用于监测救生舱舱外硐室环境参数。

采区变电所设置监控分站1台，硐室内设置温度传感器1台，设置带馈电传感器的远控开关4台。

12采区大巷综掘设置监控分站1台，综掘工作面设置瓦斯、一氧化碳、温度传感器各1台，工作面回风流设置瓦斯传感器1台；12采区带式输送机滚筒下风侧10~15m设置一氧化碳及烟雾传感器各1台；局部通风机设置开停传感器2台，局部通风机风筒末端设置风筒传感器1台。

11采区带式输送机机头及采区煤仓处设置监控分站1台，11采区带式输送机滚筒下风侧10~15m设置一氧化碳及烟雾传感器各1台；采区煤仓设置甲烷、煤位传感器各1台；12采区救生舱硐室内设置甲烷、一氧化碳、二氧化碳及氧气传感器各一台，用于监测救生舱舱外硐室环境参数。

顺槽综掘工作面设置监控分站1台，综掘工作面设置瓦斯、一氧化碳、温度传感器各1台，工作面回风流设置瓦斯传感器1台；局部通风机设置开停传感器2台，局部通风机风筒末端设置风筒传感器1台。

1103综采工作面回风巷设置监控分站1台，回风巷内设置甲烷、一氧化碳、温度传感器各1台；测风站设置风速传感器1台；风门处设置风门传感器2台；工作面回风巷救生舱硐室内设置甲烷、一氧化碳、二氧化碳及氧气传感器各一台，用于监测救生舱舱外硐室环境参数。

1103综采工作面带式输送机机头设置监控分站1台，带式输送机滚筒下风侧10～15m设置一氧化碳及烟雾传感器各1台；工作面带式输送机巷救生舱硐室内设置甲烷、一氧化碳、二氧化碳及氧气传感器各1台，用于监测救生舱舱外硐室环境参数。

1103综采工作面设置监控分站1台，工作面回风侧上隅角设置甲烷、一氧化碳、温度传感器各1台，工作面设置甲烷、一氧化碳传感器各1台。

11采区水仓、水泵房设置监控分站1台，水泵房内设置温度传感器1台；水仓设置水位传感器2台；1102综掘工作面带式输送机滚筒下风侧10~15m设置一氧化碳及烟雾传感器各1台；1102综掘工作面救生舱硐室内设置甲烷、一氧化碳、二氧化碳及氧气传感器各一台，用于监测救生舱舱外硐室环境参数。

2.3.4设计小结

本次共设计监控分站17台，其中备用3台，各种传感器108台，其中备用20台。

3、结语

煤矿安全监控系统设计是一项复杂的系统工程，设计人员必须了解采矿、通风及供配电等专业的知识，又必须熟悉相关规程规范、安全标准及政策法规的要求，同时对本专业知识更得熟练掌握，结合安全监控系统具体设备，只有这样才能合格地完成煤矿安全监控系统的设计。

参考文献

[1] 孙继平.矿井安全监控系统[M].北京：煤炭工业出版社,2006.

[2] AQ6201-2006.煤矿安全监控系统通用技术要求.

[3] AQ1029-2007.煤矿安全监控系统及监测仪器使用管理规范.

作者简介

兰骏（1984-），男，陕西西安人，助理工程师，2006年毕业于西安科技大学电子信息工程专业，现在中煤国际工程设计研究总院北京华宇工程有限公司西安分公司从事电气专业设计工作。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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